示波器的标配探头只能测电压,实际上示波器本身只能测电压。如果要测量电流,就必须选择电流探头,电流探头实际上是将电流信号转化为电压信号,传输给示波器,相当于一个传感器。
选择电流探头时应注意以下几点。有些电流探头只能测量交流电,不能测量直流电。这些探头通常是无源的,不需要外部电源。如果需要测量DC,需要找一个支持交流/DC测量的电流探头;其次,需要考虑被测电流的最大值和最小值是否在电流探头的测量范围内,其精度是否可以接受;电流探头的带宽也是一个考虑因素,带宽太小的电流探头在测试信号频率较高的信号时可能会失真;并且电流探头的钳夹的尺寸决定了被测导线的最大直径。最后,用电流探头测量时,很可能会产生非常高的温度,所以探头的温度范围也是一个很大的考虑因素。
电流探头的一大用处是进行功率测量。由于功率等于电压乘以电流,因此我们往往会将示波器的一个通道测量电压,另一个通道测量电流,然后二个通道的积即为其功率。之前我们和大家分享过差分探头的延时测量,同样的电流探头也有其延时,并且往往和电压探头是不一样的。这就导致示波器在测量计算功率的时候,其电压通道和电流通道所测得的值,实际并不在同一时间点,那样计算得到的实时功率就有误差。今天我们就来和大家分享一下电流探头的延时测量。
首先我们准备一个专门的电流信号板,把信号源的信号转换成电流信号。为了减小寄生电感和电容对信号的影响,电流信号板的测试区域是一条与多个采样电阻串联的直线。测试时,将电流探头夹在测试区域的直线边缘,电流方向为电流探头指示的方向。然后,采样电阻的两端由馈线焊接,因为是纯阻性负载,电压和电流相位相等。最后信号源输出一个100Hz的方波信号,观察示波器电流探头和馈线采样波形的上升沿延迟。获得的波形如下:
我们减小示波器的时基并扩展波形。由于被测电流探头的带宽为800K(CP2100X),再采样电阻两端焊接馈线的情况可视为带宽为20M,所以两个通道捕捉到的上升沿的上升时间并不一致。我们可以把两个信号上升沿的起始点作为差值计算点。打开示波器的X光标,X1移动到通道2上升沿的起点,X2移动到通道1上升沿的起点,可以看到X1和X2的差别,所得的差值基本就是这个电流探头的延时。
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