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技術(shù)文章

講述如何減少電流探頭噪音的產(chǎn)生

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   電流探頭利用霍爾效應(yīng)、開(kāi)環(huán)測(cè)量原理將被測(cè)電流(交流、直流或不規(guī)則波形電流)轉(zhuǎn)換跟隨輸出的電流或電壓的測(cè)量模塊,原副邊之間高度絕緣。副邊真實(shí)還原原邊的波形,具有高精確度、高線性度、高集成度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、長(zhǎng)期工作穩(wěn)定且適應(yīng)各種工作環(huán)境的特點(diǎn)。
  隨著電流電平的下降,示波器本身具有的噪聲將變成一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。所有示波器都有一個(gè)多余的特征—垂直噪聲。當(dāng)您測(cè)量低電平信號(hào)時(shí),測(cè)量系統(tǒng)的噪聲可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)際信號(hào)測(cè)量的精度下降。由于示波器是一種寬帶測(cè)量?jī)x器,所以示波器的帶寬越寬,垂直噪聲就越高。因此在測(cè)量之前,您需要仔細(xì)測(cè)試示波器的噪聲特征。500MHz帶寬示波器采用zui靈敏的V/格設(shè)置時(shí),其本底噪聲一般約為2mV峰峰值。在進(jìn)行低電平測(cè)量時(shí),需要注意示波器上的采集存儲(chǔ)器可能會(huì)影響本底噪聲。在帶寬和其他條件都相同的情況下,采集存儲(chǔ)器越深,則噪聲就越大。另一方面,現(xiàn)代交流/直流電流探頭能夠測(cè)量5mA的交流或直流電流,測(cè)量精度大約為3%。這種電流探頭的設(shè)計(jì)采用每安培電流輸入,電壓輸出0.1V。換句話說(shuō),在測(cè)量20mA以下的電流時(shí),示波器自身的2mVpp噪聲可能是zui主要的噪聲來(lái)源。
  那么,您如何才能較大程度地減少示波器的固有噪聲呢?對(duì)于現(xiàn)代的數(shù)字示波器來(lái)說(shuō),可以選擇的方法有很多:
  1)帶寬限制濾波器
  大多數(shù)數(shù)字示波器均提供帶寬限制濾波器,這些濾波器能夠?yàn)V除輸入波形中的多余噪聲并降低噪聲帶寬,從而可以提高垂直分辨率。帶寬限制濾波器可以采用硬件實(shí)現(xiàn),也可以采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)帶寬限制濾波器都能根據(jù)您的需要來(lái)啟用或禁用。
  2)高分辨率采集模式
  大多數(shù)數(shù)字示波器在正常采集模式下可以提供8位的垂直分辨率。某些示波器在高分辨率模式下能夠提供更高的垂直分辨率,通??蛇_(dá)12位,該模式可以降低垂直噪聲,提高垂直分辨率。通常,在應(yīng)用了較慢的時(shí)間/格設(shè)置時(shí),在屏幕上捕獲到的數(shù)據(jù)點(diǎn)非常多,此時(shí)高分辨率模式具有很大的影響。由于高分辨率模式下的采集將對(duì)單個(gè)觸發(fā)點(diǎn)相鄰的數(shù)據(jù)點(diǎn)取平均值,所以會(huì)降低采樣率和示波器的帶寬。
  3)平均模式
  如果信號(hào)是周期性的或是直流信號(hào),您可以使用平均模式來(lái)降低示波器的垂直噪聲。平均模式會(huì)多次采集周期性波形,并生成運(yùn)行平均值以降低隨機(jī)噪聲。高分辨率模式會(huì)降低信號(hào)的采樣率和帶寬,而正常平均模式卻不會(huì)。不過(guò),平均模式會(huì)減緩波形更新速率,因?yàn)樗M(jìn)行多次采集來(lái)計(jì)算波形的平均值,然后才能在屏幕上畫(huà)出軌跡。當(dāng)您選擇大量平均值時(shí),降噪效果比以上任何一種方法都要明顯。

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