Измерение сигнала дифференциальным пробником для осциллографа

Измерение сигнала дифференциальным пробником для осциллографа

 

Дифференциальный пробник для осциллографа – это специальный активный пробник, который позволяет безопасно и точно измерять разность потенциалов между двумя точками цепи, исключая синфазные помехи и обеспечивая гальваническую развязку от земли осциллографа. 

 

Зачем он нужен?

1. Измерение сигналов, не связанных с землёй (например, в цепях с высоким напряжением или плавающими потенциалами).
2. Подавление синфазных помех (например, в силовой электронике, где есть высокие dV/dt и наводки).
3. Безопасность – защита осциллографа и оператора от высоких напряжений.
4. Высокая точность – активные дифференциальные пробники имеют малое влияние на цепь и широкую полосу пропускания.

 

Как работает?

- Пробник измеряет *разность напряжений между двумя точками (A и B), а не между точкой и землёй (как обычный пробник). 

- Внутри содержит *дифференциальный усилитель*, который вычитает синфазные сигналы и усиливает только полезную разность. 

- Обычно имеет *высокое входное сопротивление* (1 МОм и более) и *широкую полосу пропускания* (до сотен МГц и даже ГГц в дорогих моделях). 

 

Где применяется?

Силовая электроника (измерение ШИМ на MOSFET/IGBT, токовых шунтов). 

Цифровые высокоскоростные шины* (USB, HDMI, DDR – где важно видеть разность сигналов). 

Медицинская техника (ЭКГ, ЭЭГ – измерение малых сигналов в присутствии помех). 

Автомобильная электроника (CAN, LIN-шины, датчики в высоковольтных системах). 

 

У осциллографа без изолированных входов земля гальванически связана с землением сетевого питания осциллографа. При подключении нулевого контакта пробника к исследуемой схеме сетевая земля объединяется с точкой подключения. Если сетевое зазмеление имеет помехи и наводки от других силовых приборов, то эти наводки перейдут в исследуемую схему. При подключении нулевого контакта пробника осциллографа к точке с высоким потенциаллом может произойти короткое замыкание. Для исключение выше описанных ситуацией необходимо использовать осциллограф с изолированными каналами.

 

Измеряя на обычном осциллографе пассивным пробником нежелательные помехи проявляются на обоих клеммах пробника. Сигнал на экране осциллографа может иметь нежелательную переменную частоту или постоянную составляющую + сигнал который необходимо измерять. Такая ситуация может проявляться в схемах усиления сигнала и источниках питания.

Исследование такого сигнала на обычном осциллографе с помощью пассивного пробника приводит к искажению формы исследуемого сигнала. Если подключить клемму земли пробника напрямую к отрицательной клемме приведет к короткому замыканию. Схема исследумая может повредиться и осциллограф. Для исключения такой ситуации необходим осциллограф с дифференциальным пробником для корректного и безопасного измерения сигнала который необходим, без шумов и наводок.

 

Решение проблемы заключается в подключении дифференциального осциллографа через положительную и отрицательную клеммы источника сигнала. При такой схеме подключения будет производится измерение только желательного сигнала, нежелательный сигнал будет игнорироваться. Дифференциальный осциллограф позволяет выполнять измерения переменного или постоянного напряжения между двумя точками, подключенными к положительной и отрицательной клеммам без заземления. Таким образом, можно проводить измерения не доступные для обычных осциллографов, например, измерения напряжения между двумя точками превышающего напряжение относительно земли.