浮地測(cè)量中幾種測(cè)量方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

采用IsolatedChannel?輸入結(jié)構(gòu)的示波器，如TPS2000B或THS3000系列，提供了真正的、完整的通道到通道和通道到電源線(xiàn)隔離能力。每條通道相互單獨(dú)隔離，同時(shí)與其它非隔離器件隔離。

在使用IsolatedChannel?示波器進(jìn)行浮地測(cè)量時(shí)，必須使用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的無(wú)源探頭，如TPP0201，進(jìn)行高達(dá)30 VRMS的浮地測(cè)量；或使用THP0301，進(jìn)行高達(dá)300 VRMS的浮地測(cè)量；或使用P5122/P5150探頭，進(jìn)行高達(dá)600 VRMS的浮地測(cè)量。與大多數(shù)傳統(tǒng)示波器使用的無(wú)源探頭不同，這些類(lèi)型的探頭在BNC連接上絕緣，防止發(fā)生觸電；參考引線(xiàn)是為耐受額定浮地電壓而設(shè)計(jì)的。

1. 優(yōu)點(diǎn)：

隔離輸入通道示波器為進(jìn)行浮地測(cè)量提供了一種安全可靠的方式。通道到通道隔離和通道到接地隔離的明顯好處是能夠同時(shí)觀察參考到不同電壓的多個(gè)信號(hào)。

另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠在不增加專(zhuān)用探頭成本或昂貴笨重的電壓隔離器的情況下實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。通道到電源線(xiàn)隔離消除了信號(hào)源接地與示波器之間的路徑。

2.缺點(diǎn)：

與差分探頭不同，隔離輸入通道沒(méi)有提供均衡浮地測(cè)量。到接地的阻抗在尖端(+)輸入和參考(-)輸入之間是不同的。由于隔離通道的參考(-)輸入不象接地示波器那樣有默認(rèn)的參考電平，因此必須把探頭的參考引線(xiàn)連接到DUT的參考點(diǎn)上。

由于沒(méi)有到接地的分路，因此熒光燈和大樓布線(xiàn)放射的工頻場(chǎng)可能會(huì)在示波器讀數(shù)上導(dǎo)致更多的基線(xiàn)噪聲。使用平均采集模式會(huì)減輕這種基線(xiàn)噪聲提高。

差分探頭測(cè)量

通過(guò)使用差分探頭系統(tǒng)，可以通過(guò)泰克TDS/DPO/MSO和大多數(shù)其它接地示波器進(jìn)行浮地測(cè)量。某些差分探頭(如P6246、P6247、P6248和P6330)是為幅度較低的快速信號(hào)優(yōu)化的。其它探頭(如P5200A、P5205A和P5210A)則處理速度較慢、電壓幅度較高的信號(hào)。ADA400A差分前置放大器即使在高噪聲環(huán)境中，仍能顯示低頻率、超低幅度的差分信號(hào)。

1. 優(yōu)點(diǎn)

差分探頭為調(diào)整接地示波器進(jìn)行浮地測(cè)量提供了一種安全的方法。除安全性?xún)?yōu)勢(shì)外，使用這些探頭可以改善測(cè)量質(zhì)量。差分探頭提供了均衡測(cè)量輸入電容，因此可以使用任意一條引線(xiàn)安全地探測(cè)電路中任何點(diǎn)。在比電壓隔離器更高的頻率上，差分探頭一般CMRR性能更好。

另一種優(yōu)點(diǎn)是全面利用示波器的多條通道，同時(shí)觀察多個(gè)信號(hào)，參考不同的電壓。

2. 缺點(diǎn)

探頭仍有一條到接地的電阻路徑，因此如果電路對(duì)泄漏電流靈敏，那么差分探頭可能并不是最佳的解決方案。

其它缺點(diǎn)包括增加了一層成本，具體視示波器功能，可能要求獨(dú)立的電源，這增加了成本和體積。在出廠(chǎng)時(shí)，必須手動(dòng)確定每種測(cè)量的增益和偏置特點(diǎn)。

電壓隔離器測(cè)量

顧名思義，隔離器在浮地輸入與參考地電平輸出之間沒(méi)有直接的電氣連接。信號(hào)通過(guò)光學(xué)或分路光學(xué)/變壓器手段耦合。

1.優(yōu)點(diǎn)

電壓隔離器為安全測(cè)量浮地電壓提供了一種手段，由于隔離器沒(méi)有到地的電阻路徑，因此對(duì)泄漏電流異常靈敏的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，它們是一個(gè)很好的選擇。

2.缺點(diǎn)

電壓隔離器增加了一層成本。必須使用單獨(dú)的電源和隔離放大器箱。在出廠(chǎng)時(shí)必須為每一項(xiàng)測(cè)量手動(dòng)確定增益和偏置特點(diǎn)。

“A - B”測(cè)量(偽差分測(cè)量)

“A - B”測(cè)量技術(shù)可以使用傳統(tǒng)示波器及無(wú)源電壓探頭，間接進(jìn)行浮地測(cè)量。一條通道測(cè)量“正”測(cè)試點(diǎn)，另一條通道測(cè)量“負(fù)”測(cè)試點(diǎn)。從第一個(gè)測(cè)量值中減去第二個(gè)測(cè)量值，去掉兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)的公共電壓，以便觀察不能直接測(cè)量的浮地電壓。示波器通道必須設(shè)置成相同的伏特/格；探頭應(yīng)與示波器配套，使共模抑制比達(dá)到最大。

1.優(yōu)點(diǎn)

使用“A - B”測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，幾乎任何示波器和標(biāo)配探頭都可以簡(jiǎn)便地完成這一點(diǎn)。記住，兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)必須參考地電平。因此，如果任意一個(gè)測(cè)試點(diǎn)都是浮地的，或如果整個(gè)系統(tǒng)都是浮地的，那么不適用這種方法。

2.缺點(diǎn)

在進(jìn)行“A - B”測(cè)量時(shí)，要使用兩條示波器通道。這種技術(shù)的主要限制是共模范圍相當(dāng)小，這源于示波器的垂直通道動(dòng)態(tài)范圍。一般來(lái)說(shuō)，其不到來(lái)自地電平的volts/division設(shè)置的10倍。在共模電壓大于差模電壓時(shí)，“A - B”測(cè)量技術(shù)可能會(huì)被認(rèn)為是從兩個(gè)大電壓中提取小的差異。這種技術(shù)適合共模信號(hào)的幅度與差模信號(hào)相同或低于差模信號(hào)，且共模成分是DC或低頻，如50 Hz或60 Hz電源線(xiàn)的應(yīng)用。在測(cè)量幅度適中的信號(hào)時(shí)，它從測(cè)量中有效消除了接地環(huán)路電壓。

“浮地”傳統(tǒng)接地示波器

使用不會(huì)把接地傳送到次級(jí)電路的隔離變壓器，或通過(guò)把示波器的AC市電電源線(xiàn)接地連接器，是一種常用的有風(fēng)險(xiǎn)的示波器浮地測(cè)量方式。

“浮地”參考地電平示波器把所有可以接觸的相同電壓的金屬(包括機(jī)箱、機(jī)殼和連接器)作為探頭參考引線(xiàn)連接的測(cè)試點(diǎn)。

1.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。

2.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(lái)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€(xiàn)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(méi)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(mén)中共用的示波器可能會(huì)使門(mén)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?。一旦浮地一個(gè)輸入?yún)⒖?，所有輸入?yún)⒖棘F(xiàn)在都在同一水平上浮地。