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1、一、前言 我们都懂得使用示波器,就必须使用探针 由于半导体组件的速度愈来愈快，受测电路的讯号自然愈来愈高速化。今天要对的地从受测电路检出讯号，并传送到示波器的输入端。而又不影响受测 电路的正常运转,绝对不是一件容易的事情。使用对的的探棒是一种核心。若 探针选用不当，虽然购买再昂贵的示波器,也无济于事。目前市面上有许多种类的探棒可以协助使用者在多种不同条件下完毕电路检测的工作，差动探棒就 是其中一类。 差动探针初期重要是用来量测电力系统，电力转换器及转换式电源供应器。所量测的讯号一般都是相称大的浮动讯号，从数十伏到数仟伏。近年来由 于数字电路的高速化,数字设计及数字传播中大量使用差动讯号,因而浮
2、现新 型的低压高速差动探针。它的量测范畴很小。只有几伏甚至零点几伏,但频宽很宽，可高达数GHz 。在现代的示波器量测中，不管是高压型差动探针，或是 高速型差动探针,在她们各自的领域中，都是不可或缺的。二、示波器探棒的选择 -电力差动讯号在电力电子电路中,一般有许多相称大的浮动讯号,图二是一种典型的互换式电源供应器 (ithng Power） 的电力电路，我们可以将它以 d( 差动讯号 ), VCM( 共模讯号 ) 及VLIN ( 电源讯号 ) 来表达。当我们用示波器观测电力电子电路讯号时，如果使用单端探棒,将导致短路,损坏待测物及测试设备，甚至导致测量人员触电等( 图三 ） 。 电路与示波器的
3、接地端形成短路回路,因此有 些量测人员便将示波器的电源接地拆掉,浮接示波器，来避免短路回路的形成（ 图四 ) ,但是,这样就可以解决我们在电力电子电路的量测问题了吗?让我们就这样的方式来讨论: 图四显示,即便将示波器电源接地切断,当我使用多通道量测非共地电路时,在不同通道单端探棒的接地端，仍然会形成短路回路，导致待测电路或测 试设备损坏，同步,在测试设备的接地端，如示波器机壳， BNC 接头探棒的接地线等,将会存在 VLine 或ine+VCM相称大的浮动电压，一不小心就容易导致人员触电或损坏电路及设备，严重威胁您的生命及财产安全。 如果我们浮接示波器,并只用单一探棒,谨慎地避免接触到任何接地
4、端( 图 五 ) ，这样，就可以解决我们在电力电子电路的量测需求了吗？恐怕没有那么简朴喔！ 事实上,虽然我们将示波器的接地线切断,在示波器对地之间，仍然存在一种电容效应，而探棒的隔离网状接地线可视为一电感(图五)，以互换式电源 供应器为例, 与VCM 为迅速切换讯号，当我们以单端探棒量测d 讯号时,VM 的高速 tching讯号将会经由 L、C 对地振荡产生 Rining讯号，并在 VL 二端产生电压降,因此在示波器的输入讯号端会得到正常的 Vd讯号加上受干扰的 VL 讯号( 图六) 有一种简朴的测试措施可以检视存在于探捧接地线上 L 的干扰讯号：将探棒的两端，一起接在 Vd 与CM 之间的同
5、一点上 ( 如图七 )， 在示波器的 输入端可测得 CM +V 经 .振荡后存在L 上的干扰讯号VL 。 也有人尝试在待测电路端加上电源隔离变压器 ( 图八 ) 。如图八所示 , 加了隔离变压器之后,虽然切断了 Lne 可免除触电的危险, 但是在 L 振荡之后,仍然会在探棒产生干扰讯号,除此之外，加上隔离变压器还会变化了待测电路输入电力线的条件与特性,当我们要做电力谐波分析、功率量测， MI 、 M 测试时,也会导致量测误差。 综合以上几点的阐明得知，当我们在进行电力电子电路的量测时，差动式 探棒可说是必备工具之一,、安全的浮地测量 电源系统测试中常常规定测量三相供电中的火线与火线,或者火线与
6、零(中）线的相对电压差，诸多顾客直接使用单端探头测量两点电压,导致探头烧毁的现象时有发生。这是由于:大多数示波器的”信号公共线”终端与保护性接地系统相连接,一般称之为“接地”。这样做的成果是：所有施加到示波器上,以及由示波器提供的信号都具有一种公共的连接点。该公用连接点一般是示波器机壳，通过使交流电源设备电源线中的第三根导线源线地线，并将探头地线连到一种测试点上。单端探头的地线与供电线直接相连,后果必然是短路。这种状况下，我们需要浮地测量。 所谓“浮地”测量，即测量的两个点都不处在接地电位,这是一种典型的差分测量。“信号公共线”与地之间的电压也许会升高到数百伏。 此外,许多差分测量还规定克制高
7、共模信号,以便于评估低电平差分信号,多余的接地电流还会产生烦人的嗡嗡声和接地环路。顾客常常借助那些存在潜在危险的测量技术来解决这些问题。通过切断原则三头A插座地线的措施或使用一种交流隔离变压器,切断中线与地线的连接。将示波器从保护地线浮动起来，以减小地环路的影响。这种措施其实并不可行，由于在建筑物的布线中中线也许在某处已经与地线相连,是不安全的测量措施，会带来人身伤害,仪器和电路损坏！此外，它违背了工业健康和安全规定，且获得的测量成果也差。并且,交流供电仪器在地面浮动时会浮现一种大的寄生电容。因此,浮动测量将受到振荡的破坏。 综上所述,将示波器“浮地”非常糟糕的主意，这将导致： 损坏被测器件； 损坏示波器给人身带来潜在伤害 导致很差的测量精度 如何解决 最佳解决措施就是使用高共模克制比的差分探头,由于两个输入端都不存在接地的问题,两路输入信号的差分运算在探头前端放大器完毕，传播到示波器通道的信号是已差分后的电压，示波器无需去掉三线插头的接地端即可实现安全的浮地测量。例如力科公司的305高压差分探头即是安全测量三相市电的火线与火线、火线与中线间压差的最佳探头。
