高壓差分探頭常見的測量方案

常見的差分探頭中有一類是針對低壓信號的，在高速的數(shù)字電路中這種差分信號比較常見，這一類差分探頭的測量電壓常見的幅值是±8V，帶寬一般在1GHz以上;另一類是專門針對高壓測量的，測量電壓高達上KV，在開關電源測量中這種差分信號比較常見，這類差分探頭叫高壓差分探頭，測量電壓一般在KV級別，帶寬在20MHz—100MHz范圍內(nèi)比較常見。

差分探頭主要是針對浮地系統(tǒng)的測量。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，很多用戶直接使用單端探頭測量兩點電壓，導致探頭燒毀的現(xiàn)象時有發(fā)生。這是因為：大多數(shù)示波器的“信號公共線”終端與保護性接地系統(tǒng)相連接，通常稱之為“接地”。這樣做的結(jié)果是：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。該公用連接點通常是示波器機殼通過使用交流電源設備電源線中的第三根導線地線，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，后果必然是短路。這種情況下，我們需要差分探頭進行浮地測量。

目前差分信號的常見測量方法有以下三種方法：

1)使用兩個探頭測量，再利用示波器數(shù)學運算功能計算，如圖1

使用兩個探頭進行兩項單端測量，這是一種常用方法，也是進行差分測量最不希望的方法。測量到地的信號(單端)及使用示波器的數(shù)學運算函數(shù)(通道A信號減去通道B)，就可測量差分信號。在信號時低頻信號，信號幅度足夠大，能夠超過任何擔心的噪聲情況下，可以采取這種方法。兩個單端測量組合在一起有多個潛在問題。其中一個問題是沿著每個探頭直到每條示波器通道有兩條單獨的長信號通路。這兩條通路之間的任何延時差都會導致兩個信號發(fā)生時間偏移。在高速信號上，這個偏移會導致計算的差分信號中發(fā)生明顯的幅度和定時誤差。另一個問題是它們不能提供足夠的共模噪聲抑制。實際電路中，共模噪聲源很多，比如說，附近時鐘線在兩條信號線上導致的噪聲，熒光等外部來源發(fā)出的噪聲。隨著頻率的提高，單端測量的CMMR(共模抑制比)的性能會迅速下降。如果保留共模干擾的話，這會導致信號的噪聲比實際的噪聲還要大的多。

2) 示波器浮地測量

目前常見的錯誤浮地測量方法就是示波器浮地測量方法，是通過切斷標準三頭AC插座地線的方法或使用一個交流隔離變壓器，切斷中線與地線的連接。將示波器從保護地線浮動起來，如圖4，以減小地環(huán)路的影響。這種方法其實并不可行，因為在建筑物的布線中中線也許在某處已經(jīng)與地線相連，是不安全的測量方法;此外，它違反了工業(yè)健康和安全規(guī)定，且獲得的測量結(jié)果也差。而且示波器在地浮動時會出現(xiàn)一個大的寄生電容，浮動測量將受到振蕩的破壞，測量的波形失真嚴重，后續(xù)會有實例演示?？偠灾静ㄆ鞲〉販y量容易損壞被測器件;損壞示波器;給人身帶來潛在危害;測量誤差大。

3)差分測量

浮地測量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海静ㄆ鳠o需去掉三線插頭的接地端即可實現(xiàn)安全的浮地測量，如圖2。

以上就是關于高壓差分探頭常見的測量方案，如您使用中還有其他問題，歡迎登錄西安普科電子科技。

審核編輯：湯梓紅