示波器基础系列之九 —— 关于高压测试中电压“测不准”问

有时侯有些工程师为了省事，同时用多个通道时，只将一个探头的地线接上，这无疑为对测量结果影响很大。探头的地线越短越好，地线和信号线之间的环路面积越大，辐射带来的影响越大。这在霍华德那本经典书中一开始就有谈到。

有时候探头的地线被磨损了，测试的波形看起来是一条直流信号上有很多细小的毛刺。有一次我查看这种毛刺的来源，找了半天才发现这根探头的地线是工程师自己做的。没有很好屏幕效果的地线也会极大地增加辐射的干扰，在高压测试中很轻松地带来 100V以上的误差。

在用高压差分探头测试时，需要将两条线绞在一起而不要让它们自由地散开。这是常识，但很多工程师都没有意识到。

有一次，一个工程师投诉我说，用我们两个相同型号的探头测试同一个被测点，交换通道后幅值差别很大。后来我查了半天，发现本质原因不是交换通道，而是和两个探头的线的摆法有关。两根线的位置不一样测试的结果就不一样。

所以，我们在看到一个现象的时候总要去反复做一些交叉实验，对比测试后才能找出现象后面的原因，最终解决问题或得出结论。

传导和辐射，我们在测试的时候总要考虑到这两点对测试结果的影响。

4，探头的共模抑制比和快恢复特性问题

我 们关注的信号总是两个信号相减的结果，对于单端信号，是被测点的电位和地相减，对差分信号，是两个相对地的差分信号之减。我们希望示波器测试到的信号是探 头的减法效应之后没有引进对地的共模噪音。这在实际中是不可能的。因此，探头的共模抑制比越大，测试出来的结果越准确。不同的探头共模抑制比不一样。单端 探头的共模抑制比很低，只有几千分之一，而普通的高压差分探头，如力科的ADP305,T公司的P52XX等共模抑制比为一万分之一。这在高压测试中是不够的。如在测试全桥或半桥电路的上半桥Vds电压时，MOSFET关断时的Vds电压为400V以上，在MOSFET导通时的Vds电压只有100mV，我们需要在示波器中清晰地看到 100mV，这意味着示波器和探头构成的测试系统能够从400V电压中拾取100mV的小信号，这需要探头具有10万分之一的共模抑制比。在这个世界上，只有力科的差分放大器DA1855A具有这样高的共模抑制比。

此外，还有很重要的一点是，对于Vds电压测试，由于从400V电压跳变到100mV的电压是瞬间的突变，如果探头没有很好的快过驱动恢复能力，会导致示波器过驱动，测试出来的结果也是不准确的。MOSFET导通时的100mV的电压测试出来的结果可能为负的十几伏。大家可以立即去确认下这一点:在50V/div的量程下看到导通时的波形是一条零线，但将量程调节到100mV/div的时候，就看到零线变成了负线，有的时候还会看到这负线不是恒定的，而是上下跳动着的。在这个世界上，只有力科的差分放大器DA1855A提供了很好的过驱动恢复能力，使得能准确测试出MOSFET在导通时的低电压，从而测试出来的Vds电压值才是最准确的。这就好比一个人骑着一辆自行车从60度的陡坡冲下来，如果这自行车没有很好的刹车系统，它是无法停留在它本来应停留的位置，总会冲得更远。如果您曾骑车下坡撞到了墙上就会对此印象深刻。

图五所示为差分放大器DA1855A的工作原理和外观图。

图五 具有快过驱动恢复特性和高共模抑制比的DA1855A

综上所述，我们知道，测量是科学，也是一门艺术。既需要理论的指导，也需要实践经验的总结。总结了经验之后，我们需要对测试规范做更细致的描述，对于有些测试指标应重新审视一下是否合理，对于有些测试指标要详细定义测试的环境和示波器的设置等。对于电源的Vds电压，超过450伏就超标了，这个问题困扰了太多的工程师了。我们该如何重新定义这个指标？这个问题我还没有给出答案,因为我的答案您一定不会满意——我的答案是需要用DA1855A来测试，但问题是DA1855A比ADP305要贵得多。还是每个公司去定义自己的司标