示波器探頭基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

1、泰克示波器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)泰克示波器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)培培 訓(xùn)訓(xùn) 課課 程程 2示波器的探頭技術(shù)示波器的探頭技術(shù)示波器探頭技術(shù)及應(yīng)用示波器探頭技術(shù)及應(yīng)用示波器示波器探頭探頭DUTDUT什么是探頭？什么是探頭？4在儀器與待測電路之間聯(lián)結(jié)的導(dǎo)體，可能是：在儀器與待測電路之間聯(lián)結(jié)的導(dǎo)體，可能是：0一段導(dǎo)線一段導(dǎo)線0一個表筆一個表筆0電纜電纜0傳感器，變送器傳感器，變送器0探頭。探頭。4探頭的定義：探頭的定義：0用以從待測電路獲取最小的能量，并以最大的信號保真度傳送至用以從待測電路獲取最小的能量，并以最大的信號保真度傳送至測量儀器的設(shè)備。測量儀器的設(shè)備。 探頭如何影響測量探頭如何影響測量4脈沖階躍響應(yīng)脈沖階躍響

2、應(yīng)4頻率響應(yīng)曲線頻率響應(yīng)曲線先進的數(shù)字和模擬設(shè)計先進的數(shù)字和模擬設(shè)計電力電子研究電力電子研究通用電子與通訊研究通用電子與通訊研究安全安全高電壓高電壓/ /電流電流瞬時功率瞬時功率間隙事件間隙事件毛刺毛刺, ,尖峰脈沖尖峰脈沖諧波測量諧波測量, ,分析分析 慢信號慢信號長周期長周期報告生成報告生成高速高速不常見的異常事件不常見的異常事件密集的時序容限密集的時序容限精確精確/ /信號重現(xiàn)信號重現(xiàn)低負載低負載先進的觸發(fā)先進的觸發(fā)毛刺毛刺, ,幅度異常幅度異常, ,亞穩(wěn)態(tài)亞穩(wěn)態(tài)高速高速低信噪比低信噪比精確精確/ /信號重現(xiàn)信號重現(xiàn)低負載低負載先進的觸發(fā)能力先進的觸發(fā)能力基礎(chǔ)研究基礎(chǔ)研究復(fù)雜信號復(fù)雜信號

3、 不確定事件不確定事件低信噪比低信噪比分析分析先進的觸發(fā)先進的觸發(fā)數(shù)據(jù)資料數(shù)據(jù)資料KV10X集成測量環(huán)境集成測量環(huán)境 - 探頭是儀器探頭是儀器高阻，低負載高阻，低負載 高壓差分測量高壓差分測量小信號差分測量小信號差分測量直接讀出直接讀出電流數(shù)值電流數(shù)值uVAFET 直接讀出直接讀出 安培和瓦安培和瓦高性能無源探頭高性能無源探頭 低噪聲低噪聲 安全的浮地測量安全的浮地測量 最小電路最小電路 影響影響 匹配示波器匹配示波器Amps WattsVoltsO/E光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換器 直接讀直接讀出光功出光功率率mW探頭的類型探頭的類型 電壓電壓 邏輯邏輯 電流電流 溫度溫度 光電光電 無源 有源低阻

4、高阻 差分 差分無源 有源無源 有源AC DC無源電壓探頭無源電壓探頭電壓探頭電壓探頭理想的電壓探頭理想的電壓探頭4理想的探頭將不影響信號的測量理想的探頭將不影響信號的測量0帶寬無限帶寬無限0零輸入電容零輸入電容0無窮大輸入電阻無窮大輸入電阻0無限動態(tài)范圍無限動態(tài)范圍0衰減為衰減為 1 10零延時零延時0零相移零相移0機械尺寸與待測點十分吻合機械尺寸與待測點十分吻合Rin = Cin = 0cable電壓探頭的等效電路電壓探頭的等效電路探頭對被測點的影響探頭對被測點的影響0不加探頭不加探頭 Gain = - RC RE0加探頭加探頭f0 = 1Gain = -(RC|RP) REf0 = 1V

5、ccCcRcPROBERPCPREVINNOTE: Vcc is an AC Ground2 p p RCCC2 p (p (RC|RP)(CC+CP)探頭對被測點的影響探頭對被測點的影響4例如：例如：Rc10K Re10 Cc= 100pF Rp1M Cp=20pF原電路增益和截止頻率：原電路增益和截止頻率：增益增益 1000截止頻率截止頻率 1/2 *p p*10k *100pF=160KHz接入探頭后的增益和截止頻率：接入探頭后的增益和截止頻率：增益增益 991截止頻率截止頻率 1/2 *p p*9.91k *120pF=134KHz1:1無源探頭無源探頭 (導(dǎo)線導(dǎo)線)4優(yōu)點優(yōu)點:01X

