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      産品展示首頁 > 産品展示 > 高壓差分探頭 > VP5000系列高壓差分探頭 > VP5065A示波器隔離探頭

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      示波器隔離探頭:一般非隔離示波器兩路信号輸入端的地是相通的,同時也與機殼、市電的地相通當要測量的兩路波形的地點(參考點)電位不同時,當分别接上時,這兩點就相通、短路了。這時候如果使用的是示波器隔離探頭,就可以保證操作人員的安全。

      發布日期:2019-09-10

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      示波器隔離探頭

      一、産品綜述:

             示波器隔離探頭,知用CYBERTEK高壓差分探頭VP5000系列是具有浮地測量功能的示波器高壓差分探頭。探頭具備良好的共模噪聲抑制能力,輸入端具有較高的輸入阻抗和較低電容,可以準确高速地測量差分電壓信号。可廣泛用于開關電源﹑變頻器﹑電子鎮流器﹑變頻家電和其它電氣功率裝置等的研發﹑調試或檢修工作中。


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      二、VP5000系列和P1300示波器高壓差分探頭産品優勢:

      (一)VP5000系列高壓差分探頭(具有浮地測量功能)

      1.保修期三年,優秀于同行,買的心安,用的放心;

      2.帶寬高達到200MHz,滿足了大部分測試系統的需要;

      3.豐富的量程可供選擇,其差動測量電壓範圍滿足大部分測試電路的要求;

      4.用戶可進入測試模式,調整偏置電壓,探頭長期使用後若出現失調現象,用戶可進入該模式,調整偏置,實現歸零;

      5.電子輕觸式按鍵,使得使用壽命更長;

      6.有5MHz帶寬限制功能選擇,5MHz頻率帶寬滿足大部分開關電源中FETs的開關頻率的測量,并可以濾除更高頻率的噪聲和幹rao;

      7.具帶有聲光報警功能,且可手動關閉聲音報警功能,更具有人性化設計;

      8.USB供電接口,使用更加方便靈活;

      9..探頭配備标準的BNC輸出接口,可與任何廠家的示波器配合使用(要求示波器的輸入阻抗設置為1MΩ;當選擇50Ω時,衰減倍數

      會多衰減一倍),測量被測電路波形;

      10.自動保存功能,防止掉電後用戶重複操作。

      (二)P1300高壓差分探頭(具有浮地測量功能)

      1.其帶寬達到50MHz,滿足了大部分測試系統的需要;

      2.雙量程可供選擇,其差動測量電壓範圍滿足大部分測試電路的要求;

      3.具有過載報警功能;

      4.探頭配備标準的BNC輸出接口,可與任何廠家的示波器配合使用。

      三、 産品簡要說明:

      (一)VP5000系列簡要說明:

      型号

      可達輸入差動電壓

      帶寬

      衰減比

      VP5065A

      700V

      70MHz

      10X/100X

      VP5200A

      1500V

      70MHz

      50X/500X

      VP5205A

      1500V

      120MHz

      50X/500X

      VP5205B

      1500V

      200MHz

      50X/500X

      VP5208A

      2800V

      100MHz

      100X/1000X

      VP5210A

      7000V

      70MHz

      100X/1000X

      VP5215A

      7000V

      100MHz

      100X/1000X

      (二)P1300簡要說明:

      型号

      可達輸入差動電壓

      帶寬

      衰減比

      P1300

      1300V

      50MHz

      50X / 500X

       

      四 .隔離探頭使用方法及原理      

            探頭的種類很多,其中高壓差分探頭在開關電源應用中十分廣泛,然而很多工程師對差分探頭的理解不是很深刻,市場上差分探頭生産廠家也不少,性能指标各不相同,甚至相差甚遠,造成測出的波形也不盡相同,工程師無法看到正确波形。本文将主要講述什麼是差分信号,差分信号的測量,高壓差分探頭的主要指标,優缺點和相關使用技巧,以及高壓差分探頭在開關電源的典型應用。

      五.什麼是差分信号

            在講解差分探頭之前,先來了解差分信号。差分信号是互相參考,而不是參考接地的信号。例如,圖1開關電源中半橋上下開關管(Q1Q2)中電壓信号;圖2多相電源系統中電壓信号,以上信号在本質上是漂浮在地之上。

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      六 .差分信号的測量方法

      目前差分信号的常見測量方法如下:

      1)使用兩個探頭測量,再利用示波器數學運算功能計算,如圖3

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            使用兩個探頭進行兩項單端測量,這是一種常用方法,也是進行差分測量盡量不希望的方法。測量到地的信号(單端)及使用示波器的數學運算函數(通道A信号減去通道B),就可測量差分信号。在信号時低頻信号,信号幅度足夠大,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。其中一個問題是沿着每個探頭直到每條示波器通道有兩條單獨的長信号通路。這兩條通路之間的任何延時差都會導緻兩個信号發生時間偏移。在高速信号上,這個偏移會導緻計算的差分信号中發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号線上導緻的噪聲,熒光等外部來源發出的噪聲。随着頻率的提高,單端測量的CMMR(共模抑制比)的性能會迅速下降。如果保留共模幹擾的話,這會導緻信号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,是通過切斷标準三頭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。将示波器從保護地線浮動起來,如圖4,以減小地環路的影響。這種方法其實并不可行,因為在建築物的布線中中線也許在某處已經與地線相連,是不安全的測量方法;此外,它違反了工業健康和安全規定,且獲得的測量結果也差。而且示波器在地浮動時會出現一個大的寄生電容,浮動測量将受到振蕩的破壞,測量的波形失真嚴重,後續會有實例演示。總而言之,示波器浮地測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。

