浮地測量和隔離輸入示波器基礎知識

　　應用指南

　　本應用指南將介紹電源測量術語，闡述為進行浮地測量提供的不同選項，重點介紹每種選項的優(yōu)點和缺點。

　　最苛刻的浮地測量要求源自電源控制電路，如馬達控制器、不間斷電源和工控設備。在這些應用領域中，電壓和電流可能會很大，足以給用戶和/或測試設備帶來危險。在測量浮地高壓信號時，有許多選項可以考慮。每個選項都有自己的優(yōu)點和缺點。

　　差分測量與浮地測量比較

　　所有電壓測量都是差分測量。差分測量定義為兩點之間的電壓差。電壓測量分成兩類：

　　1. 參考地電平測量

　　2. 非參考地電平測量(也稱為浮地測量)

　　傳統(tǒng)示波器

　　大多數(shù)傳統(tǒng)示波器把“信號參考”端子連接到保護接地系統(tǒng)上，通常稱為“接地”。通過這種方式，所有應用到示波器的信號或示波器提供的信號都會有一個公共連接點。

　　這個公共連接點通常是示波器機箱，通過AC供電設備電源線中的第三條線接地，來保持在(或接近)零伏。這意味著每個輸入通道參考點都捆綁在一個接地參考源上。

　　不應該使用傳統(tǒng)無源探頭，直接在參考地電平的示波器上進行浮地測量。視流經參考引線的電流數(shù)量，傳統(tǒng)無源探頭會開始變熱;在電流足夠高時，它會類似熔絲那樣熔化斷開。

　　浮地測量技術

　　為進行高壓浮地測量提供的不同選項包括：

• 　　隔離輸入示波器
• 　　差分探頭
• 　　電壓隔離裝置
• 　　“A - B” 測量技術
• 　　示波器“浮地”技術

　　術語表

　　共模信號

　　兩個輸入上共同的輸入信號成分(幅度和相位完全相同)。

　　共模范圍

　　差分放大器可以抑制的共模信號的最大電壓(從接地)。

　　共模抑制比

　　衡量差分放大器抑制共模信號能力的一個性能指標。由于共模抑制一般會隨著頻率提高而下降，因此通常會指定特定頻率的CMRR。

　　差分模式或差模

　　差分放大器兩個輸入之間的不同信號。差模信號(VDM)可以表達為：

　　VDM = (V+input) – (V-input)

　　差模信號

　　兩個輸入之間不同的信號。

　　差分測量

　　兩點之間的電壓差。

　　差分探頭

　　為差分應用專門設計的探頭。有源差分探頭在探頭尖端包含一個差分放大器。無源差分探頭與差分放大器一起使用，可以進行校準，精確匹配兩條信號路徑中(包括參考引線)的DC和AC衰減。

　　浮地測量

　　任何一點都沒有參考地電平(地電位)的差分測量。

　　接地環(huán)路

　　當兩個或兩個以上的單獨接地路徑在兩個或兩個以上的點捆綁在一起時，會出現(xiàn)接地環(huán)路。結果是一個導體環(huán)路。在存在變化的磁場時，這個環(huán)路會變成變壓器的次級電路，作為短路線圈操作。附近承載非DC電流的任何導體都會產生磁場，激發(fā)變壓器。許多導線、甚至數(shù)字IC輸出引線中的AC線路電壓都會產生這種激發(fā)作用。環(huán)路中循環(huán)的電流會在環(huán)路內部任何阻抗中積聚電壓。這樣，在任何給定時點上，接地環(huán)路中的各個點都不會位于相同的AC電位。

　　把示波器探頭地線連接到被測電路上，如果電路“接地到”接地裝置，那么會產生接地環(huán)路。作用在路徑內部阻抗上的循環(huán)電流會導致電壓電位積聚在探頭接地路徑中。

　　這樣，示波器輸入BNC連接器上的“接地”電位與被測電路中的接地不同(即“此接地非彼接”)。這種電位差可以是幾微伏，也可以高達幾百毫伏。由于示波器從輸入BNC連接器的外殼上參考測量，因此顯示的波形可能并不表示探頭輸入上的實際信號。隨著被測信號的幅度下降，誤差變得更加明顯。