6、 (無衰減無衰減)0價格便宜價格便宜4缺點缺點:0端接端接4輸入阻抗很低輸入阻抗很低探頭端探頭電纜8 - 10 pF/ft*1.5 ns/ftSCOPE20 pF1 Ml 非端接非端接-非常高的反射非常高的反射-非常高的輸入電容非常高的輸入電容-低的帶寬低的帶寬6 feet地線* 典型的導(dǎo)線探頭：高校實驗室的鱷魚夾低阻匹配探頭低阻匹配探頭4由于電纜被它的特性阻抗終端由于電纜被它的特性阻抗終端, 輸入端可看成輸入端可看成50 , no L or C.4不需要補償不需要補償40.5 pF 電容是一個加速電容用于補償電纜的集膚效應(yīng)電容是一個加速電容用于補償電纜的集膚效應(yīng) (skin-effect).

7、450 0.5 pFSCOPE50 GROUND CABLE低阻匹配探頭低阻匹配探頭 優(yōu)點優(yōu)點- 低輸入電容低輸入電容C- 帶寬高帶寬高- 加端接后與加端接后與 50 和和 1 M 兼容兼容- 無須補償無須補償-缺點缺點- 輸入電阻低輸入電阻低 R- 必須端接必須端接 50 -典型的低阻匹配探頭典型的低阻匹配探頭- P615010:1 高阻無源探頭高阻無源探頭4電纜衰減引起的反射電纜衰減引起的反射. R2C2 + SCOPE 對電纜來說不是理想的終端對電纜來說不是理想的終端.4C2 = 低頻補償?shù)皖l補償-示波器的輸入電容的變化示波器的輸入電容的變化.(Impedance probes, C2

8、is adjustable. In others, C1 is adjustable.)C18 pF to 12 pFR19 MR2500 C27-50 pFC320 pFSCOPE1 MR3CABLEGROUND10:1高阻無源探頭高阻無源探頭4優(yōu)點優(yōu)點0高輸入電阻高輸入電阻0寬動態(tài)范圍寬動態(tài)范圍0價格便宜價格便宜0堅固耐用堅固耐用0輸入電容小于輸入電容小于 C vs 1X Probe4缺點缺點0高輸入電容高輸入電容C 0與與50歐姆系統(tǒng)不兼容歐姆系統(tǒng)不兼容0必須經(jīng)過補償必須經(jīng)過補償?shù)湫偷牡湫偷?0：1無源探頭無源探頭 P6139A 無源電壓探頭重要指標(biāo)無源電壓探頭重要指標(biāo)4帶寬隨電壓等級提

9、帶寬隨電壓等級提高而降低高而降低無源電壓探頭重要指標(biāo)無源電壓探頭重要指標(biāo)4等效阻抗等效阻抗標(biāo)準(zhǔn)附件標(biāo)準(zhǔn)附件與各種電路連接的附件與各種電路連接的附件探頭附件探頭附件泰克的無源探頭家族泰克的無源探頭家族41X無源探頭無源探頭 P6101B4通用無源探頭通用無源探頭10X，1 M 輸入阻抗輸入阻抗0P3010 P6103B P6109B P6111B P6112 P6114B P61174高性能無源探頭高性能無源探頭 10X讀出，讀出，10 M 輸入阻抗輸入阻抗0P6131 P6133 P6134C P6136 P6137 P6138A P6139A P50504模塊化無源探頭模塊化無源探頭0P61

10、05A P6106A4緩沖放大無源探頭緩沖放大無源探頭 P6339A4小尺寸電路探頭小尺寸電路探頭 P6563A41X和和10X切換無源探頭切換無源探頭 - P22004THS700專用探頭專用探頭 - P5102探測小尺寸電路探測小尺寸電路4當(dāng)今的小當(dāng)今的小尺寸尺寸/表面表面貼封電路貼封電路已經(jīng)非常已經(jīng)非常普及普及各種探頭附件應(yīng)各種探頭附件應(yīng)對小尺寸電路對小尺寸電路各種探頭附件應(yīng)對小尺寸電路各種探頭附件應(yīng)對小尺寸電路 無源探頭選型考慮的因素?zé)o源探頭選型考慮的因素4示波器示波器0帶寬：帶寬：4探頭帶寬大于等于示波器帶寬探頭帶寬大于等于示波器帶寬0輸入電容輸入電容4探頭電容補償范圍必須覆蓋示波器

