关于接地与示波器测量

关于接地与示波器测量

一.为什么示波器不能测量开关电源一次测的波形

零线与供电变压器有导线联接，在供电变压器处接地，用于供电。

地线在用电设备处接地，用于保护。

正常工作时，零线与地线之间并非完全等电位，因零线上流过全部用电电流(不仅仅是这一台设备)，该电流将在零线上产生一定压降。

那是因为示波器探头的地线夹与示波器外壳相联接，而示波器外壳又与三脚电源插头的地线脚联接(所以示波器用两脚脚电源插头时外壳带110Vac),。

若把接三脚电源插头示波器探头的地线夹夹到220V交流输入的开关电源一次侧，相对于一次侧对地短路。

开关变压器的原方是热地，副方是冷地.

可以在示波器交流电源输入处加一个隔离变压器来避免，但仍需注意人身安全，测试时人体不可接触示波器外壳。

或者只要示波器的电源线用两根pin的就可以测.

另外示波器的探头的接地端是与供电的地相连的，桥式整流电路输出的地与供电的地不是相连的。如果使用探头的接地端与桥式整流的输出端的地相连，就相当于把输出对地短路了，所以会形成短路。如果想进行波形测量的话，建议用两个探头，把两个探头的地，也就是夹子互相夹起来。然后用两个探针，选一个做正极，选一个做负极，在示波器中选择波形相就减。就可以对波形进行测量。

(一般我们都是把电源公共地掐掉去测高共模电压信号，但公共地毕竟也是安全地，我刚听到angilen提供的一个非常好的测试方法，分享一下，就是使用示波器的两个通道做减法测量，具体就是将两个表笔地对接，然后一个表笔接测试对象地，另一个接测试信号，再使用示波器的减法功能)

而隔离示波器的探头地相对于示波器的地以及大地是浮空的，一般隔离电压都可以达到kV级，可以安全地直接连接零线或火线。

二. 注意事项:

1. 探头与被测电路连接时，探头的接地端务必与被测电路的地线相联。否则在

悬浮状态下，示波器与其他设备或大地间的电位差可能导致触电或损坏示波器、

探头或其他设备。

2. 测量建立时间短的脉冲信号和高频信号时，请尽量将探头的接地导线与被测

点的位置邻近。接地导线过长，可能会引起振铃或过冲等波形失真。

3. 为避免接地导线影响对高频信号的测试，建议使用探头的专用接地附件。

4. 为避免测量误差，请务必在测量前对探头进行检验和校准，探头衰减补偿的

校准原理和方法我们在前面已经介绍过，这里不再赘述。

5. 对于高压测试，要使用专用高压探头，分清楚正负极后，确认连接无误才能

通电开始测量。

6. 对于两个测试点都不处于接地电位时，要进行“浮动”测量，也称差分测量，

要使用专业的差分探头。

示波器探头在使用时，要保证地线夹子可靠的接了地(被测系统的地，非真正的大地)，不然

测量时，就会看到一个很大的50Hz的信号，这是因为示波器的地线没连好，而感应到空间

中的50Hz工频市电而产生的。如果你发现示波器上出现了一个幅度很强的50Hz信号(我国市电频率为50Hz，国外有60Hz的)，这时你就要注意下看是否是探头的地线没连好。由于示波器探头经常使用，可能会导致地线断路。

检测方法是：将示波器调节到合适的扫描频率和Y轴增益，然后用手触摸探头中间的探针，这时应该能看到波形，通常是一个50Hz的信号。如果这时没有波形，可以检查是否是探头中间的信号线是否已经损坏。然后，将示波器探头的地线夹子夹到探头的探针(或者是钩子)上，再去用手触摸探头的探针，这时应该看不到刚刚的信号(或者幅度很微弱)，这就说明探头的地线是好的，否则地线已经损坏。

