浮地測(cè)量和隔離輸入示波器設(shè)計(jì)指南

　　優(yōu)點(diǎn)

　　盡管浮地設(shè)備是一種利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行浮地測(cè)量，消除頻率較低的信號(hào)上接地環(huán)路的方法，但它是一種不安全的、危險(xiǎn)的作法，不應(yīng)采用這種方法。

　　缺點(diǎn)

　　不管是從示波器上的升壓角度（對(duì)操作人員可能會(huì)發(fā)生電擊），還是由于地波器變壓器絕緣裝置上累積的應(yīng)力，這種技術(shù)都是危險(xiǎn)的。這種應(yīng)力可能不會(huì)立即導(dǎo)致故障，但即使示波器恢復(fù)到正確接地操作，將來仍可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)生危險(xiǎn)故障（電擊和危險(xiǎn)）。

　　在較高的頻率上，切斷接地可能不會(huì)中斷接地環(huán)路，因?yàn)殡娫淳€供電的儀器在接地以上浮地時(shí)會(huì)表現(xiàn)出大的寄生電容。振鈴可能會(huì)破壞浮地測(cè)量。浮地示波器沒有均衡輸入。參考一側(cè)（探頭上的“接地”夾）有一個(gè)明顯的到地電容。參考點(diǎn)連接的任何源阻抗將在快速共模跳變中加載，使信號(hào)發(fā)生衰減。更糟糕的是，高電容可能會(huì)損壞某些電路。連接逆電器上方門中共用的示波器可能會(huì)使門驅(qū)動(dòng)信號(hào)速度下降，防止被測(cè)器件關(guān)閉，防止破壞輸入橋接器。這種故障通常伴隨著工作臺(tái)上出現(xiàn)小的火花。

　　另一個(gè)缺點(diǎn)是其一次只能進(jìn)行一項(xiàng)測(cè)量。記住，所有輸入?yún)⒖级枷嗷ダ壴谝黄稹Ｒ坏└〉匾粋€(gè)輸入?yún)⒖?，所有輸入?yún)⒖棘F(xiàn)在都在同一水平上浮地。

　　寄生電感和電容導(dǎo)致的振鈴使信號(hào)失真，使測(cè)量無效

　　泰克TPS2000B和THS3000系列IsolatedChannelÔ示波器

　　TPS2000B系列把泰克經(jīng)過驗(yàn)證的臺(tái)式示波器性能與專為測(cè)量工用電池操作的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的4條隔離通道結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起。這種儀器與選配的電源捆綁套件（TPS2PBND2）配套使用時(shí)，確立了同類產(chǎn)品中的高級(jí)浮地測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。電源捆綁套件包括4只無源高壓探頭（P5122）及電源測(cè)量和分析軟件包（TPS2PWR1）。電源測(cè)量和分析軟件包提供了電源分析測(cè)量（真實(shí)功率、無功功率、真實(shí)功率因數(shù)、相角）、波形分析測(cè)量（RMS、波峰因數(shù)、頻率）、諧波測(cè)量及開關(guān)損耗測(cè)量。

　　THS3000系列是為使用示波器時(shí)要求更高流動(dòng)性、而又不降低臺(tái)式儀器性能或執(zhí)行浮地測(cè)量能力的工程師們?cè)O(shè)計(jì)的。這種手持式儀器堅(jiān)固耐用，重量型，一塊電池可連續(xù)工作7個(gè)小時(shí)，支持自動(dòng)測(cè)量功能，在實(shí)驗(yàn)室操作和現(xiàn)場(chǎng)操作中都提供了很大的通用性。該儀器的隔離通道、高壓采集（高達(dá)1000 VRMS CAT II）及高級(jí)波形記錄功能可以安全進(jìn)行浮地測(cè)量，特別適合經(jīng)常需要把實(shí)驗(yàn)室中的測(cè)量與現(xiàn)場(chǎng)中的測(cè)量關(guān)聯(lián)起來的用戶。

注意CAT和電壓

　　為進(jìn)行浮地測(cè)量選擇適當(dāng)?shù)碾妷禾筋^

　　怎樣選擇探頭和示波器組合：

　　1. 確定測(cè)量（或過壓）類別

　　IEC 61010-1國際標(biāo)準(zhǔn)為電壓測(cè)量儀器規(guī)定了四種過壓類別。一類到四類過壓都是依據(jù)瞬態(tài)信號(hào)期間可能存在的電氣能量多少確定的。