11、的輸入阻抗探頭電容補償范圍必須覆蓋示波器的輸入阻抗4例如：例如：P5050P50500倍率讀出支持倍率讀出支持4自動讀出衰減倍率，直接得到實際數(shù)值自動讀出衰減倍率，直接得到實際數(shù)值0負載效應(yīng)負載效應(yīng)4示波器是示波器是5050 還是還是1M1M 輸入阻抗輸入阻抗無源探頭選型考慮的因素?zé)o源探頭選型考慮的因素4應(yīng)用應(yīng)用0電路設(shè)計電路設(shè)計0維修維修0生產(chǎn)生產(chǎn)4測量的信號測量的信號0探頭對電路的負載效應(yīng)探頭對電路的負載效應(yīng)0信號上升時間信號上升時間0信號峰值信號峰值0信號幅度信號幅度無源探頭選型考慮的因素?zé)o源探頭選型考慮的因素4物理連接物理連接0探頭尺寸探頭尺寸0探頭尖尺寸探頭尖尺寸0環(huán)境因素環(huán)境因素典

12、型的探頭典型的探頭1X Passive Probe10X Passive ProbeZ0 Passive ProbeActive Probe15 MHZ100 MHZ -500 MHZ3 GHZ - 9 GHZ750 MHZ -6 GHZ23 ns3.5 ns - 700 ps120 ps - 40 ps4.6 ns - 100 ps100 pF8 pF - 13 pF0.15 pF -1 pF0.4 pF -2 pF1 M 10 M 500 100 k -10 M TypeBandwidth Rise Time Input CInput R探頭輸入阻抗探頭輸入阻抗100M10M1M100k1

13、0k1k10010110X Passive11 pF/10 M1X Passive100 pF/1 MActive0.4 pF/100 kZ00.15 pF/5001001k10k100k1M10M100M1G10Gfrequency等效負載等效負載1X Passive30 Equivalent Gates10X Passive3.5 Equivalent GatesZ0 Passive.25 Equivalent GatesActive.5 Equivalent GatesCMOS Drive 25 pF Load 3.0 pF per gate其他問題其他問題4補償補償4系統(tǒng)的帶寬系統(tǒng)的帶

14、寬4幅度的精度與頻率的關(guān)系幅度的精度與頻率的關(guān)系4接地接地4結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)探頭補償探頭補償探頭補償探頭補償C18 pF to 12 pFR19 MR2500 C27-50 pFC320 pFSCOPE1 MR3CABLEGROUND典型的典型的10X高阻探頭模型高阻探頭模型探頭補償效果探頭補償效果補償過補償欠補償1 ms/div1 ms/div1 ms/div1 ms/div1 ms/div1 ms/div50 kHz50 kHz50 kHz探頭補償探頭補償?shù)湫偷牡湫偷?0X高阻探頭模型高阻探頭模型4Resistive center conductor cable dampens reflectio

15、ns. R2C2 + SCOPE are not ideal termination for cable.4C2 = low frequency compensation. Scope input C varies.C18 pF to 12 pFR19 MR2500 C27-50 pFC320 pFSCOPE1 MR3CABLEGROUND系統(tǒng)的帶寬系統(tǒng)的帶寬4系統(tǒng)的上升時間系統(tǒng)的上升時間 tr(10%90%) tr(System)=tr(scope)2+tr(probe)2 4系統(tǒng)的帶寬系統(tǒng)的帶寬 BW(-3dB) 1 BW(SYSTEM)= ( (1 1BW(scope) )2 2 + +

16、 ( (BW(scope)1 1) )2 2泰克示波器大多是從探頭尖計算帶寬泰克示波器大多是從探頭尖計算帶寬4原配探頭可以保證示波器系統(tǒng)帶寬達到標(biāo)稱值原配探頭可以保證示波器系統(tǒng)帶寬達到標(biāo)稱值接地線效應(yīng)接地線效應(yīng)4在實際的測量中在實際的測量中,測量性能常常由探頭的接地線來定測量性能常常由探頭的接地線來定,而不而不 是探頭和儀器的帶寬或輸入阻抗是探頭和儀器的帶寬或輸入阻抗.VsourceGROUND LEAD LRIN10 MCIN(approx. 11 pF)接地線效應(yīng)接地線效應(yīng)使用使用10X10X無源探頭，輸入電容無源探頭，輸入電容10pF10pF，6“6“接地線接地線振鈴幅度振鈴幅度5050

