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示波器根底系列之九 —— 关于高压测验中电压“测禁绝”问

在拜访电源客户时,我们常常遇到这样一个现象:测试高压时不同品牌的示波器测试的结果差别很大。有一次对比测试中我们发现测试大约450V的MO

在访问电源客户时,咱们常常遇到这样一个现象:测验高压时不同品牌的示波器测验的成果不同很大。有一次比照测验中咱们发现测验大约450V的MOSFET的Vds电压,三台示波器的最大不同有50V左右; 同一品牌不同类型的示波器不同也很大; 相同的示波器不同探头丈量成果有时不同也很大。 关于电源客户而言,MOSFET的电压应力测验是一项要害目标,决议了电路的调试,电源的运用寿命,MOSFET器 件的选型等。客户一提起这个问题,我总说,我了解,我很了解,由于我在做电源工程师时也遇到相同的问题,也为这问题苦恼过。我记住在写测验报告时要标明是 用什么类型的示波器和什么序列号的探头测验出来的成果。但我想许多电源工程师并不了解这个问题的理论本源,常常诘问我,究竟哪个成果可信?乃至有些很较真 的工程师用规范的AC Source来作为信号源来“计量”哪一台示波器是精确的,但往往是很绝望,没有一台示波器的成果能“信任”,有的有效值“测禁绝”,有的幅值“测禁绝”,有的峰峰值“测禁绝”,由于有效值和幅值之间存在2倍根号2的联系,没有示波器测验出来的成果契合这个联系式,乃至有的客户和我争辩一定是峰峰值满意2倍根号2联系才对,幅值是不对的。因而,我早觉得是有写一点东西来解说这个问题的必要了。

高压“测禁绝”的原因其实很简单,仍是我常着重的四个要素:榜首是示波器的量化差错问题,第二是示波器的幅频特性曲线的平整度问题;第三是环境噪声的搅扰问题,第四是探头的共模抑制比和快康复特性问题。

1,量化差错的概念

(在之前的多篇文章中咱们都谈到了量化差错对示波器丈量的影响。为坚持独自这篇文章的完整性,咱们仍是重复一下这相关的解说。)

咱们都知道,示波器的A/D只要8位,也就是说关于任何一个电压值都只要256个0和1来重组,假如包含+/-符号位,示波器的数字量程是-128—+127。图一很清楚地显现了这种数字化采样的原理,示波器的屏幕最顶部代表的是+127,中心代表的是0,最底部代表的是-128。这种原理就产生了运用示波器的榜首准则:最小化量化差错。这个准则告知了咱们运用示波器的一个知识,为取得最接近于实在值的电压值,应使笔直分辨率尽可能地小,使显现的波形尽量占满示波器的屏幕。

图二别离表明在1V/div和200mv/div的时分测验相同的信号的作用。在1V/div的时分,示波器的最小量化差错是(1V*8)/256=31.25mv,这意味着小于31.25mV的信号是无法精确丈量出来的。而关于高压丈量,假定量程是100V/div,示波器的量化差错是800V/256=3.125V,这意味着小于3.125V的信号是无法精确丈量出来的。


图一 量化差错原理的解说

我常举下面的更令人形象深入的比如来阐明量化差错:将探头的地和信号针直接相连悬在空中,比较量程为20mV/div和100V/div时的pk-pk值,其差异是多大?几十伏的差异!!您现在就可以做这个试验。这表明在100V/div时测验出来的20V的信号,实际上只要不到20mV! 所以关于丈量800V的高压, 20V的差错是十分十分正常的! 50V也是十分正常的!


图二 在不同量程下的测验作用

2,幅频特性曲线平整度问题

就示波器的行业规范而言,示波器幅频曲线间隔抱负呼应的差错答应到达+/-2dB,这对有些精确度要求很高的丈量似乎是很不能承受的差错规模。因而,示波器并没有在丈量界界说为计量的东西,它只能说是调试的东西或测验的东西。

此外,不同类型的示波器,不同品牌的示波器,其前端放大器的呼应曲线也是有不同的,有的是高斯呼应,有的是矩形呼应,有的是四阶贝塞尔呼应。关于输入相同频率的信号,不同示波器的笔直参数的丈量成果肯定是不一致的,不同笔直通道设置下的丈量成果也应是不一致的。

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