不可用剪断示波器接地线的方法进行差分测量!课件

1、高级测量技术接地线问题接地线问题的处理示波器系统带宽一定高于探头尖所处理信号的高频含量探测快速信号时探头接地线应该尽可能短产品设计师应该注意产品可测性利用ECB-探头尖适配器或使用一根有源FET探头高输入阻抗和极低的输入电容（经常不到1pF）典型的ECB-探头尖适配器通过一个ECB-探头尖适配器获得了阶跃波形的1ns上升时间对于有源探头及无源探头，地线作用的例子。三个踪迹，a图为使用1/2英寸，6英寸，及12英寸的无源探头接地线对波形的影响。B图为使用FET有源探头接地线对波形的影响，他们显示的是同一波形。高级测量技术地回路噪声地回路噪声注入噪声注入进接地系统可能是由于在地回路系统中，在示波器

2、公共点及测试电路电源地线及探头电缆线、地线之间存在不必要的电流流动。通常，这些点应当是零伏特电位，并且没有地电流流动。然而如果示波器和测试电路建立在不同建筑物地系统之上，就有可能有小的电压差，或者说在其中的一个建筑物地系统上有噪声。结果形成电压降，电流将通过探头地外部屏蔽流动。这一噪声电压将在探头尖与信号一起串联注入示波器。因此波形上会出现噪声，或者波形可能由于噪声产生阻尼振荡。随着地回路噪声的注入，噪声通常是交流电频率噪声（50Hz）解决办法示波器及被测电路使用同一电源地从而使接地回路最小化探头和电缆坚决远离串扰源，尤其不能允许探头电缆线越过或并排于电源电缆线其它解决办法使用地隔离监视器在测

3、试电路或示波器使用一个电源线隔离变压器使用隔离放大器，将示波器探头与示波器隔离使用差分探头做测量（抑制共模噪声）无论如何都不可破坏示波器三线的接地供电系统而隔离示波器或测试电路两个不同的电源插座上的，对于示波器、探头、及测试电路的全部的地电路或地回路高级测量技术感应噪声感应噪声噪声直接地被感应进入探头地线一般探头接地线看起来是一个单圈的天线这条地线天线对于逻辑电路或快速变换信号，相当容易受到电磁干扰探头地线放置于靠近被测试的电路板的某个区域，如：时钟，地线可能感应到信号感应噪声与地回路噪声区别四下移动探头接地线，噪声电平变化，就是感应噪声探头与探头地线短接形成回路天线感应到强辐射噪声解决办法使

4、地线远离所被测试板上的噪声源使用更短的地线探头接地线环路（探头尖短接地线夹钳）感应电路板信号而产生噪声的例子高级测量技术差分测量（1）所有的测量都是差分测量在一个标准的信号测量中，探头接信号点，探头地线接电路地，这实际就是在测试点及地之间的差分测量此时有两个信号线地信号线测试信号线实际的差分测量两个信号线每一个都高于地电压使用一种差分放大器使两个信号线（双端信号源）能被以代数方式加总到接地参考的一条信号线中（单端信号），然后输入到示波器可以是一种特殊的放大器可以利用示波器进行数学运算每个信号在单独的通道中测量，然后两个通道进行数学运算任何方式，对共模信号的抑制是差分测量质量的关键问题差分放大器

5、具有两个信号线，它们差分输入以地为参考的单端信号高级测量技术差分测量（2）理解差模和共模信号理想的差分放大器仅放大差分信号VDM在它的两个输入之间完全抑制对输入的公共电压VCM输出电压V0=Av*(V+in-V-in）Av=放大器增益V0=以地为参考的输出信号差分信号被归于差分电压或差分模式信号，表示为VDMVDM=V+in-Vin共模电压VCM并不是上面等式的一部分理想差分放大器抑制所有共模成分完全忽略它的振幅或频率共模抑制比是描述对共模信号的抑制能力CMRR=ADM/ACM两种表示方法如：10000：1dB=20 log( ADM/ACM )；10000：1=80dBCMRR随VCM频率的

6、增加而逐渐衰减差分放大器用来测量上面逆变器推挽电路中晶体管的控制极（栅极）到源极的电压。注意源极在测量过程中有350V的改变来自于具有10000：1 CMRR差分放大器的共模误差高级测量技术差分测量（3）减少差分测量的误差方法一：对适当的共模抑制的试验测量。两个输入由同一点驱动。剩余的共模信号在输出出现。但这个测试不能捕捉差分的源阻抗作用方法二：将输入导线双绞到一起，回路的区域变得很小，因此有更少的磁通通过它。任何感应的电压都趋于被差分放大器抑制到VCM路径中高级测量技术安全准确地探测差分电压波形图中，在范围在几kHz 到几MHz 的时钟驱动下，金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)控制着电流

