存在共模电压时如何正确测量信号波形？_南宫NG28官网

本文摘要：测量对地不存在共模电压的信号波形，若测量仪器或测量方法不准确，轻则影响测量结果，轻则危害生命财产安全性。

测量对地不存在共模电压的信号波形，若测量仪器或测量方法不准确，轻则影响测量结果，轻则危害生命财产安全性。本文通过典型的两个实例，解释失当的测量方法对结果的影响和有可能引发的安全性问题，并明确提出准确的测量方法。

实例1用户的产品是一个压电陶瓷及其驱动电路，图1是产品原理和测试相连图，电源管以大约100kHz的频率通断，带上抽头的电感构建降压功能驱动压电陶瓷片，电感与容性阻抗构成谐振使电源管正处于硬电源状态。图1压电陶瓷驱动器原理及测量相连客户用ZLG示波器和单端无源分析仪仔细观察阻抗RL两端电压波形，分析仪正端（尖端）和负端（地垫）分别相连电路的Vo＋和Vo－，电路用于隔绝的固定式电源供电。找到当示波器分析仪相连后电路的工作电流减小了许多，客户猜测ZLG示波器有问题。我们搭起某种程度的测试系统测量客户的产品，找到分析仪相连后固定式电源表明的电流从约100mA减小到原本的6倍多。

换国外某品牌示波器对比测试，找到也不存在某种程度的问题。毕竟，如图1右图，固定式电源对维护接地线PE实质上不存在电容，以下称作Ciso，而示波器分析仪负端是相接PE的，在高频下，分析仪负端→PE→Ciso→GND构成一条较低电阻通路。电路的Vo＋和Vo－对GND都不存在100kHz的电压，无论分析仪胜端接Vo＋或Vo－，都产生额外的电流通过分析仪负端→PE→Ciso→GND，在电感的电阻和电路电阻上产生热量，使电源电流减小，另外并联的较低电阻地下通道转变了驱动器的谐振状态。所以并非是示波器的问题，而是不准确的测量方法造成。

一般来说人们有可能对隔绝电源的解读有些误区，指出是“几乎隔绝”的，往往只看见隔绝的电阻而忽视了电抗。实质上由市电供电的隔绝电源对大地不存在寄生电容，来源有变压器初次级绕组间寄生电容、次级电路对机壳的空间电容，尤其地有时为了符合EMC标准不会在次级与PE间连接一定容量的Y电容。

隔绝电源所谓“隔绝”是指获取安全性操作者所需的绝缘拒绝，确保在直流和工频下有充足低的隔绝电阻。但是在高频下寄生电容及故意加到的电容容抗减少，隔离度就减少了。以上测试所用某品牌的固定式电源测算输入对PE的电容为73nF，在100kHz正弦波下隔绝电源的对地电阻大约为21．8Ω。

可能会想起截断示波器供电的地线，使示波器浮地。试验结果表明电流减小的幅度减少了，但误差还是不存在的。因为在示波器内，机壳与L、N线接有诱导EMI的Y电容。

在外部，供电线路上有些用电器也有在L、N对PE间接Y电容，在变压器一处N线相接大地。所以L、N对PE的电阻并非尤其大，截断示波器供电地线后其共模电流路径为：分析仪负端→示波器EMC滤波器（Y电容、共模电感）→L和N线→供电线路上L、N对PE电阻→Ciso→GND。另一方面，从安全性用于设备角度谈，截断示波器的供电地线不是非，闻实例2。

实例2测量相连电网的线路，不能必要用单端无源分析仪和标准化示波器的人组。少见例子是测量相连市电的开关电源初级涉及线路的波形。

图2开关电源整流滤波原理简图如图2是开关电源输出末端典型的整流滤波电路，在L对N为正的半周，D1和D4导通，初级地电位相似于N线对大地电压，而在L对N为负的半周，D3和D2导通，通过D2相等于将初级地相连到L线上。所以若将示波器分析仪地垫相连到初级地，在L对N为负的半周使L线对大地短路，电网有充足大的容量，不会导致线路、设备焚毁等严重事故。为此一些人插入示波器供电地线展开测量，防止短路，但是这种方法是错误的、意味著不是非的。标准化示波器是按照短路的情况设计，无地线用于相连到对大地不存在较高共模电压的设备上时，示波器露出的金属部件不会电荷！不会严重威胁生命财产安全性，在仪器的说明书上安全性涉及章节也有解释。

用户应该读者仪器设备的说明书，并按准确的方法用于。准确的测量方法实例1和2被测信号的特点都是对大地不存在共模电压，在观测的频率下共模电压对大地的源电阻较低。而单端分析仪和标准化示波器是相接大地的，那么必要相连测量，轻则影响结果，如实例1，轻则导致事故，如实例2。

准确的测量方法应该如下：1、类似于实例1的情况，电路的参照地与大地没电势差，测量电路中非参照地的两点间电压，可用于ZDS4000系列示波器相连两个单端无源分析仪，胜端接参照地，正端分别相接被测两点，用于Math的除法功能才可得出结论被测两点间电压。此方法可用作CATO类场合，但不限于测量相连电网的线路。

2、类似于实例1的情况，用于ZDL6000示波记录仪配上隔绝高速电压采集卡，每地下通道对地电容大于80pF，在此电容对被测系统影响可忽视的情况下，可必要将单末端无源分析仪相连被测两点。图3是用此方法测量实例1中RL的波形。图3ZDL6000测量的RL两端波形3、类似于实例2的情况，可用于ZP1500D高压差分分析仪及ZDS4000系列示波器展开测量。

ZP1500D可用作1000VCATII或600VCATIII的场合。4、类似于实例2的情况，能用ZDL6000示波记录仪配上多个隔绝高速电压采集卡，用于设施的安全性分析仪可用作1000VCATII的场合，尤其是必须同时测量多路有所不同地电位信号的应用于。例如开关电源中进线LN间、初级滤波电容、变压器初级、次级、次级滤波电容的电压可同时测量。

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