示波器基礎(chǔ)系列之九 —— 關(guān)于高壓測試中電壓“測不準(zhǔn)”問

有時侯有些工程師為了省事，同時用多個通道時，只將一個探頭的地線接上，這無疑為對測量結(jié)果影響很大。探頭的地線越短越好，地線和信號線之間的環(huán)路面積越大，輻射帶來的影響越大。這在霍華德那本經(jīng)典書中一開始就有談到。

有時候探頭的地線被磨損了，測試的波形看起來是一條直流信號上有很多細(xì)小的毛刺。有一次我查看這種毛刺的來源，找了半天才發(fā)現(xiàn)這根探頭的地線是工程師自己做的。沒有很好屏幕效果的地線也會極大地增加輻射的干擾，在高壓測試中很輕松地帶來 100V以上的誤差。

在用高壓差分探頭測試時，需要將兩條線絞在一起而不要讓它們自由地散開。這是常識，但很多工程師都沒有意識到。

有一次，一個工程師投訴我說，用我們兩個相同型號的探頭測試同一個被測點，交換通道后幅值差別很大。后來我查了半天，發(fā)現(xiàn)本質(zhì)原因不是交換通道，而是和兩個探頭的線的擺法有關(guān)。兩根線的位置不一樣測試的結(jié)果就不一樣。

所以，我們在看到一個現(xiàn)象的時候總要去反復(fù)做一些交叉實驗，對比測試后才能找出現(xiàn)象后面的原因，最終解決問題或得出結(jié)論。

傳導(dǎo)和輻射，我們在測試的時候總要考慮到這兩點對測試結(jié)果的影響。

4，探頭的共模抑制比和快恢復(fù)特性問題

我 們關(guān)注的信號總是兩個信號相減的結(jié)果，對于單端信號，是被測點的電位和地相減，對差分信號，是兩個相對地的差分信號之減。我們希望示波器測試到的信號是探 頭的減法效應(yīng)之后沒有引進(jìn)對地的共模噪音。這在實際中是不可能的。因此，探頭的共模抑制比越大，測試出來的結(jié)果越準(zhǔn)確。不同的探頭共模抑制比不一樣。單端 探頭的共模抑制比很低，只有幾千分之一，而普通的高壓差分探頭，如力科的ADP305,T公司的P52XX等共模抑制比為一萬分之一。這在高壓測試中是不夠的。如在測試全橋或半橋電路的上半橋Vds電壓時，MOSFET關(guān)斷時的Vds電壓為400V以上，在MOSFET導(dǎo)通時的Vds電壓只有100mV，我們需要在示波器中清晰地看到 100mV，這意味著示波器和探頭構(gòu)成的測試系統(tǒng)能夠從400V電壓中拾取100mV的小信號，這需要探頭具有10萬分之一的共模抑制比。在這個世界上，只有力科的差分放大器DA1855A具有這樣高的共模抑制比。

此外，還有很重要的一點是，對于Vds電壓測試，由于從400V電壓跳變到100mV的電壓是瞬間的突變，如果探頭沒有很好的快過驅(qū)動恢復(fù)能力，會導(dǎo)致示波器過驅(qū)動，測試出來的結(jié)果也是不準(zhǔn)確的。MOSFET導(dǎo)通時的100mV的電壓測試出來的結(jié)果可能為負(fù)的十幾伏。大家可以立即去確認(rèn)下這一點:在50V/div的量程下看到導(dǎo)通時的波形是一條零線，但將量程調(diào)節(jié)到100mV/div的時候，就看到零線變成了負(fù)線，有的時候還會看到這負(fù)線不是恒定的，而是上下跳動著的。在這個世界上，只有力科的差分放大器DA1855A提供了很好的過驅(qū)動恢復(fù)能力，使得能準(zhǔn)確測試出MOSFET在導(dǎo)通時的低電壓，從而測試出來的Vds電壓值才是最準(zhǔn)確的。這就好比一個人騎著一輛自行車從60度的陡坡沖下來，如果這自行車沒有很好的剎車系統(tǒng)，它是無法停留在它本來應(yīng)停留的位置，總會沖得更遠(yuǎn)。如果您曾騎車下坡撞到了墻上就會對此印象深刻。

圖五所示為差分放大器DA1855A的工作原理和外觀圖。

圖五 具有快過驅(qū)動恢復(fù)特性和高共模抑制比的DA1855A

綜上所述，我們知道，測量是科學(xué)，也是一門藝術(shù)。既需要理論的指導(dǎo)，也需要實踐經(jīng)驗的總結(jié)?？偨Y(jié)了經(jīng)驗之后，我們需要對測試規(guī)范做更細(xì)致的描述，對于有些測試指標(biāo)應(yīng)重新審視一下是否合理，對于有些測試指標(biāo)要詳細(xì)定義測試的環(huán)境和示波器的設(shè)置等。對于電源的Vds電壓，超過450伏就超標(biāo)了，這個問題困擾了太多的工程師了。我們該如何重新定義這個指標(biāo)？這個問題我還沒有給出答案,因為我的答案您一定不會滿意——我的答案是需要用DA1855A來測試，但問題是DA1855A比ADP305要貴得多。還是每個公司去定義自己的司標(biāo)