高壓差分探頭與普通探頭的測試方法的區別

　　電源工程師使用高壓差分探頭進行測量是很常見的，但是與普通探頭相比，差分探頭的使用包含了很多細節。

　　以下PEBTEK對高壓測試方法和高壓探頭參數的含義進行了梳理:

　　第一，測量高壓電源的方法

　　浮地測量方法：這是一種既不安全又不準確的方法，因為浮地后示波器和大地的寄生電容會使信號產生鈴聲，從而導致信號失真。

　　圖1 浮地測量

　　AB偽差分法：使用兩個普通無源探頭分別測量兩端的電壓，之后兩者相減得到兩點的信號差。這種方法安全但是不準確，因為這種方法的共模抑制比會很差，導致測量不準確。

　　圖2 AB偽差分法

　　高壓差分探頭測量法：這是一種既安全又準確的方法。

　　當測量高壓信號時，高壓差分探頭具有一定的隔離作用，可直接測量高壓信號，如測量電網的輸入，無需隔離被測電路或示波器，如下圖3所示，若換成普通無源探頭是十分危險的。

　　當測量差分信號時，建議使用高壓差分探頭，因為差分信號是不共地的，比如CAN信號，而若使用兩個普通的探頭會發生短路現象。

　　圖3 高壓差分探頭測量法

　　高壓差分探頭介紹

　　以ZP1050D高壓差分探頭為例，其主要的配件包括高壓差分探頭主體、電源適配器、紅黑鱷魚夾、紅黑探鉤。

　　圖4 高壓差分探頭及其配件

　　二、高壓差分探頭使用注意事項

　　使用ZDS2024 Plus示波器與ZP1000D系列高壓差分探頭測量220V(峰峰值為620V左右)電源模塊電壓，以下為主要的注意事項：

　　測量前要了解所測的電源的電壓峰值有多大，是否超過探頭的最大量程范圍，如圖5所示。

　　圖5 高壓差分探頭標識

　　ZP1050D/ZP1080D的帶寬為50M/80M，單端對地輸入阻抗為4MΩ，輸入電容為7Pf。

　　測量前檢查探頭檔位是否選擇正確，若電壓峰值范圍在130V以下可使用1/50檔，若電壓峰值范圍在130V以上建議使用1/500檔，相應的示波器上也要改為對應的探頭比率，50X/500X。

　　圖6 示波器探頭檔位切換

　　在示波器中調節時，盡量設置合適的示波器垂直靈敏度，使波形盡量占據屏幕6格左右，但是不要超出屏幕范圍。因為波形垂直檔位越小，ADC的測量精度越高，測量越準確，如圖7所示。

　　圖7 電源信號垂直檔位調節

　　測量時盡量使用輸入線雙絞的方式進行測量，如下圖8所示。使用雙絞方式可以減少環路面積，降低空間磁場的拾取，從而減少噪聲的干擾，提高測量的準確性。特別是在電磁輻射比較強的環境下，使用雙絞線可以有效的減少噪聲的干擾。

　　圖8 使用雙絞與不使用雙絞測量對比

　　盡量不要使用延長線。延長線使輸入電容增大，產生信號反射，會降低探頭帶寬，使無法測量高頻信號。在測量頻率超過10MHz時不建議使用延長線，如果必須額外加長輸入線，要保證兩根延長線要延長相同的長度且測量輸入的信號頻率不得超過10MHz。

　　圖9 使用延長線與不使用延長線測量對比

　　從圖中可以看出輸入線延長對電壓的幅值產生了一定的影響，使用延長線時，建議要對兩輸入線進行雙絞，這樣可以避免更多的干擾，測量更精確。

　　三、高壓差分探頭指標

　　1、帶寬：所有的探頭都有帶寬，探頭的帶寬是指探頭響應導致輸出幅度下降到70.7%(-3dB)的頻率，一般的帶寬在50MHz左右,我司的有源差分探頭帶寬可延伸至200MHZ,PT-5200型號。

　　2、共模抑制比(CMRR)：共模抑制比是指差分探頭在差分測量中抑制兩個測試點共模信號的能力，共模信號通俗的說就是干擾信號，所以探頭差分放大電路抑制共模信號的能力越強，放大器的性能越好，探頭性能就越強，其公式為： CMRR=|Ad/Ac|

　　其中Ad為差分信號的電壓增益，Ac為共模信號的電壓增益。Ad的值越大證明差分信號增益越大，對信號越有利。

　　普科科技prbtek總結如下：差分探頭是目前開關電源中常用的工具之一，滿足浮地測量要求和隔離的需要;測量大信號時，只要探頭的畸變能力做的好，一般不會存在問題;測量小信號時，選用CMRR能力做得好的廠家，使用正確的測量方法，如果您在使用過程中有什么問題，歡迎咨詢普科科技www.iclaremont.com