7、。然而MOSFET 没有连接到交流电源接地或电路输出接地上。因此，不可能使用示波器进行接地参考电压测量，因为把探头的地线连接到任何MOSFET端子上都会使通过示波器接地的电路短路。如何有效的测量Vds，即MOSFET漏极和源极端子中的电压。（Vds可能位于几十伏到几百伏电压的顶部）？浮动示波器的机箱接地。绝对不要采用这种方式，因为这种非常不安全，会给用户、被测设备和示波器带来危险。使用传统无源单端探头，把地线相互连接起来，使用示波器的通道匹配功能。这种测量方式称为准差分测量。但是，无源探头与示波器的放大器结合使用时，不能提供充分阻塞任何共模电压的共模抑制比(CMRR)。尽管用户可能很想使用这种

8、方法，因为可以使用已有的探头，但它并不能准确地测量电压。使用真正差分探头。高压差分探头(如泰克P5205)可以准确安全地测量VDS。无源元件有源元件磁性元件门时钟漏极源极TP1TP2简化的开关电源视图高级测量技术安全准确地探测“浮动”电压即便示波器处于“浮动”状态，寄生电容也会形成交流分压器从而增加测量的误差。注意：回动的探头引线会给栅极增加100 pF 的电容，有可能破坏电路。将示波器的公共端接到逆变器上部的栅极可以使栅极驱动信号滞后，阻碍器件的关断并破坏输入桥。这种故障通常还会在工作台上出现小火花，很多功率电子器件的设计人员都可以作证。危险！分布电容和电感还可能带来原本没有的振铃！示波器在

9、没有接地的情况下，其电磁兼容特性降达不到设计要求，可能干扰待测电路或受到空间电磁波的干扰，影响测量结果！不可用剪断示波器接地线的方法进行差分测量！不可使用隔离变压器进行差分测量！高级测量技术小信号测量降低噪声平均采集模式计算用户指定的采集数的每个记录点的平均值。平均模式对每个单独的采集都使用取样模式。使用平均模式可以减少随机噪声。高分辨率计算每个采集间隔所有取样值的平均值。该模式也只能用于实时、非内插取样。高分辨率模式提供了较高分辨率、较低带宽的波形。1X无源探头必须为较高带宽及更低负载的探头差分前置放大器差分预放大通过共模抑制提供噪声抗扰性及放大小信号的优点，由此小信号将在示波器敏感范围内u

10、V级的测量能力在高噪声环境下也可应用信号平均（b）可以净化具有噪声的信号（a）正确的选择探头选择依据信号类型（电压、电流、光学等等）信号频率成分（带宽问题）信号上升时间阻抗（R和C）信号振幅（最大或最小）测试点几何形状（引线的元件，表面贴装等等）以待测信号类型为基础的各种探头类型泰克典型的无源探头P6139A 无源电压探头带宽：500MHz电缆长度：1.3米衰减：10X补偿电容范围：8-12pF输入电容：8pF输入电阻：10M输入电压：300VRMS CAT II适用示波器：大部分泰克示波器标配探头P6015A 无源高压探头带宽：75MHz电缆长度：3米或7.6米衰减：1000X补偿电容范围：

11、7-49pF输入电容：3pF输入电阻：100M输入电压：20KV（DC）/40KV(峰值，100ms脉宽）适用示波器：几乎所有示波器P6015A泰克典型的有源探头TAP1500 FET有源探头带宽：1.5GHz衰减：10X上升时间：267ps输入电容：1pF输入阻抗：1M线性动态范围：+8V(16Vp-p）输入直流偏置范围：+10V最大输入电压：+15V（DCpkAC）TAP2500 FET有源探头带宽：2.5GHz衰减：10X上升时间：140ps输入电容：0.8pF输入阻抗：40K线性动态范围：+4V(8Vp-p）输入直流偏置范围：+10V最大输入电压：+30V（DCpkAC）TAP1500

12、TAP2500以上探头适用于所有泰克TekVPI接口的示波器泰克典型的差分探头TDP1000 有源差分探头带宽：1GHz衰减：5/50X差分输入电容：55dB 30 kHz50dB 1 MHz18dB 250 MHz差分输入电压：+42V共模输入电压：+35VP5210 高压差分探头带宽：50MHz衰减：100/1000X差分输入电容：8pF差分输入阻抗：8MCMRR：80dB 60Hz50dB 1MHz差分输入电压：5600V峰值共模输入电压：2200V CAT IITDP0500/1000P5210泰克典型的电流探头TekVPI 电流探头TCP0030 和TCP0150杰出的带宽(DC - 120 MHz)和宽动态范围(一毫安到几百安)。分芯结构，可以更简便、更迅速地连接被测设备(DUT)电流探头放大系统TCPA300电流放大器配合TCP303/TCP305/TCP312以及独立的TCP202变压器和霍尔效应技术增强了AC/DC 测量功能从1毫安到几千安的宽动态电流范围TCP00