高压差分探头与普通探头的测试方法的区别

　　电源工程师使用高压差分探头进行测量是很常见的，但是与普通探头相比，差分探头的使用包含了很多细节。

　　以下PEBTEK对高压测试方法和高压探头参数的含义进行了梳理:

　　第一，测量高压电源的方法

　　浮地测量方法：这是一种既不安全又不准确的方法，因为浮地后示波器和大地的寄生电容会使信号产生铃声，从而导致信号失真。

　　图1 浮地测量

　　AB伪差分法：使用两个普通无源探头分别测量两端的电压，之后两者相减得到两点的信号差。这种方法安全但是不准确，因为这种方法的共模抑制比会很差，导致测量不准确。

　　图2 AB伪差分法

　　高压差分探头测量法：这是一种既安全又准确的方法。

　　当测量高压信号时，高压差分探头具有一定的隔离作用，可直接测量高压信号，如测量电网的输入，无需隔离被测电路或示波器，如下图3所示，若换成普通无源探头是十分危险的。

　　当测量差分信号时，建议使用高压差分探头，因为差分信号是不共地的，比如CAN信号，而若使用两个普通的探头会发生短路现象。

　　图3 高压差分探头测量法

　　高压差分探头介绍

　　以ZP1050D高压差分探头为例，其主要的配件包括高压差分探头主体、电源适配器、红黑鳄鱼夹、红黑探钩。

　　图4 高压差分探头及其配件

　　二、高压差分探头使用注意事项

　　使用ZDS2024 Plus示波器与ZP1000D系列高压差分探头测量220V(峰峰值为620V左右)电源模块电压，以下为主要的注意事项：

　　测量前要了解所测的电源的电压峰值有多大，是否超过探头的最大量程范围，如图5所示。

　　图5 高压差分探头标识

　　ZP1050D/ZP1080D的带宽为50M/80M，单端对地输入阻抗为4MΩ，输入电容为7Pf。

　　测量前检查探头档位是否选择正确，若电压峰值范围在130V以下可使用1/50档，若电压峰值范围在130V以上建议使用1/500档，相应的示波器上也要改为对应的探头比率，50X/500X。

　　图6 示波器探头档位切换

　　在示波器中调节时，尽量设置合适的示波器垂直灵敏度，使波形尽量占据屏幕6格左右，但是不要超出屏幕范围。因为波形垂直档位越小，ADC的测量精度越高，测量越准确，如图7所示。

　　图7 电源信号垂直档位调节

　　测量时尽量使用输入线双绞的方式进行测量，如下图8所示。使用双绞方式可以减少环路面积，降低空间磁场的拾取，从而减少噪声的干扰，提高测量的准确性。特别是在电磁辐射比较强的环境下，使用双绞线可以有效的减少噪声的干扰。

　　图8 使用双绞与不使用双绞测量对比

　　尽量不要使用延长线。延长线使输入电容增大，产生信号反射，会降低探头带宽，使无法测量高频信号。在测量频率超过10MHz时不建议使用延长线，如果必须额外加长输入线，要保证两根延长线要延长相同的长度且测量输入的信号频率不得超过10MHz。

　　图9 使用延长线与不使用延长线测量对比

　　从图中可以看出输入线延长对电压的幅值产生了一定的影响，使用延长线时，建议要对两输入线进行双绞，这样可以避免更多的干扰，测量更精确。

　　三、高压差分探头指标

　　1、带宽：所有的探头都有带宽，探头的带宽是指探头响应导致输出幅度下降到70.7%(-3dB)的频率，一般的带宽在50MHz左右,我司的有源差分探头带宽可延伸至200MHZ,PT-5200型号。

　　2、共模抑制比(CMRR)：共模抑制比是指差分探头在差分测量中抑制两个测试点共模信号的能力，共模信号通俗的说就是干扰信号，所以探头差分放大电路抑制共模信号的能力越强，放大器的性能越好，探头性能就越强，其公式为： CMRR=|Ad/Ac|

　　其中Ad为差分信号的电压增益，Ac为共模信号的电压增益。Ad的值越大证明差分信号增益越大，对信号越有利。

　　普科科技prbtek总结如下：差分探头是目前开关电源中常用的工具之一，满足浮地测量要求和隔离的需要;测量大信号时，只要探头的畸变能力做的好，一般不会存在问题;测量小信号时，选用CMRR能力做得好的厂家，使用正确的测量方法，如果您在使用过程中有什么问题，欢迎咨询普科科技www.prbtek.cn