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技術(shù)文章

電流探頭與差分探頭,區(qū)別可不止一星半點(diǎn)

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   差分探頭測(cè)量的是差分信號(hào)。差分放大原理是指一對(duì)信號(hào)同時(shí)輸入到放大電路中,然后相減,得到原始信號(hào)。差分放大器是由兩個(gè)參數(shù)特性相同的晶體管用直接耦合方式構(gòu)成的放大器。若兩個(gè)輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號(hào)時(shí),輸出為零,從而克服零點(diǎn)漂移。差分信號(hào)和普通的單端信號(hào)走線相比,較為明顯的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:
  抗干擾能力強(qiáng),因?yàn)閮筛罘肿呔€之間的耦合很好,當(dāng)外界存在噪聲干擾時(shí),幾乎是同時(shí)被耦合到兩條線上,而接收端關(guān)心的只是兩信號(hào)的差值,所以外界的共模噪聲可以被較大程度抵消。
  能有效抑制EMI,同樣的道理,由于兩根信號(hào)的極性相反,他們對(duì)外輻射的電磁場(chǎng)可以相互抵消,耦合的越緊密,泄放到外界的電磁能量越少。
  時(shí)序定位準(zhǔn)確,由于差分信號(hào)的開(kāi)關(guān)變化是位于兩個(gè)信號(hào)的交點(diǎn),而不像普通單端信號(hào)依靠高低兩個(gè)閾值電壓判斷,因而受工藝,溫度的影響小,能降低時(shí)序上的誤差,同時(shí)也更適合于低幅度信號(hào)的電路。目前流行的LVDS就是指這種小振幅差分信號(hào)技術(shù)。
  差分放大原理是指一對(duì)信號(hào)同時(shí)輸入到放大電路中,然后相減,得到原始信號(hào)。差分放大器是由兩個(gè)參數(shù)特性相同的晶體管用直接耦合方式構(gòu)成的放大器。若兩個(gè)輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號(hào)時(shí),輸出為零,從而克服零點(diǎn)漂移。
  電流探頭是一種有源探頭,是示波器測(cè)量電流的*配件,而有源探頭只是個(gè)廣泛的說(shuō)法,是指需要供電的探頭。有源探頭的輸入阻抗高、帶寬也高。
  其結(jié)構(gòu)是根據(jù)法拉第原理設(shè)計(jì)的,用來(lái)測(cè)量導(dǎo)線中干擾電流信號(hào)的磁環(huán),本質(zhì)上是一個(gè)匝數(shù)為1的變壓器。使用電流探頭能夠測(cè)量流經(jīng)導(dǎo)線的電流大小。分為AC/DC以及AC。前者可以測(cè)量直流以及交流電流的大小,后者只可以測(cè)量交流電流的大小。
  電流探頭一般情況分為三類(lèi):
  一、柔性探頭:此類(lèi)探頭一般只對(duì)交流電流的測(cè)量,電流量程可以高達(dá)幾千A,美中不足的是不能對(duì)直流電流的測(cè)量,還有就是誤差較大。
  二、低頻電流探頭:此類(lèi)探頭是通過(guò)霍爾傳感器來(lái)采集信號(hào),優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行交直流的測(cè)量且電流量程相對(duì)較大,缺點(diǎn)是當(dāng)頻率稍高時(shí)候就無(wú)法準(zhǔn)確采集到信號(hào)了,有時(shí)候會(huì)導(dǎo)致對(duì)信號(hào)的誤判。低頻一般用于對(duì)工頻信號(hào)的測(cè)量,類(lèi)似于50HZ//60HZ的市電,或者UPS生產(chǎn)制造企業(yè)。
  三、高頻電流探頭:此類(lèi)探頭是由霍爾傳感器和磁電傳感器共同完成對(duì)信號(hào)的采集的,低頻部分交給霍爾傳感器來(lái)處理,高頻部分交給磁電傳感器來(lái)處理。這樣完成對(duì)整個(gè)頻率段的覆蓋。
  高頻電流探頭同樣能夠?qū)恢绷麟娏鞯臏y(cè)量,優(yōu)點(diǎn)是能夠捕獲到高頻率的電流信號(hào),可以完整的把信號(hào)變化細(xì)節(jié)體現(xiàn)出來(lái),缺點(diǎn)是受限于核心器件的瓶頸,電流量程相對(duì)較小。主要應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì),電機(jī)驅(qū)動(dòng)的調(diào)試等需要用到20K以上頻率的場(chǎng)合。從帶寬角度來(lái)定義的話,至少是M級(jí)以上的帶寬才算高頻電流探頭。
  探頭對(duì)示波器的測(cè)量至關(guān)重要,首先要求探頭對(duì)探測(cè)的電路影響必須達(dá)到小,并希望對(duì)測(cè)量值保持足夠的信號(hào)保真度。如果探頭以任何方式改變信號(hào)或改變電路運(yùn)行方式,示波器看到實(shí)際信號(hào)會(huì)失真比較嚴(yán)重,進(jìn)而可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的或者誤導(dǎo)性的測(cè)量結(jié)果。通過(guò)以上介紹得出,探頭的選購(gòu)和正確使用有許多值得我們注意的地方。

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