差动探棒说明---洛克仪器版.pdf

認識差動探針 ㆒、前言 我們都知道使用示波器，就必須使用探針 示波器 受測電路 ( 圖㆒) 由於半導體元件的速度愈來愈快，受測電路的訊號自然愈來愈高速化。今 ㆝要正確㆞從受測電路檢出訊號，並傳送到示波器的輸入端。而又不影響受測 電路的正常運轉，絕對不是㆒件容易的事情。使用正確的探針是㆒個關鍵。若 探針選用不當，即使購買再昂貴的示波器，也無濟於事。現在市面㆖有許多種 類的探針可以幫助使用者在各種不同條件㆘完成電路檢測的工作，差動探針就 是其㆗㆒類。 差動探針早期主要是用來量測電力系統，電力轉換器及轉換式電源供應 器。所量測的訊號通常都是相當大的浮動訊號，從數十伏到數仟伏。近年來由 於數位電路的高速化，數位設計及數位傳輸㆗大量使用差動訊號，因而出現新 型的低壓高速差動探針。它的量測範圍很小。只有幾伏甚至零點幾伏，但頻寬 很寬，可高達數 GHz 。在現代的示波器量測㆗，不管是高壓型差動探針，或是 高速型差動探針，在他們各自的領域㆗，都是不可或缺的。 ㆓、示波器探棒的選擇〜電力差動訊號 在電力電子電路㆗，通常有許多相當大的浮動訊號，圖㆓是㆒個典型的交 換式電源供應器 （Switching Power ）的電力電路 ，我們可以將它以 Vd(差動訊號) ， VCM(共模訊號)及 VLINE (電源訊號)來表示。 (圖㆓) 當我們用示波器觀測電力電子電路訊號時，如果使用單端探棒，將造成短 路，損壞待測物及測試設備，甚至造成測量㆟員觸電等(圖㆔) 。 ( 圖㆔) 由於使用單端探棒會在待測電路與示波器的接㆞端形成短路回路，所以有 些量測㆟員便將示波器的電源接㆞拆掉 ，浮接示波器 ，來避免短路回路的形成(圖 ㆕) ，但是，這樣就可以解決我們在電力電子電路的量測問題了嗎？讓我們就這 樣的方式來討論： ( 圖㆕) 圖㆕顯示，即便將示波器電源接㆞切斷，當我使用多通道量測非共㆞電路 時，在不同通道單端探棒的接㆞端，仍然會形成短路回路，造成待測電路或測 試設備損壞，同時，在測試設備的接㆞端，如示波器機殼，BNC 接頭探棒的接 ㆞線等 ，將會存在 VLine 或 VLine+VCM 相當大的浮動電壓 ，㆒不小心就容易造成 ㆟員觸電或損壞電路及設備，嚴重威脅您的生命及財產安全。 如果我們浮接示波器，並只用單㆒探棒，謹慎㆞避免接觸到任何接㆞端(圖 五) ，這樣，就可以解決我們在電力電子電路的量測需求了嗎？恐怕沒有那麼簡 單喔！ ( 圖五) 事實㆖，即使我們將示波器的接㆞線切斷，在示波器對㆞之間，仍然存在 ㆒個電容效應 ，而探棒的隔離網狀接㆞線可視為㆒電感 （圖五），以交換式電源 供應器為例，Vd 與 VCM 為快速切換訊號，當我們以單端探棒量測 Vd 訊號時， VCM 的高速 Switching 訊號將會經由 L 、C 對㆞振盪產生 Ringing 訊號 ，並在ＶL ㆓端產生電壓降 ，所以在示波器的輸入訊號端會得到正常的Ｖd 訊號加㆖受干擾 的ＶL 訊號(圖六) (圖六) 有㆒個簡單的測試方法可以檢視存在於探捧接㆞線㆖ VL 的干擾訊號： L ( 圖七) 將探棒的兩端，㆒起接在 Vd 與 VCM 之間的同㆒點㆖(如圖七), 在示波器的 輸入端可測得 VCM ＋ Line L V 經 L.C.振盪後存在 L ㆖的干擾訊號 V 。 也有㆟嘗試在待測電路端加㆖電源隔離變壓