浮地測量和隔離輸入示波器設計指南

　　優(yōu)點(diǎn)

　　盡管浮地設備是一種利用現有設備進(jìn)行浮地測量，消除頻率較低的信號上接地環(huán)路的方法，但它是一種不安全的、危險的作法，不應采用這種方法。

　　缺點(diǎn)

　　不管是從示波器上的升壓角度（對操作人員可能會(huì )發(fā)生電擊），還是由于地波器變壓器絕緣裝置上累積的應力，這種技術(shù)都是危險的。這種應力可能不會(huì )立即導致故障，但即使示波器恢復到正確接地操作，將來(lái)仍可能會(huì )導致發(fā)生危險故障（電擊和危險）。

　　在較高的頻率上，切斷接地可能不會(huì )中斷接地環(huán)路，因為電源線(xiàn)供電的儀器在接地以上浮地時(shí)會(huì )表現出大的寄生電容。振鈴可能會(huì )破壞浮地測量。浮地示波器沒(méi)有均衡輸入。參考一側（探頭上的“接地”夾）有一個(gè)明顯的到地電容。參考點(diǎn)連接的任何源阻抗將在快速共模跳變中加載，使信號發(fā)生衰減。更糟糕的是，高電容可能會(huì )損壞某些電路。連接逆電器上方門(mén)中共用的示波器可能會(huì )使門(mén)驅動(dòng)信號速度下降，防止被測器件關(guān)閉，防止破壞輸入橋接器。這種故障通常伴隨著(zhù)工作臺上出現小的火花。

　　另一個(gè)缺點(diǎn)是其一次只能進(jìn)行一項測量。記住，所有輸入參考都相互捆綁在一起。一旦浮地一個(gè)輸入參考，所有輸入參考現在都在同一水平上浮地。

　　寄生電感和電容導致的振鈴使信號失真，使測量無(wú)效

　　泰克TPS2000B和THS3000系列IsolatedChannelÔ示波器

　　TPS2000B系列把泰克經(jīng)過(guò)驗證的臺式示波器性能與專(zhuān)為測量工用電池操作的產(chǎn)品設計的4條隔離通道結構結合在一起。這種儀器與選配的電源捆綁套件（TPS2PBND2）配套使用時(shí)，確立了同類(lèi)產(chǎn)品中的高級浮地測量標準。電源捆綁套件包括4只無(wú)源高壓探頭（P5122）及電源測量和分析軟件包（TPS2PWR1）。電源測量和分析軟件包提供了電源分析測量（真實(shí)功率、無(wú)功功率、真實(shí)功率因數、相角）、波形分析測量（RMS、波峰因數、頻率）、諧波測量及開(kāi)關(guān)損耗測量。

　　THS3000系列是為使用示波器時(shí)要求更高流動(dòng)性、而又不降低臺式儀器性能或執行浮地測量能力的工程師們設計的。這種手持式儀器堅固耐用，重量型，一塊電池可連續工作7個(gè)小時(shí)，支持自動(dòng)測量功能，在實(shí)驗室操作和現場(chǎng)操作中都提供了很大的通用性。該儀器的隔離通道、高壓采集（高達1000 VRMS CAT II）及高級波形記錄功能可以安全進(jìn)行浮地測量，特別適合經(jīng)常需要把實(shí)驗室中的測量與現場(chǎng)中的測量關(guān)聯(lián)起來(lái)的用戶(hù)。

注意CAT和電壓

　　為進(jìn)行浮地測量選擇適當的電壓探頭

　　怎樣選擇探頭和示波器組合：

　　1. 確定測量（或過(guò)壓）類(lèi)別

　　IEC 61010-1國際標準為電壓測量?jì)x器規定了四種過(guò)壓類(lèi)別。一類(lèi)到四類(lèi)過(guò)壓都是依據瞬態(tài)信號期間可能存在的電氣能量多少確定的。

　　在IEC 61010-1中，電壓測量?jì)x器根據耐受電壓瞬態(tài)信號的能力來(lái)劃分等級。

　　2. 確定最大浮地電壓

　　類(lèi)別描述摘要

　　四類(lèi)

　　用來(lái)對低壓項目中的電壓執行測量（《1，000 V）。

　　三類(lèi)

　　用來(lái)在樓宇系統中執行測量。

　　二類(lèi)

　　用來(lái)在直接連接低壓系統的電路上執行測量。

　　一類(lèi)