17、 誤差誤差典型的振鈴頻率典型的振鈴頻率1 122LCLC=5070Mhz OR =5070Mhz OR 上升時間上升時間=75ns=75ns接地線效應(yīng)接地線效應(yīng)Coaxial CableBNC Probe Adapter1“Ground Adapter3“Low Z Ground Lead6“Ground LeadNo Ground LeadThe signal source is a 1ns rise time step from a 50 source.接地線效應(yīng)接地線效應(yīng)消除測量噪聲的技巧消除測量噪聲的技巧4噪聲的來源：地回路噪聲噪聲的來源：地回路噪聲0盡量使用同一交流電盡量使用同一交流

18、電0使用隔離變壓器使用隔離變壓器0使用阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)使用阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)0使用差分探頭使用差分探頭消除測量噪聲的技巧消除測量噪聲的技巧4噪聲的來源：空間干擾噪聲噪聲的來源：空間干擾噪聲0探頭尖與地線短接時還存在的噪聲探頭尖與地線短接時還存在的噪聲4可以通過去掉探頭判別可以通過去掉探頭判別4可以通過短接后探測電路的方法判別噪聲來源?？梢酝ㄟ^短接后探測電路的方法判別噪聲來源。0盡量縮短探頭地引線盡量縮短探頭地引線0探頭導(dǎo)線不要與任何信號探頭導(dǎo)線不要與任何信號/電源線絞纏電源線絞纏探頭傳輸延遲探頭傳輸延遲4430 ns的延遲的延遲0對不同類型的探頭對不同類型的探頭.4同類探頭一般的延遲同類探頭一般的延遲1

19、00歐姆，歐姆，或者低功率電路或者低功率電路 任何有源探頭，輸入阻抗大于20K ，輸入電容 350 MHz電路的測試推薦使用低電容探頭或者高性能有源探頭。具體型號取決于頻率范圍。低電容探頭提供更好的上升時間和群延時測量。有源探頭更提供了整個電路參數(shù)的測量 (幅度，上升時間，群延時，畸變等） 選擇有源探頭的原則選擇有源探頭的原則測量需求測量需求選擇的探頭選擇的探頭選擇的原因選擇的原因諧振電路，晶體，振蕩器等 P7240, P6249, P6245, P6243, P6209 取決于頻率和測量低輸入電容，高輸入電阻，對電路的影響最小通常的數(shù)字電路調(diào)試和測試，電路阻抗未知，或者測試點距離地很遠（幾英

20、寸以上） P6243, P6245, P6249, P6209和P7240有源探頭提供低電容，高電阻和高可靠性 低輸入電容，高輸入電阻測試未知阻抗電路提供更好的信號保真度。也可以使用更長的地線。泰克泰克TekProbe II 有源電壓探頭有源電壓探頭4P6249 5X，4GHz，20K 4P6245 10X，1.5GHz，1M 0與與TDS5000組合帶寬為組合帶寬為1GHz 4P6243 10X，1.0GHz，1M 0與與TDS3000B，TDS5000組合的帶寬為組合的帶寬為500MHz4P6205 10X，750MHz，1M TekConnectTM 探頭接口探頭接口TekConnect

21、TM 探頭接口探頭接口4基于基于BMA的探頭接口形式的探頭接口形式0類似類似SMA的性能，改進的地線結(jié)構(gòu)的性能，改進的地線結(jié)構(gòu)4系統(tǒng)的帶寬最低可以達到系統(tǒng)的帶寬最低可以達到18GHz4增加更多的探頭示波器交互控制功能增加更多的探頭示波器交互控制功能0探頭參數(shù)軟開關(guān)探頭參數(shù)軟開關(guān)0探頭自動校準(zhǔn)探頭自動校準(zhǔn)0串接多個設(shè)備串接多個設(shè)備0例如：例如：TDS7404P7240帶寬為帶寬為4GHz，自動識別，自動識別P7240內(nèi)部內(nèi)部EPROM攜攜帶的數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)帶寬提升為帶的數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)帶寬提升為4GHz，而不是其它廠家的，而不是其它廠家的2.8GHz。4提供有源探頭的供電，更高的可靠性提供有源探頭的供

22、電，更高的可靠性0鍍金彈簧觸點鍍金彈簧觸點0聯(lián)結(jié)，除去非常簡便，可靠聯(lián)結(jié)，除去非常簡便，可靠4提供探頭倍率的自動識別提供探頭倍率的自動識別4提供探頭類型的自動識別提供探頭類型的自動識別4提供工程單位的顯示提供工程單位的顯示TekConnectTM 有源單端探頭有源單端探頭4P7240 4.0GHz 帶寬，帶寬，2V動態(tài)范圍動態(tài)范圍4P7260 6.0GHz帶寬，帶寬，3V動態(tài)范圍動態(tài)范圍4TCABNC，TCASMA，TCAN，TCA754TCA-1MEG 緩沖放大器緩沖放大器 差分探頭差分探頭所有測量是差分所有測量是差分4看看萬用表看看萬用表:特殊的情況特殊的情況:示波器測量示波器測量4傳統(tǒng)的

