隔離示波器與差分探頭相關知識

ID:689795 · 發表于 2020-9-21 11:34

有時候示波器測量存在電勢差的電路系統往往是危險的，這種危險可能來源于設備內部的短路，也可能來自電勢本身。作為技術人員或者電子工程師，我們經常會遇到這樣的一些測量的困難，比如測量三相電，亦或測量市電供電的被測體，其地線連接著電源，而同時示波器的各個通道也是共地的，并且連接著電源。那當我用示波器測試信號的時候，我該如何接地來避免短路呢？

對于這個問題，也許有的人會說，把示波器供電處的接地端斷開就可以了。但是這樣可能會導致探頭夾子和示波器金屬部位帶電，從而存在安全隱患。

這個時候一般有5種解決方案。第一是使用帶隔離通道的示波器，另外一種是使用差分探頭來進行測量。或者采用A-B偽差分測法，

或者采用浮地測量，或者示波器電源用隔離變壓器隔離供電。

隔離示波器的通道和通道之間，每條通道相互單獨隔離，同時與其它非隔離器件隔離。這種示波器往往搭配專門設計的無源探頭，這種探頭在BNC扣上的連接是絕緣的，用以防止發生觸電。隔離了前端電路和AD及后面的采集系統，比較適合低壓，對信號的精度比較好，失真度低。

差分探頭一般適合高壓，擁有絕對的安全性優勢，而且差分探頭可以改善測量質量，它提供了均衡測量輸入電容，可以安全地測量電路中任何點之間的電壓。和隔離示波器相比來說，就是測試電壓和波形保持還原度，測試噪聲的區別。高壓用差分，低壓用隔離。但是也不是絕對的，得看具體的測試環境來定。差分探頭可應用于浮地電壓測量、強電或高壓隔離測量、開關電源設計、UPS電源、變頻器、電子鎮流器設計、電機驅動設計、感應加熱﹑電磁爐、電工實驗和電力傳動實驗等

A-B偽差分測法，一個示波器通道測量測試點“正極”，另一個示波器通道測量測試點“負極”。然后通過示波器的數學功能，將兩個通道相減，也能得出需要的波形。但這種測量方法只適合共模信號的幅度與差模信號相同或更低時，且共模成分是直流電或50Hz這樣的低頻電源線的應用。

什么是浮地測量？要知道所有的電壓測量都是測量2個點之間的電壓差，因此所有的電壓測量其實都是差分測量。而電壓測量，一種是參考地電平測量的，一種是非參考地電平測量的，這種非參考地電平測量的就是浮地測量。前面說的把示波器供電處的接地端斷開，或者使用電池供電的示波器，就都是浮地測量。當然，安全隱患前面也說了，除了存在使用人員觸電隱患，示波器地電位高壓浮動，還可能導致示波器故障，造成測量誤差。

示波器電源用隔離變壓器隔離供電是另外一個測量浮地電壓的安全的方法，隔離變壓器沒有到地的電阻路徑，對泄漏電流異常靈敏的應用來說，是一個不錯的選擇，但是也額外增加了成本，而且隔離變壓器很大，不便攜。

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