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      3)差分測量

            浮地測量的較好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,兩路輸入信号的差分運算在探頭前端放大器完成,傳輸到示波器通道的信号是已差分後的電壓,示波器無需去掉三線插頭的接地端即可實現安全的浮地測量,如圖5

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      七 .差分探頭

            常見的差分探頭中有一類是針對低壓信号的,在高速的數字電路中這種差分信号比較常見,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号比較常見,這類差分探頭叫高壓差分探頭,測量電壓一般在KV級别,帶寬在20MHz—100MHz範圍内比較常見。

            差分探頭主要是針對浮地系統的測量。電源系統測試中經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,導緻探頭燒毀的現象時有發生。這是因為:大多數示波器的信号公共線終端與保護性接地系統相連接,通常稱之為接地。這樣做的結果是: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,将探頭地線連到一個測試點上。如果這時使用單端探頭測量,那麼單端探頭的地線與供電線直接相連,後果必然是短路。這種情況下,我們需要差分探頭進行浮地測量。

      差分探頭3大重要指标:

           帶寬 (通用)所有探頭都有帶寬。探頭的帶寬是指探頭響應導緻輸出幅度下降到70.7% (-3 dB)的頻率,如圖6所示。在選擇示波器和示波器探頭時,要認識到帶寬在許多方面影響着測量精度。在幅度測量中,随着正弦波頻率接近帶寬極限,正弦波的幅度會變得日益衰減。在帶寬極限上,正弦波的幅度會作為實際幅度的70.7% 進行測量。因此,為實現盡可能大的幅度測量精度,必需選擇帶寬比計劃測量的可達頻率波形高幾倍的示波器和探頭。這同樣适用于測量波形上升時間和下降時間。波形轉換沿(如脈沖和方形波邊沿)是由高頻成分組成的。帶寬極限使這些高頻成分發生衰減,導緻顯示的轉換慢于實際轉換速度。為精确地測量上升時間和下降時間,使用的測量系統必需使用擁有充足的帶寬,可以保持構成波形上升時間和下降時間的高頻率成份。在常見的情況下,使用測量系統的上升時間時,系統的上升時間一般應該比要測量的上升時間快4-5 倍。在開關電源領域,一般50MHz的帶寬就基本夠用了。

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            CMRR (共模抑制比)共模抑制比(CMRR)是指差分探頭在差分測量中抑制兩個測試點共模信号信号的能力。這是差分探頭的關鍵指标,其公式為:CMRR = |Ad/Ac|。其中:Ad = 差分信号的電壓增益。Ac = 共模信号的電壓增益。在理想情況下,Ad 應該很大,而Ac 則應該等于0,因此CMRR無窮大。在實踐中,10,000:1 CMRR 已經被看作非常好了。這意味着将抑制5 V 的共模輸入信号,使其在輸出上顯示為0.5 毫伏。由于CMRR 随着頻率提高而下降,因此指定CMRR 的頻率與CMRR 值一樣重要。CMRR對于測量全橋或者半橋電路的上管驅動波時,顯得尤為重要,這也是高壓差分探頭測量這類信号時的難點。如圖1中,上管GS驅動電壓很小,但是共模電壓很高,測量改點波形時,對差分探頭的CMRR要求比較高,後續将會有實例演示分析。

            畸變:畸變是輸入信号預計響應或理想響應的任何幅度偏差。在實踐中,在快速波形轉換之間通常會立即發生畸變,其表現為所謂的減幅振蕩。差分探頭的兩個差分輸入線非常長,常見的有50cm左右,如果差分探頭這個指标設計不好,那麼測量的信号容易産生畸變。市場上不同廠家的差分探頭測出的結果可能不同,有的相差甚遠,這個指标就是其中原因之一。

            當然差分探頭還有輸入阻抗,輸入電容,精度,衰減系數等指标,市場上各個廠家差别不大,一般也不會出問題,所以這裡就不一一介紹了。

            大家都知道,差分輸入線很長,就像兩根天線一樣,會吸收各種幹擾,實驗證明,雙絞線可以提供探頭的CMRR指标,提高抗幹擾能力,特别是測量小信号時非常重要,當然雙絞線的使用會降低探頭的帶寬指标,不過影響不大。

      以下圖20将證明雙絞線的作用:

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      以上圖片是差分輸入線未雙絞時的輸出,可以看到共模信号輸出明顯偏大,為3.02V,比雙絞時輸出2.64V大了不小。所以建議在測量小信号時,差分輸入線雙絞,提高CMRR能力。

       

      八 .差分探頭測量時避免手等接觸差分輸入線

      下圖21是用手接觸差分輸入線的影響

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      差分探頭總結如下:差分探頭是目前開關電源中很常用的工具之一,滿足浮地測量要求和隔離的需要;測量大信号時,隻要探頭的畸變能力做的好,一般不會存在問題;測量小信号時,選用CMRR能力做得好的廠家,同時注意測量方法,比如雙絞線方法,能夠提供測量的準确性,CYBERTEK 生産的VP5000系列探頭基本滿足各種場合下的測量需求。

       

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