23、示波器探頭傳統(tǒng)的示波器探頭: 也是一種差分探頭，只是另一側(cè)是地電位也是一種差分探頭，只是另一側(cè)是地電位ppp xTDS 784A單端探頭在什么情況下會有問題單端探頭在什么情況下會有問題?4參考點不是參考點不是地地0浮動測量浮動測量0平衡信號平衡信號4由于引入了交流由于引入了交流地地回路回路,以地作為測量參考會有問題以地作為測量參考會有問題0小信號小信號0高頻信號高頻信號浮動測量浮動測量?+350 Volts- 350 VoltsABOutputppp xTDS 784A方法一方法一:將示波器與將示波器與地地分開分開Isolation TransformerLineNeutralGround示波

24、器處于示波器處于危險電位危險電位Earth GroundSCOPE懸浮示波器懸浮示波器4問題問題0潛在的潛在的 危險危險0可能損壞示波器可能損壞示波器0可能損壞被測系統(tǒng)可能損壞被測系統(tǒng)0結(jié)果是波形扭曲結(jié)果是波形扭曲,測量有誤差測量有誤差不要懸浮示波器不要懸浮示波器!4不要斷開示波器的電源地線不要斷開示波器的電源地線!0非常的危險非常的危險0得到一個錯誤的測量得到一個錯誤的測量0可能危及到示波器可能危及到示波器0過分的容性負載可能危及到被測系統(tǒng)過分的容性負載可能危及到被測系統(tǒng)0有安全的變通辦法有安全的變通辦法!方法二方法二:探頭隔離探頭隔離變壓器或光變壓器或光隔離隔離大地大地SCOPE+-寄生電

25、容寄生電容GECV+V-方法三方法三:隔離示波器隔離示波器大地大地電池供電電池供電+-寄生電容寄生電容GECV+V-方法四方法四:差分探頭差分探頭+-to ScopeGECV+V-隔離器與差分探頭比較隔離器與差分探頭比較 源的阻抗源的阻抗 B very low A high 將隔離探頭聯(lián)接到將隔離探頭聯(lián)接到A端端,可能危可能危 及被測端及被測端.+350 Volts- 350 VoltsABOutput隔離器與差分探頭比較隔離器與差分探頭比較4 M | 7 pF4 M | 7 pF | 7 pF | 80 pF4差分放大器差分放大器0具有平衡輸入阻抗具有平衡輸入阻抗交換兩端不影響測量交換兩端不

26、影響測量.4探頭隔離器探頭隔離器0沒有直流泄漏至地的路徑?jīng)]有直流泄漏至地的路徑0CMRR at DC平衡信號平衡信號4探頭的兩根引線都有信號探頭的兩根引線都有信號4探頭的兩根引線具有等效的源阻抗探頭的兩根引線具有等效的源阻抗4例子例子0電話電話 線線0錄像機的錄像機的 磁頭磁頭 信號信號E高速高速 (tr 2ns)4在高速數(shù)字系統(tǒng)里在高速數(shù)字系統(tǒng)里,地線不是真正意義上的地線不是真正意義上的地地4地線上所帶的問題使用單端探頭甚至地線上所帶的問題使用單端探頭甚至FET探頭都無法隔離探頭都無法隔離 由于由于:0Ground seen?by IC is notground where probe is

27、 attached.0Attaching probe ground to IC altersground distribution in circuit小信號小信號 ( 100 MHz)4測量要求測量要求:0非常高的帶寬非常高的帶寬,很低的輸入電容很低的輸入電容0整個帶寬內(nèi)都具有好的整個帶寬內(nèi)都具有好的 CMRR 0大動態(tài)范圍大動態(tài)范圍0非毀壞性接入表面貼封器件非毀壞性接入表面貼封器件 4應(yīng)用應(yīng)用:0磁存儲媒介設(shè)計磁存儲媒介設(shè)計-硬盤驅(qū)動器硬盤驅(qū)動器, 視頻存儲設(shè)備視頻存儲設(shè)備, 磁帶存儲設(shè)備磁帶存儲設(shè)備 0數(shù)字電路設(shè)計數(shù)字電路設(shè)計(地跳動問題地跳動問題)0半導(dǎo)體性能測試半導(dǎo)體性能測試0通信信