　　在IEC 61010-1中，電壓測(cè)量儀器根據(jù)耐受電壓瞬態(tài)信號(hào)的能力來劃分等級(jí)。

　　2. 確定最大浮地電壓

　　類別描述摘要

　　四類

　　用來對(duì)低壓項(xiàng)目中的電壓執(zhí)行測(cè)量（《1，000 V）。

　　三類

　　用來在樓宇系統(tǒng)中執(zhí)行測(cè)量。

　　二類

　　用來在直接連接低壓系統(tǒng)的電路上執(zhí)行測(cè)量。

　　一類

　　用來在沒有直接連接市電的電路上執(zhí)行測(cè)量。

　　3. 確定最大尖端到接地電壓。

　　4. 確定從探頭尖端到參考引線的最大電壓。

　　5. 確定屏幕上希望的最大峰峰值讀數(shù)。

　　為TPS2000B和THS3000系列示波器選擇適當(dāng)?shù)碾妷禾筋^

　　探頭名稱

　　TPP0201

　　THP0301

　　P5150

　　P5122*1

　　最大探頭尖端到接地電壓

　　300 VRMS CAT II

　　300 VRMS CAT III

　　1000 VRMS CAT II

　　DC耦合時(shí)1000 VRMS CAT II

　　最大參考地電平（浮地）電壓

　　30 VRMS

　　300 VRMS CAT III

　　600 VRMS CAT II

　　600 VRMS CAT II

　　衰減設(shè)置

　　10x

　　10x

　　50x

　　100x

　　帶寬

　　200 Mhz

　　300 Mhz

　　500 Mhz

　　200 Mhz

　　探頭類型

　　無源

　　無源

　　無源

　　無源

　　屏幕上峰峰值電壓2

　　TPS

　　400 VP-P

　　400 VP-P

　　2000 VP-P

　　2828 VP-P

　　THS

　　849 VP-P

　　849 VP-P

　　2828 VP-P

　　2828 VP-P

　　屏幕上RMS電壓2

　　TPS

　　141 VRMS

　　141 VRMS

　　707 VRMS

　　1000 VRMS

　　THS

　　300 VRMS

　　300 VRMS

　　1000 VRMS

　　1000 VRMS

　　1 P5122 探頭不應(yīng)該用來在TPS2000 上對(duì)DC 》 300 V的信號(hào)進(jìn)行AC耦合測(cè)量。

　　2 受到儀器垂直分辨率限制（TPS = 5V/div， THS = 100V/div）。

　　實(shí)例：

　　需要測(cè)量線路到線路240 VRMS三相Y型有源諧波濾波器上的峰峰值電壓。

　　1. 確定所需安裝類別的最大額定輸入電壓：三類

　　n 某種類別等級(jí)允許的最大輸入電壓一般也適用于較低類別的環(huán)境。例如，如果儀器等級(jí)為300 VRMS CAT III，那么在二類環(huán)境中在300 VRMS的儀器上工作也是安全的。

　　n 對(duì)更高的電壓電平，儀器會(huì)通常額外確定較低類別的等級(jí)值，如同時(shí)確定300 VRMS CAT III和600 VRMS CAT II。這種情況并不是通用的，因此用戶必須在儀器文檔中明確檢驗(yàn)透過多個(gè)類別的等級(jí)。

　　2. 確定要求的最大浮地電壓（接地到參考電壓）

　　n 這一實(shí)例的測(cè)量要求為240 VRMS。

　　n 因此，只有THP0301、P5150和P5122探頭適合。

　　3. 確定最大探頭尖端到接地電壓要求

　　n 在本例中，工程師確定其大約為140 VRMS。

　　n 全部四只探頭都滿足這一要求。

　　4. 確定從探頭尖端到參考引線的最大電壓

　　n 預(yù)計(jì)被測(cè)信號(hào)的最大電壓是240 VRMS。

　　n 這使探頭只限于從THP0301、P5150和P5122探頭中選取。

　　5. 確定需要的衰減

　　n 計(jì)算與240 VRMS對(duì)應(yīng)的最大峰峰值電壓

　　n 因此，所需的可以觀察的電壓范圍是：240 VRMS x √2 x 2 = 679 VP-P。

　　n TPS2000B系列在屏幕上最大垂直設(shè)置為5V/div，共8格。

　　n THS3000在屏幕上最大垂直設(shè)置為100V/div，共8格。

　　n 需要的探頭衰減 = 觀察電壓 / 最大垂直設(shè)置 / 格數(shù)。

　　n TPS2000B：679 VP-P / 5 / 8 = 17x，只有P5150和P5122提供了足夠的衰減。

　　n THS3000：679 VP-P / 100 / 8 = 1x，所有探頭都提供了足夠的衰減。

　6. 選擇滿足最低要求的探頭

　　n 對(duì)TPS2000B，P5150和P5122探頭適合這一測(cè)試場(chǎng)景。

　　n 對(duì)THS3000，THP0301、P5150和P5122探頭適合的這一測(cè)試場(chǎng)景。