　　用來(lái)在沒(méi)有直接連接市電的電路上執行測量。

　　3. 確定最大尖端到接地電壓。

　　4. 確定從探頭尖端到參考引線(xiàn)的最大電壓。

　　5. 確定屏幕上希望的最大峰峰值讀數。

　　為T(mén)PS2000B和THS3000系列示波器選擇適當的電壓探頭

　　探頭名稱(chēng)

　　TPP0201

　　THP0301

　　P5150

　　P5122*1

　　最大探頭尖端到接地電壓

　　300 VRMS CAT II

　　300 VRMS CAT III

　　1000 VRMS CAT II

　　DC耦合時(shí)1000 VRMS CAT II

　　最大參考地電平（浮地）電壓

　　30 VRMS

　　300 VRMS CAT III

　　600 VRMS CAT II

　　600 VRMS CAT II

　　衰減設置

　　10x

　　10x

　　50x

　　100x

　　帶寬

　　200 Mhz

　　300 Mhz

　　500 Mhz

　　200 Mhz

　　探頭類(lèi)型

　　無(wú)源

　　無(wú)源

　　無(wú)源

　　無(wú)源

　　屏幕上峰峰值電壓2

　　TPS

　　400 VP-P

　　400 VP-P

　　2000 VP-P

　　2828 VP-P

　　THS

　　849 VP-P

　　849 VP-P

　　2828 VP-P

　　2828 VP-P

　　屏幕上RMS電壓2

　　TPS

　　141 VRMS

　　141 VRMS

　　707 VRMS

　　1000 VRMS

　　THS

　　300 VRMS

　　300 VRMS

　　1000 VRMS

　　1000 VRMS

　　1 P5122 探頭不應該用來(lái)在TPS2000 上對DC 》 300 V的信號進(jìn)行AC耦合測量。

　　2 受到儀器垂直分辨率限制（TPS = 5V/div， THS = 100V/div）。

　　實(shí)例：

　　需要測量線(xiàn)路到線(xiàn)路240 VRMS三相Y型有源諧波濾波器上的峰峰值電壓。

　　1. 確定所需安裝類(lèi)別的最大額定輸入電壓：三類(lèi)

　　n 某種類(lèi)別等級允許的最大輸入電壓一般也適用于較低類(lèi)別的環(huán)境。例如，如果儀器等級為300 VRMS CAT III，那么在二類(lèi)環(huán)境中在300 VRMS的儀器上工作也是安全的。

　　n 對更高的電壓電平，儀器會(huì )通常額外確定較低類(lèi)別的等級值，如同時(shí)確定300 VRMS CAT III和600 VRMS CAT II。這種情況并不是通用的，因此用戶(hù)必須在儀器文檔中明確檢驗透過(guò)多個(gè)類(lèi)別的等級。

　　2. 確定要求的最大浮地電壓（接地到參考電壓）

　　n 這一實(shí)例的測量要求為240 VRMS。

　　n 因此，只有THP0301、P5150和P5122探頭適合。

　　3. 確定最大探頭尖端到接地電壓要求

　　n 在本例中，工程師確定其大約為140 VRMS。

　　n 全部四只探頭都滿(mǎn)足這一要求。

　　4. 確定從探頭尖端到參考引線(xiàn)的最大電壓

　　n 預計被測信號的最大電壓是240 VRMS。

　　n 這使探頭只限于從THP0301、P5150和P5122探頭中選取。

　　5. 確定需要的衰減

　　n 計算與240 VRMS對應的最大峰峰值電壓

　　n 因此，所需的可以觀(guān)察的電壓范圍是：240 VRMS x √2 x 2 = 679 VP-P。

　　n TPS2000B系列在屏幕上最大垂直設置為5V/div，共8格。

　　n THS3000在屏幕上最大垂直設置為100V/div，共8格。

　　n 需要的探頭衰減 = 觀(guān)察電壓 / 最大垂直設置 / 格數。

　　n TPS2000B：679 VP-P / 5 / 8 = 17x，只有P5150和P5122提供了足夠的衰減。

　　n THS3000：679 VP-P / 100 / 8 = 1x，所有探頭都提供了足夠的衰減。

　6. 選擇滿(mǎn)足最低要求的探頭

　　n 對TPS2000B，P5150和P5122探頭適合這一測試場(chǎng)景。

　　n 對THS3000，THP0301、P5150和P5122探頭適合的這一測試場(chǎng)景。