示波器差分探头的校准方法

刘红煜:示波器差分探头的校准方法　27　　　　

示波器差分探头的校准方法

TheCalibrationTechniqueofOscilloscopeDifferentialProbe

刘红煜

(中国电子科技集团公司第二十研究所计量站,陕西西安710068)

摘　要:随着测量信号速率的提高,差分信号变得越来越普遍,为了确保测量结果的准确性和可靠性,本文提出了对示波器差分探头的校准方法。关键词:差分探头;校准;方法

　　为了抑制信号中的共模噪声,示波器差分探头被广泛的使用,但是示波器差分探头是否准确对测量结果有

很大的影响,为了确保测量结果的准确性和可靠性,需要对示波器差分探头计量校准。国家对示波器计量检定/校准有相应的检定规程和校准方法,但对示波器差分探头计量校准却没有规定,因此本文提出了示波器差分探头计量校准方法,供同行参考。1　(1)共模抑制比;(2(3)围;(4)频带宽度;(5)(6)输入阻抗(包括电阻和电容)。

2　校准项目和校准方法

211　

共模抑制比校准方法21111　共模抑制比(CMRR)的定义:在差分信号测量

路对称性越差,其共模抑制比就越小,抑制共模信号(干

扰)的能力也就越差。共模抑制比是一个与频率相关的参数,。21的校准

,只要能测量差模信号电压,用公式(1)或(2)可以计算出差分探头共模抑制比。

校准需要的标准仪器:(1)示波器(本文推荐TEK公司DPO4104数字示波器,

也可用其它满足使用要求的示波器)。(2)标准信号源(本文推荐FLUKE9500B示波器校准仪),按图2的方法连接线路。

中,为了说明差分放大电路抑制共模信号的能力。共模抑制比是反映差分探头性能的一个关键参数,被定义为:

(1)CMRR=Ad/Ac

或以dB表示:CMRR=20lgAd/Ac

(2)

图2　共模抑制比(CMRR)的校准连接图

其中:Ad—差模信号电压增益;

　　　Ac—共模信号电压增益。

一般差分探头的接线端有3个,第一个是标有“+”

端,第二个是标有“-”端,第三个是“地”端,如图1所示:

测量差模信号电压增益Ad和共模信号电压增益Ac

的方法有两种:第一种是从示波器上读测量值,第二种是

从标准信号源上读标准值。下面分别介绍:

第一种方法操作步骤:

(1)按图2连好线,设置标准信号源和示波器的阻抗匹配,选择差分探头的量程和衰减系数,依据差分探头技术说明书中的频率点设置共模抑制比测量点,对不同频率对应的共模抑制比测量点应全部校准;

(2)测量共模信号电压Ac,把标准信号源的输出端与差分探头的输入端连接(探头“+”接标准信号源信号端,探头“-”接标准信号源地端),标准信号源输出一个固定正弦波电压V,从示波器上读出测量值,即值Ac;

(3)测量差分信号电压Ad,把标准信号源的输出端与差分探头的输入端连接(探头“+”“、-”短路后接标准信号源信号端,探头“地”接标准信号源地端),标准信号源输出一个固定电压的正弦波电压V,从示波器上读出

图1　差分探头的接线端

差模信号电压放大倍数Ad越大,共模信号电压放大倍数Ac越小,则CMRR越大。此时差分放大电路抑

制共模信号的能力越强,放大器的性能越好。当差分放大电路完全对称时,共模信号电压放大倍数Ac=0,则共模抑制比CMRR→∞,这是理想情况,实际上电路完全对称是不存在的,共模抑制比也不可能趋于无穷大。电