28、號通信信號 4產(chǎn)品產(chǎn)品: 高帶寬差分探頭高帶寬差分探頭高速差分探頭的應(yīng)用高速差分探頭的應(yīng)用4通信通信 (Gigabit Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand) 4計算機計算機/半導(dǎo)體半導(dǎo)體 (PCI-Express, Serial ATA, IEEE 1394, USB 2.0, RAMBUS, DDR) 4磁盤磁盤/光盤電路光盤電路4高速數(shù)字電路（高速數(shù)字電路（ECL，DVI，LVDS。）。） P6246, P6247, P62484配合配合TDS3000B，TDS5000系列示波器系列示波器P7350 P7330 P63304TDS7000，TDS6604

29、示波示波器器與電路連接與電路連接非示波器的應(yīng)用非示波器的應(yīng)用4頻譜儀頻譜儀,網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀,時間間隔分析儀時間間隔分析儀,誤碼儀誤碼儀0調(diào)理信號對于調(diào)理信號對于50 的輸入的輸入 (用匹配器對于用匹配器對于75 的輸入的輸入)0對于單端輸入可調(diào)理平衡信號對于單端輸入可調(diào)理平衡信號0非常好的帶通平坦度和平滑的相位響應(yīng)非常好的帶通平坦度和平滑的相位響應(yīng)0低噪聲功率低噪聲功率 (50 nv Hz at 100 MHz)4可以使用泰克公司的可以使用泰克公司的 1103 TekProbe 有源探頭電源有源探頭電源電流探頭電流探頭4DC/AC 分流分流 0DMM 電流表分流電流表分流 0串接電阻觀察

30、電流串接電阻觀察電流,非感應(yīng)式非感應(yīng)式 0嵌入傳感器嵌入傳感器4電流隔離器電流隔離器0AC 電流變換器電流變換器0DC 傳感器傳感器電流測量電流測量4需要斷開電路需要斷開電路分流分流R Shunt Vo = I * R ShuntI分流分流4好處好處0精度高精度高4不足不足0需將電路斷開需將電路斷開0加入電阻加入電阻4May effect circuit operation4May lower peak currents0需要差分測量需要差分測量1 turnn turnsiinioutvoutRTerm電流變換器電流變換器4基本模式基本模式:0 vout = (iin / n) RTerm0鐵

31、芯飽和限制了線性電流的范鐵芯飽和限制了線性電流的范圍圍0無無DC輸出輸出0DC 成份成份 影響動態(tài)性能影響動態(tài)性能AC 電流探頭電流探頭4一邊可滑動的設(shè)計用于夾住一邊可滑動的設(shè)計用于夾住被被 測線纜測線纜4探頭輸出通常是探頭輸出通常是BNC,且對于且對于指定的輸入阻抗有指定的系指定的輸入阻抗有指定的系數(shù)數(shù) (mV/mA)4無源設(shè)計無源設(shè)計 - 不需外部電源不需外部電源iinvout = 2 (iin / n) RTerm2 turnsn turnsiinioutvoutRTerm增加靈敏度增加靈敏度1 turnn turnsioutvoutRTermiLoad+iLeakageiLeakage

32、iLoadvout = (iLoad + i Leakage - iLoad )/n ) RTerm = (i Leakage /n ) RTerm測量差分電流測量差分電流DC 電流傳感器電流傳感器4霍爾器件嵌入鐵芯用于將測霍爾器件嵌入鐵芯用于將測量量 中的直流電流成份調(diào)理成中的直流電流成份調(diào)理成直流直流 電壓輸出電壓輸出4有源設(shè)計有源設(shè)計,需外部放大器配合需外部放大器配合4兩種技術(shù)的組合可進行兩種技術(shù)的組合可進行AC/DC 測量測量Bbias+-VoutDC/AC 探頭系統(tǒng)探頭系統(tǒng)4除了處理除了處理AC和和DC傳感器外傳感器外,系系統(tǒng)的有源電子部分還提供統(tǒng)的有源電子部分還提供:0DC反向電流

33、去抵銷使鐵芯飽和反向電流去抵銷使鐵芯飽和的的 直流成份直流成份0一個探頭具有寬范圍的轉(zhuǎn)換增一個探頭具有寬范圍的轉(zhuǎn)換增益益, 能具有從能具有從mA-A的測量能力的測量能力0具有帶寬限制具有帶寬限制,AC耦合耦合,輸出偏輸出偏置置.iinibuckingembedded Hall sensor電流探頭能力電流探頭能力4AC 探頭探頭0最大的峰值電流測量最大的峰值電流測量,取決于電流的頻率取決于電流的頻率0最大允許最大允許DC電流電流-典型值是小于最大典型值是小于最大AC電流電流4DC/AC 探頭探頭0最大的峰值電流測量最大的峰值電流測量,取決于電流的頻率取決于電流的頻率0直流電流受限于抵銷電流的能

