圖 4:不同的探頭引線長度對應(yīng)的探頭負(fù)載效應(yīng)
另外,最好要使用較短的接地引線,因?yàn)樗鼈冊介L,引入的電感就越多。保持接地線盡量短并盡量靠近系統(tǒng)接地點(diǎn),以便確保可重復(fù)和準(zhǔn)確的測量。
技巧:如果必須在探針上添加導(dǎo)線才能接觸到難以到達(dá)的探測點(diǎn),那么最好為探針添加一個(gè)電阻,以減弱所添加的導(dǎo)線引起的諧振。添加長引線時(shí),您可能無法解決帶寬限制問題,但可以將頻率響應(yīng)變平坦。為了確定將要使用的電阻大小,可以探測一個(gè)已知方波,例如示波器上提供的參考方波。如果電阻設(shè)置正確,您將會(huì)看到一個(gè)干凈的方波(除了其帶寬可能受限之外)。如果信號發(fā)生振鈴,請?jiān)黾与娮璧拇笮?。單端探頭只需要在探針處增加一個(gè)電阻。如果您使用的是差分探頭,請為每根引線添加一個(gè)電阻。
圖 5:在探針上增加一個(gè)電阻,可以克服長探頭連接所引起的諧振,減少振鈴和過沖。但是,它不能解決由于添加引線導(dǎo)致的帶寬限制
錯(cuò)誤 3 沒有充分利用您的差分探頭
許多人認(rèn)為只有在探測差分信號時(shí)才使用差分探頭。在探測單端信號時(shí),是否也可以使用差分探頭?其實(shí)也是可以的。如果使用的好,這將為測試節(jié)省大量時(shí)間和金錢,并提高測量的準(zhǔn)確性。最大限度地利用差分探頭,獲得盡量最好的信號保真度。
差分探頭可以進(jìn)行與單端探頭相同的測量,并且由于差分探頭在兩個(gè)輸入端上有共模抑制,所以差分測量結(jié)果的噪聲大為減少。這使您可以看到被測設(shè)備信號的更好表示,而不會(huì)被探測所增加的隨機(jī)噪聲誤導(dǎo)。
圖 6 中的藍(lán)色單端測量信號和圖7 中的紅色差分測量信號。藍(lán)色的單端測量結(jié)果與紅色的差分測量結(jié)果相比,噪聲要多得多,因?yàn)閱味颂筋^缺少共模校正功能。
圖 6:單端測量
圖 7:差分測量
錯(cuò)誤 4 選擇了錯(cuò)誤的電流探頭
大電流和小電流測量需要捕獲的細(xì)節(jié)并不相同。工程師要知道為應(yīng)用選擇哪種電流探頭更合適,以及使用錯(cuò)誤的探頭可能會(huì)遇到哪些麻煩。
大電流測量
如果使用鉗形探頭測量大電流(10A - 3000A),那么待測設(shè)備必須足夠小,使鉗形探頭能夠夾住它。如果設(shè)備太大使得鉗形探頭無法夾住,那么工程師可能會(huì)想辦法在探頭鉗夾上添加額外的導(dǎo)線,但這會(huì)改變被測設(shè)備的特性。更好的辦法是使用合適的工具。
最好的解決方案是使用具有柔性回路探頭前端的大電流探頭??梢詫⒃撊嵝曰芈防p繞到任何設(shè)備上。這種探頭叫做Rogowski 線圈。它可以讓工程師在不添加未知特性元器件的情況下探測設(shè)備,使測量結(jié)果保持高度的信號完整性。它們還使工程師能夠測量從mA 級到數(shù)百 kA 的大電流。請注意,它們只測量交流電流,所以直流分量將被隔離。它們的靈敏度也低于某些電流探頭。這對于大電流測量來說通常不是問題。但是在測量小電流時(shí),靈敏度和查看直流分量的能力就變得很重要。請記住,對一種測量有效的方式并不一定適用于另一種測量。
圖 8:纏繞到元器件上的 Rogowski 探針
小電流測量
如果測量電池供電設(shè)備的電流,則動(dòng)態(tài)范圍會(huì)有很大差異。如果電池供電設(shè)備處于空閑狀態(tài)或僅處理少量后臺任務(wù),其電流峰值會(huì)很小。當(dāng)設(shè)備切換到更為活躍的狀態(tài)時(shí),電流峰值會(huì)大幅提高。使用垂直標(biāo)度較大的示波器設(shè)置,工程師可以測量大信號,但小電流信號將被測量噪聲掩蓋。另一方面,如果您使用較小的垂直標(biāo)度設(shè)置,那么大信號會(huì)削波,測量結(jié)果也將失真并失效。