探討電子電器產(chǎn)品工作電壓測(cè)試中容易忽視的七個(gè)關(guān)鍵問題

1、探討電子電器產(chǎn)品工作電壓測(cè)試中容易忽視的七個(gè)關(guān)鍵問題威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司陳永強(qiáng)，陳燦坤廣州510663摘要：本文探討了電子電器產(chǎn)品工作電壓測(cè)量時(shí)，電源L/N極性、TN-Sft電網(wǎng)絡(luò)、示波器接地、示波器探頭、示波器信號(hào)耦合方式和信號(hào)采集模式、不同波形的電壓有效值與儀器輸入阻抗等容易忽視的七個(gè)關(guān)鍵問題，解讀電子電器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于工作電壓的測(cè)試要求。關(guān)鍵詞：電子電器、工作電壓ExploreKeyUnderstandingsofWorkingVoltageTestforElectronicandElectricalApplianceswhichareeasytobeignoredAbstrat：This

2、paperdiscussesthekeyunderstandingsofworkingvoltagetestforelectronicandelectricalapplianceswhichareeasytobeignored,suchasPolarityofsupply,TN-Ssupplynetwork,Oscilloscopegrounding,Oscilloscope'sprobe,Signalcouplingmodeandacquisitionmodeofoscilloscope,r.m.svalueofdifferentvoltagewaveandtheinstrument

3、inputimpedance.Throughthispaper,betterunderstandingoftherequirementsofworkingvoltagemeasurementconcerningthestandardsofelectronicandelectricalappliancescanbeachieved.Keywords:ElectronicandElectricalAppliances;WorkingVoltage測(cè)量電子電器產(chǎn)品初、次級(jí)之間工作電壓是電子電器產(chǎn)品合格評(píng)定的必要環(huán)節(jié)，但是從近年來國內(nèi)組織的能力驗(yàn)證結(jié)果發(fā)現(xiàn)，參與的實(shí)驗(yàn)室中有接近一半的實(shí)驗(yàn)室對(duì)工作電壓的

4、測(cè)試方法認(rèn)識(shí)存在缺陷，在工作電壓測(cè)試中經(jīng)常忽略了以下幾個(gè)關(guān)鍵問題：問題1:電源L/N極性間接法的互換對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果的影響是否需要考慮？問題2:TN-S電源網(wǎng)絡(luò)對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果是否有影響？問題3:工作電壓測(cè)量過程中示波器是否需要接地？問題4:示波器探頭對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果是否有影響？問題5:示波器的信號(hào)耦合方式和信號(hào)采集模式對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果是否有影響？問題6:不同波形的工作電壓如何選取有效值與真有效值？問題7:測(cè)量電壓儀器輸入阻抗對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果的影響是否需要考慮？非常有必要深入討論上述7個(gè)問題，統(tǒng)一國內(nèi)合格評(píng)定實(shí)驗(yàn)室電子電器產(chǎn)品工作電壓的測(cè)試方法。一、標(biāo)準(zhǔn)理解由GB4943.1-201

5、1信息技術(shù)設(shè)備安全第1部分：通用要求標(biāo)準(zhǔn)第條（有效值工作電壓）可知產(chǎn)品的最小爬電距離取決于有效值工作電壓。工作電壓的有效值包括任何直流分量，對(duì)所有的波形都應(yīng)當(dāng)使用測(cè)得的有效值。由GB4943.1-2011標(biāo)準(zhǔn)信息技術(shù)設(shè)備安全第1部分：通用要求第條（峰值工作電壓）可知產(chǎn)品的最小電氣間隙和抗電強(qiáng)度的測(cè)試電壓取決于工作電壓的峰值參數(shù)。工作電壓的峰值參數(shù)包含了所有直流成份和重復(fù)性脈沖峰值電壓，對(duì)所有的波形都應(yīng)當(dāng)使用測(cè)得的峰值。GB8898-2011音頻、視頻及類似電子設(shè)備安全要求、GB4706.1-2005家用和類似用途電器的安全要求第1部分：通用要求關(guān)于“工作電壓”的

6、術(shù)語和要求與GB4943.1-2011內(nèi)容一致。不難發(fā)現(xiàn)電子電器產(chǎn)品的最小爬電距離、最小電氣間隙和抗電強(qiáng)度試驗(yàn)電壓都跟工作電壓的測(cè)量值有關(guān)，如何準(zhǔn)確測(cè)量電子電器產(chǎn)品的工作電壓已經(jīng)成為衡量實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。根據(jù)GB4943.1-2011信息技術(shù)設(shè)備安全第1部分：通用要求標(biāo)準(zhǔn)第條工作電壓的定義和第2.10.2條工作電壓的測(cè)量要求可知，測(cè)試工作電壓過程中，第一個(gè)測(cè)試要點(diǎn)是讓被測(cè)樣品的工作狀態(tài)處于“正常使用的工作條件下”。第二個(gè)測(cè)試要點(diǎn)是：“考慮絕緣或元器件所承受到的最高電壓”，即各種正常使用的工作條件下測(cè)量到的“最高”電壓。但是從各類能力驗(yàn)證結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有接近一半的實(shí)驗(yàn)室或多