34、力直流電流受限于抵銷電流的能力4兩種探頭在脈沖測量中有限制兩種探頭在脈沖測量中有限制, 參考電流時間乘積值參考電流時間乘積值 電流與頻率的關(guān)系電流與頻率的關(guān)系4Examples1020100 Hz1 kHz10 kHz100 kHz1 MHz10 MHzFrequencyMax peak current(Amps)15510 Hz0P6021 (AC)A6302 (DC/AC)Amp-Second 乘積乘積4附加的限制在用電流探頭做脈沖附加的限制在用電流探頭做脈沖測量時測量時:0即脈沖幅度和時間的關(guān)系即脈沖幅度和時間的關(guān)系 (Area-under-the-curve), 單位單位是是 A-se

35、c 0會引起磁飽和和非線性輸出會引起磁飽和和非線性輸出0DC/AC 探頭有反向電流探頭有反向電流 0在特殊情況下受限制在特殊情況下受限制,即如果脈即如果脈沖沖 幅度超過最大允許幅度超過最大允許DC電流時電流時tAmpssecAmp-Second 乘積乘積4如果如果AMP-SECAND PRODUCT的極限不超過的極限不超過,脈沖幅度能超過脈沖幅度能超過探頭探頭 的最大峰值的最大峰值A(chǔ)C4P6021 AC probe0Max peak-peak AC current = 15 amps RMS0Max amp-sec product = 500 x 10-6 A-sec10 A RMS20 A

36、RMS10 A50 Awidth=1 m ms50 x 10-6 A-secwidth=100 m ms1000 x 10-6 A-sectOKOKBandwidth Examples01 MHz1 Hz1 kHzResponse (dB)-10-20-30A6302 (DC/AC)P6021 (AC)CT-1 (AC)FrequencyInsertion Impedance4Adds a series impedance at the point of insertion:0 AC Probes typically modeled as an inductance shunted by a

37、resistance0Bucking current in AC/DC probes eliminates the magnetizing inductance0Also need to add the inductance of a loop added to circuit to enable probe attachmentTwistR0.01 MagnetizingInductance1.2 mHLeakageInductance1 nHAC ProbeR0.01 MagnetizingInductance HLeakageInductance1 nHAC/DC ProbeInsert

38、ion Delay4Examples:0Passive probes 4-5 nsec/meter0AM 503S Current probe 25 nsec0P5200 Differential probe20 nsec0A6906S Isolator, 3 m fiber80 nsec0A6906S Isolator, 100 m fiber565 nsecThe invaluable current-loop adapter評估時滯誤差評估時滯誤差-20%-10%0%10%20%-60-40-200204060Voltage skew (nsec)Error (%)Peak PowerE

39、nergy Loss0500100015002000time( nsec)600 V 5 AInst. Power750 W (max)Loss530 mJ時滯修正時滯修正4Required if skew approaches order of magnitude of transition time(s)4修正的方法修正的方法0Scope with built-in channel-to-channel deskew function0Add 50 歐姆歐姆 coax cable (4-5 nsec/m) to shorter path0Post-processing on PC / sp

40、readsheet電流探頭類型電流探頭類型4TCP 202 -DC Coupled Current Probe0DC-50MHz, 50 AMPS Peak, 15A Continuous4AM503S電流測量系統(tǒng)電流測量系統(tǒng)0DC-50MHz, 50 AMPS Peak, 15A Continuous4TCPA300/400系列電流放大器系統(tǒng)系列電流放大器系統(tǒng)4CT-4電流探頭電流探頭020000A的峰值電流測量能力的峰值電流測量能力NewTCP202電流探頭電流探頭4緊湊的外形緊湊的外形4操作簡便操作簡便4通過通過TEKPROBE BNC接頭直接頭直接與接與TDS系列示波器連接，直接系列示

41、波器連接，直接探頭識別探頭識別4直流到直流到50 MHz帶寬帶寬415安培直流峰值交流電流安培直流峰值交流電流450安培峰值脈動電流安培峰值脈動電流4500 x 10-6 安培秒乘積安培秒乘積TCP300/400電流探測系統(tǒng)電流探測系統(tǒng)4體積小巧體積小巧4測量范圍從測量范圍從1mA到到750A4自動識別探頭類自動識別探頭類型與刻度型與刻度4100MHz帶寬帶寬4高精度高精度4低直流漂移與噪低直流漂移與噪聲聲半嵌入式電流探頭半嵌入式電流探頭4提供高帶寬提供高帶寬4適用于高帶寬信號（適用于高帶寬信號（2GHz）4磁盤設(shè)計，電路分析等磁盤設(shè)計，電路分析等電流探頭的使用電流探頭的使用4請仔細閱讀說明書

