认识差动探棒
一、前言 我们都知道使用示波器，就必须使用探针
由于半导体组件的速度愈来愈快，受测电路的讯号自然愈来愈高速化。今天要正确地从受测电路检出讯号，并传送到示波器的输入端。而又不影响受测 电路的正常运转，**不是一件容易的事情。使用正确的探棒是一个关键。若 探针选用不当，即使购买再昂贵的示波器，也无济于事。现在市面上有许多种 类的探棒可以帮助使用者在各种不同条件下完成电路检测的工作，差动探棒就 是其中一类。
差动探针早期主要是用来量测电力系统，电力转换器及转换式电源供应 器。所量测的讯号通常都是相当大的浮动讯号，从数十伏到数仟伏。近年来由 于数字电路的高速化，数字设计及数字传输中大量使用差动讯号，因而出现新 型的低压高速差动探针。它的量测范围很小。只有几伏甚至零点几伏，但频宽 很宽，可高达数 GHz。在现代的示波器量测中，不管是高压型差动探针，或是 高速型差动探针，在他们各自的领域中，都是不可或缺的。 二、示波器探棒的选择-电力差动讯号 在电力电子电路中，通常有许多相当大的浮动讯号，图二是一个典型的交换式电源供应器(Switching Power)的电力电路，我们可以将它以 Vd(差动讯号)，VCM(共模讯号)及 VLINE (电源讯号)来表示。 当我们用示波器观测电力电子电路讯号时，如果使用单端探棒，将造成短 路，损坏待测物及测试设备，甚至造成测量人员触电等(图三)。 电路与示波器的接地端形成短路回路，所以有 些量测人员便将示波器的电源接地拆掉，浮接示波器，来避免短路回路的形成(图四)，但是，这样就可以解决我们在电力电子电路的量测问题了吗？让我们就这 样的方式来讨论： 图四显示，即便将示波器电源接地切断，当我使用多通道量测非共地电路
时，在不同通道单端探棒的接地端，仍然会形成短路回路，造成待测电路或测 试设备损坏，同时，在测试设备的接地端，如示波器机壳，BNC 接头探棒的接地线等，将会存在 VLine 或 VLine+VCM 相当大的浮动电压，一不小心就容易造**员触电或损坏电路及设备，严重威胁您的生命及财产**。 如果我们浮接示波器，并只用单一探棒，谨慎地避免接触到任何接地端(图 五)，这样，就可以解决我们在电力电子电路的量测需求了吗？恐怕没有那么简单喔！ 事实上，即使我们将示波器的接地线切断，在示波器对地之间，仍然存在一个电容效应，而探棒的隔离网状接地线可视为一电感（图五），以交换式电源 供应器为例，Vd 与 VCM 为快速切换讯号，当我们以单端探棒量测 Vd 讯号时， VCM 的高速Switching 讯号将会经由 L、C 对地振荡产生 Ringing 讯号，并在VL二端产生电压降，所以在示波器的输入讯号端会得到正常的Vd 讯号加上受干扰 的VL 讯号(图六) 有一个简单的测试方法可以检视存在于探捧接地线上 VL 的干扰讯号： 将探棒的两端，一起接在 Vd 与 VCM 之间的同一点上(如图七), 在示波器的 输入端可测得 VCM＋VLine 经 L.C.振荡后存在 L 上的干扰讯号 VL。 也有人尝试在待测电路端加上电源隔离变压器(图八)。 如图八所示, 加了隔离变压器之后，虽然切断了VLine 可免除触电的危险， 但是在 LC 振荡之后，仍然会在探棒产生干扰讯号VL，除此之外，加上隔离变 压器还会改变了待测电路输入电力线的条件与特性，当我们要做电力谐波分析、功率量测，EMI、EMC 测试时，也会造成量测误差。 综合以上几点的说明得知，当我们在进行电力电子电路的量测时，差动式 探棒可说是必备工具之一，兹将使用单端探棒与差动式探棒量测电力电子电路 应用列表如下：