通常是连接夹子那条线断路，通常重新焊上即可，必要时可更换，注意连接夹子的地线不要太长，否则容易引入干扰，尤其是在高频小信号环境下。示波器探头的地线夹子应该要靠近测量点，尤其是测量频率较高、幅度较小的信号时。因为长长的地线，会形成一个环，它就像一个线圈，会感应到空间的电磁场。另外系统中的地线中电流较大时，也会在地线上产生压降，所以示波器探头的地线应该连接到靠近被测试点附近的地上。

最佳示波器探头的选择

探头的特性和特点中最重要的参数就是带宽和输入阻抗，它们既要与示波器的带宽和输入阻抗匹配，又要将对被测电路的影响减到最小。因此选择探头时要综合考虑。

(1) 带宽和上升时间

探头的带宽或上升时间要等于或优于示波器的带宽。如果观察纯正弦信号，探头带宽等于被测信号频率的最高值即可;如观察非正弦信号，探头带宽应能容纳被测信号的基波和最重要谐波分量。为精确地测量脉冲的上升时间和下降时间，系统的上升时间(示波器和探头之和)应该比要测量的最快的上升时间快3-5倍。

(2) 阻抗匹配

探头的输入阻抗要与所用示波器的输入阻抗匹配，另外对被测电路的负载作用最少。对于低输入阻抗的示波器，应选择有源探头或50&Omega输入阻抗的探头;对于高输入阻抗的示波器，应选择×10的探头。例如示波器的输入阻抗是1MΩ/10pF,探头输入阻抗最好是10MΩ/1pF，这样的探头既有10倍的信号衰减，对被测信号的负载很轻，又能与示波器输入阻抗匹配。

(3) 负载作用

减轻探头对被测电路的负载作用。除了选择输入阻抗高的探头外，还有记住探头输入阻

抗随频率成反比例下降。

(4) 时间延迟的影响

每种探头对被测信号的延迟时间存在差异，在进行差分测量以及时间(或相位)一致性测量时，最好使用2个型号相同和电缆长度相等的探头。

(5 )良好的接地

探头的额定频率特性是在同轴系统内测得的结果。在实际电路应用时，往往探头处于非同轴匹配的系统内，因此探头的接地引线要尽量减短，把串联电感减到最小。如发现高阻探

头接地不良，就要考虑使用低阻同轴探头或者与探头匹配的适配器、连接器和夹具。

探头对示波器测量至关重要，所以要求探头对探测的电路影响必须达到最小，并希望对测量值保持足够的信号保真度。如果探头以任何方式改变信号或改变电路运行方式，示波器

会看到实际信号的失真结果，进而可能导致错误的测量结果，或者误导性的测量结果。通过

以上介绍可知，探头的选购和正确使用有许多值得注意的地方，只有与示波器和被测电路都

匹配良好的探头才是您该选择和使用的探头。

三. 示波器浮地测量的潜在危害

如果示波器不接地,因该时刻注意将探头鳄鱼夹夹在被测电路的地电位.如果夹在高压电位,比如测上桥臂开关的波形,整个示波器的地就是高压,此时严禁碰触示波器的导电部分,否则会造成人身触电事故.这是潜在危险之一.这种做法就是所谓的浮地测量,通常的示波器是为有明确地电位的测量而设计的,浮地测量会导致测量不准确,严重时,如果浮地电压较高,dv/dt 太大,可能会损坏示波器.这是也潜在危险之一.

再进一步的看,如果示波器不接地,虽然即使鳄鱼夹接在高压点也不会对地短路.但是,示波器对地还是有很大的电容,示波器内部开关电源与电网间也有电容,最终是鳄鱼夹这一点对地有很大电容,把鳄鱼夹接到被测电路,如果是电路的地,不要紧,如果是其他高压节点,就相当于在这一点接了个大电容,对电路有很大的影响.

一般高压探头都不带隔离，差分探头才带隔离

CIP8108高压隔离探头后,上面的问题就都解决了啊!它是真正隔离的,既安全,又方便.

CIP8108高压隔离探头原理简图: