為什么一上電就炸，你會使用示波器了嗎

前言

如何正確使用儀器儀表是每一位工程師必要的要求，特別是示波器，很多人都不注意隔離等限制，以至于發(fā)生炸探頭等事件，那么在使用示波器時有哪些不安全操作呢？

01、不安全操作之浮地測量

有些工程師會有這樣的一個習(xí)慣：當(dāng)要測量高壓信號時，習(xí)慣性的把電源插頭的保護(hù)地斷開，使用普通無源探頭直接進(jìn)行高壓的浮地測量。實際上這么做還是有危害的。

常見現(xiàn)象舉例：觸摸示波器外殼感覺到觸電

檢查：1．示波器電源地是否人為斷開或接觸不良；2．換個插排；3．所在的大樓地未接好。

原因：Y電容是跨接在電源的火線和地線，零線和地線的電容，如圖1所示，主要起到濾波保護(hù)的作用，并抑制共模干擾，其屬于安規(guī)電容，電容器失效后不會導(dǎo)致電擊，不會危及人身安全。當(dāng)電源插頭的保護(hù)地斷開時，220V電壓經(jīng)Y電容分壓，中間110V電壓直接加在示波器金屬外殼上，當(dāng)人觸碰到帶電區(qū)域時則會發(fā)生被針扎一樣的觸電現(xiàn)象，雖不會危及人身安全，但是也屬于危險操作。

▲圖1 電源電路原理圖

02、不安全操作之拿起探頭就接線測量

常見現(xiàn)象舉例：跳閘／被測電路板被燒穿／示波器或探頭被燒毀

檢查：1．被測信號的地與示波器校準(zhǔn)信號的地是否共地；2．測量市電時是否直接用單一無源探頭進(jìn)行測量。

分析原因之前先了解什么是市電，以及供電線路的組成。我國市電（居民用電）規(guī)格為交流220V＠50Hz，供電線路即電源三插頭中的電線由火線、零線和地線組成，具體如圖2所示。

l火線（L）：也稱相線，由發(fā)電站或變電站提供，電壓220V，人體接觸會有危險；

l零線（N）：為火線提供回路，在發(fā)電站或變電站端接地；由于是遠(yuǎn)端接地，因此在居民樓用戶端電位不一定為零，可能帶弱電，但相對安全；

地線（E）：零電勢參考點，在居民樓用戶端接大地，零電壓，絕對安全。

▲圖2 三線的關(guān)系

原因：電源系統(tǒng)測試中經(jīng)常要求測量三相供電中的火線與火線，或者火線與零（中）線的相對電壓差，而普通數(shù)字示波器所有通道共地，相互間不隔離。所有施加到示波器上以及由示波器提供的信號都具有一個公共的連接點，該連接點通常是示波器機(jī)殼通過使用交流電源設(shè)備電源線中的第三根導(dǎo)線地線，將探頭地線連到一個測試點上。如果這時使用單端探頭測量，那么單端探頭的地線與供電線直接相連，后果將會是短路。

03、規(guī)范操作

1．接線測量前對“地”自檢

接線前我們?nèi)绾闻袛嗵筋^上的地能否直接接被測板子的地呢？很簡單，三個步驟實現(xiàn)自檢：

準(zhǔn)備工具：被測板子、萬用表、示波器

（1）準(zhǔn)備：萬用表開啟，選擇交流最大檔；

（2）接線：示波器和被測板子分別接好電源，暫不通電；萬用表的表筆一端接示波器校準(zhǔn)信號的地，另一端接被測板子的地。簡易接線圖如圖3所示；

（3）測量：各自通電，測量交流值。

此時若測量數(shù)值不為0，則說明被測板子與示波器的地之間有壓差，示意圖如圖4所示。則不能直接用單一無源探頭地夾連接被測板子上的地。

▲圖3 測量壓差接線圖

▲圖4 當(dāng)存在壓差時不能直接將兩“地”相連

1．“A－B”偽差分測市電

采用普通無源探頭應(yīng)用“A－B”法對市電進(jìn)行測量時，應(yīng)將兩通道探頭的負(fù)端（地）均接至電源地線，一個通道的探頭探針（正端）接零線，另一個通道的探頭探針（正端）接火線（如圖5左所示），則兩通道的測量差值即為市電波形。

但該方法會有測量誤差，在信號時低頻信號，信號幅度足夠大，能夠超過任何擔(dān)心的噪聲情況下，可以采取這種方法。

▲圖5 測量市電推薦接線圖

1．最佳測量法：使用高壓差分探頭

使用高壓差分探頭進(jìn)行測量是既安全又能使測量結(jié)果準(zhǔn)確的方法。浮地測量和測市電（接線圖如圖5 右所示）的最佳解決辦法就是使用高共模抑制比的差分探頭，因為兩個輸入端都不存在接地的問題，兩路輸入信號的差分運(yùn)算在探頭前端放大器完成，傳輸?shù)绞静ㄆ魍ǖ赖男盘柺且巡罘趾蟮碾妷?，可實現(xiàn)安全的測量。

▲圖6 高壓差分探頭

04、最后

高壓差分探頭雖然相比普通無源探頭價格更昂貴，但在測量高壓信號時，能確保測量結(jié)果更準(zhǔn)確且更安全，市電和浮地測量推薦使用。