图 4:不同的探头引线长度对应的探头负载效应
另外,最好要使用较短的接地引线,因为它们越长,引入的电感就越多。保持接地线尽量短并尽量靠近系统接地点,以便确保可重复和准确的测量。
技巧:如果必须在探针上添加导线才能接触到难以到达的探测点,那么最好为探针添加一个电阻,以减弱所添加的导线引起的谐振。添加长引线时,您可能无法解决带宽限制问题,但可以将频率响应变平坦。为了确定将要使用的电阻大小,可以探测一个已知方波,例如示波器上提供的参考方波。如果电阻设置正确,您将会看到一个干净的方波(除了其带宽可能受限之外)。如果信号发生振铃,请增加电阻的大小。单端探头只需要在探针处增加一个电阻。如果您使用的是差分探头,请为每根引线添加一个电阻。
图 5:在探针上增加一个电阻,可以克服长探头连接所引起的谐振,减少振铃和过冲。但是,它不能解决由于添加引线导致的带宽限制
错误 3 没有充分利用您的差分探头
许多人认为只有在探测差分信号时才使用差分探头。在探测单端信号时,是否也可以使用差分探头?其实也是可以的。如果使用的好,这将为测试节省大量时间和金钱,并提高测量的准确性。最大限度地利用差分探头,获得尽量最好的信号保真度。
差分探头可以进行与单端探头相同的测量,并且由于差分探头在两个输入端上有共模抑制,所以差分测量结果的噪声大为减少。这使您可以看到被测设备信号的更好表示,而不会被探测所增加的随机噪声误导。
图 6 中的蓝色单端测量信号和图7 中的红色差分测量信号。蓝色的单端测量结果与红色的差分测量结果相比,噪声要多得多,因为单端探头缺少共模校正功能。
图 6:单端测量
图 7:差分测量
错误 4 选择了错误的电流探头
大电流和小电流测量需要捕获的细节并不相同。工程师要知道为应用选择哪种电流探头更合适,以及使用错误的探头可能会遇到哪些麻烦。
大电流测量
如果使用钳形探头测量大电流(10A - 3000A),那么待测设备必须足够小,使钳形探头能够夹住它。如果设备太大使得钳形探头无法夹住,那么工程师可能会想办法在探头钳夹上添加额外的导线,但这会改变被测设备的特性。更好的办法是使用合适的工具。
最好的解决方案是使用具有柔性回路探头前端的大电流探头。可以将该柔性回路缠绕到任何设备上。这种探头叫做Rogowski 线圈。它可以让工程师在不添加未知特性元器件的情况下探测设备,使测量结果保持高度的信号完整性。它们还使工程师能够测量从mA 级到数百 kA 的大电流。请注意,它们只测量交流电流,所以直流分量将被隔离。它们的灵敏度也低于某些电流探头。这对于大电流测量来说通常不是问题。但是在测量小电流时,灵敏度和查看直流分量的能力就变得很重要。请记住,对一种测量有效的方式并不一定适用于另一种测量。
图 8:缠绕到元器件上的 Rogowski 探针
小电流测量
如果测量电池供电设备的电流,则动态范围会有很大差异。如果电池供电设备处于空闲状态或仅处理少量后台任务,其电流峰值会很小。当设备切换到更为活跃的状态时,电流峰值会大幅提高。使用垂直标度较大的示波器设置,工程师可以测量大信号,但小电流信号将被测量噪声掩盖。另一方面,如果您使用较小的垂直标度设置,那么大信号会削波,测量结果也将失真并失效。