42、上的安全注意事項請仔細閱讀說明書上的安全注意事項以及探頭量程以及探頭量程4鉗式電流探頭必須將滑塊推到底，直鉗式電流探頭必須將滑塊推到底，直到探頭顯示：到探頭顯示：“CLOSED”。4每一次測量之前對于有源電流探頭需每一次測量之前對于有源電流探頭需要預(yù)熱要預(yù)熱20分鐘以上才能保證測量結(jié)果分鐘以上才能保證測量結(jié)果的精確的精確4每一次測量之后都需要進行探頭消磁每一次測量之后都需要進行探頭消磁（Degauss），避免剩磁對測量結(jié)果的），避免剩磁對測量結(jié)果的影響影響4如果需要更高的測量精度，在每次使如果需要更高的測量精度，在每次使用前，請使用泰克專用的電流校準(zhǔn)夾用前，請使用泰克專用的電流校準(zhǔn)夾具進行校正

43、具進行校正探頭的消磁與平衡探頭的消磁與平衡4為進行精確的測量，您必須經(jīng)常對探頭進行消磁與平衡調(diào)為進行精確的測量，您必須經(jīng)常對探頭進行消磁與平衡調(diào)節(jié)。消磁可以消除探頭鐵心內(nèi)的寄生磁場，否則將造成零節(jié)。消磁可以消除探頭鐵心內(nèi)的寄生磁場，否則將造成零點的漂移和測量誤差。每次進行消磁后都需要調(diào)節(jié)探頭的點的漂移和測量誤差。每次進行消磁后都需要調(diào)節(jié)探頭的零點平衡，消除存在的偏移。在下列各種條件下都需要進零點平衡，消除存在的偏移。在下列各種條件下都需要進行消磁與平衡行消磁與平衡0每次打開示波器進行每次打開示波器進行20分鐘預(yù)熱以后分鐘預(yù)熱以后0每當(dāng)發(fā)生過載的時候每當(dāng)發(fā)生過載的時候0每當(dāng)探頭暴露在強磁場時每當(dāng)

44、探頭暴露在強磁場時0每次發(fā)現(xiàn)空載直流偏置非零時每次發(fā)現(xiàn)空載直流偏置非零時消磁與平衡調(diào)節(jié)步驟消磁與平衡調(diào)節(jié)步驟4將示波器輸入通道設(shè)為零參考點。將示波器輸入通道設(shè)為零參考點。4將探頭的輸出連接示波器，如果是將探頭的輸出連接示波器，如果是TCPA系列或者系列或者TCP202電流探頭，同時使用泰克電流探頭，同時使用泰克TDS3000以上型號的示波器，示以上型號的示波器，示波器將該通道顯示刻度設(shè)為安培波器將該通道顯示刻度設(shè)為安培/格。格。4探頭不鉗任何導(dǎo)線的情況下，將滑塊推到底，直到顯示探頭不鉗任何導(dǎo)線的情況下，將滑塊推到底，直到顯示CLOSED。4按按DEGAUSS（消磁）按健。（消磁）按健。4將示波

45、器打到最小刻度，比如將示波器打到最小刻度，比如1mA/格或格或10mA/格。調(diào)節(jié)平格。調(diào)節(jié)平衡旋鈕，直到波形軌跡線與零點重合。衡旋鈕，直到波形軌跡線與零點重合。 測量大的直流電流測量大的直流電流4通過反向偏流通過反向偏流的方法的方法測量微小電流測量微小電流4通過增加繞組的通過增加繞組的方法方法通信測量的附件通信測量的附件測量附件的需求測量附件的需求1 Gb/s10 Mb/s1 Mb/s100 kb/s光電光電 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器4P6701B 短波長轉(zhuǎn)換器短波長轉(zhuǎn)換器4P6703B and P6723 長波長轉(zhuǎn)長波長轉(zhuǎn)換器換器4高的帶寬，好的增益和動態(tài)范高的帶寬，好的增益和動態(tài)范圍圍P6701B,

46、P6703B O/E Converters4Markets / Applications0Optical Source Characterization4Lasers, LEDs, etc.0Transmission Systems 4Standards Compliance Testing0SONET/SDH: ITU-T G.957, Bellcore GR-253-CORE0Fibre Channel: ANSI FC-PH0 Ethernet: IEEE 802.3z4Eye Pattern, Extinction Ratio, Pulse Shape or Average Power MeasurementsP6701B, P6703B O/E Converters4Performance Sp