7、或少對(duì)工作電壓的測(cè)試方法及定義存在不足，在工作電壓測(cè)試中經(jīng)常忽略了幾個(gè)關(guān)鍵性的問題，非常有必要進(jìn)行詳細(xì)分析并統(tǒng)一思想。二、工作電壓測(cè)試中經(jīng)常忽略的七個(gè)關(guān)鍵性問題問題1:電源L/N極性間接法的互換對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果的影響是否需要考慮？如圖1所示，一個(gè)II類的電源適配器在國內(nèi)銷售，使用如圖2所示的單相兩極不可拆線插頭與對(duì)應(yīng)的插座配套，在日常使用中就存在正接和反接的現(xiàn)象（不同的使用者將插頭插入插座的方向不同），都可以讓電源適配器處于正常工作狀態(tài)。然而采用不同接法的電源適配器，在其初、次級(jí)之間測(cè)試到工作電壓值卻截然不同。圖1:II類的電源適配器圖2:單相兩極不可拆線插頭從圖3、圖4變壓器工作原理圖，可

8、以理論分析出電源L/N極性間接法的互換對(duì)電源適配器產(chǎn)品工作電壓測(cè)試結(jié)果的影響。圖3:插頭正接表1：插頭正接的理論結(jié)果插頭狀態(tài)極性狀態(tài)共地點(diǎn)測(cè)試點(diǎn)理論值(V)插頭正接A=LB+DAB220AC208AD220B=NBC12BD0CD12BD圖4:插頭反接表2:插頭反接的理論結(jié)果插頭狀態(tài)極性狀態(tài)共地點(diǎn)測(cè)試點(diǎn)理論值(V)插頭反接A=NA+DAB220AC12AD0B=LBC233BD220CD12結(jié)論：電源L/N極性間接法的互換對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果存在較大影響，因此在工作電壓測(cè)試過程中，應(yīng)該要考慮插頭正接或反接兩種狀態(tài)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，建議選取兩種狀態(tài)下測(cè)得的“最大工作電壓值”作為最終的測(cè)試結(jié)果。問題

9、2:TN-S電源網(wǎng)絡(luò)對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果是否有影響？首先需要明確配電系統(tǒng)代碼的含義：第一個(gè)字母配電系統(tǒng)與地的關(guān)系第二個(gè)字母設(shè)備的接地后續(xù)字母中線和保護(hù)導(dǎo)線的配置T表示一極直接連接到地T表小設(shè)備直接電氣連接到地，而與配電系統(tǒng)的任何一點(diǎn)接地?zé)o關(guān)S表示保護(hù)接地功能是由中線分出的導(dǎo)線或由接地的相線（或交流配電系統(tǒng)中的接地相線）分出的導(dǎo)線來提供I表小系統(tǒng)與地隔離或某一點(diǎn)通過阻抗連接到地N表小設(shè)備直接電氣連接到配電系統(tǒng)的接地點(diǎn)（在交流系統(tǒng)中，配電系統(tǒng)的接地點(diǎn)通常是中性點(diǎn)，或如果無中性點(diǎn)，則接地點(diǎn)通常應(yīng)當(dāng)時(shí)某一根相線）C表示中線功能和保護(hù)功能合并在一根單獨(dú)的導(dǎo)線上（PEN導(dǎo)線）TN-S配電系統(tǒng)是直接接地的系統(tǒng)

10、，設(shè)備上需要接地的零部件通過保護(hù)接地導(dǎo)體連接，在整個(gè)系統(tǒng)中使用一根獨(dú)立的保護(hù)導(dǎo)體。rt*irintkTN-C-S配電系統(tǒng)是直接接地的系統(tǒng)，設(shè)備上需要接地的零部件通過保護(hù)接地導(dǎo)體連接,在系統(tǒng)某一部分中，中線功能和保護(hù)功能合并在一根單獨(dú)的導(dǎo)線上。LlPENL1L2L3HPEL2LSPE配電電纜鵬備設(shè)備L1L2L3NPE建筑物區(qū)域建筑物或設(shè)施I建筑物或設(shè)施2表3:配電系統(tǒng)代碼含義如何判定實(shí)驗(yàn)室的供電系統(tǒng)是否屬于TN-S網(wǎng)絡(luò)？(1)TN-S系統(tǒng)的中性線(N)與保護(hù)線(P6是分開的；(2)當(dāng)電氣設(shè)備電壓輸入相線與外殼相碰時(shí)，將導(dǎo)致直接短路，可采用過電流保護(hù)器切斷電源；(3)將N線強(qiáng)制斷開，如果三項(xiàng)負(fù)載不

11、平衡，將導(dǎo)致中性點(diǎn)的點(diǎn)位快速升高，設(shè)備外殼無電位，保護(hù)線PE也無電位；(4)TN-S系統(tǒng)中保護(hù)線(PE必須重復(fù)接地，以防止保護(hù)線(PE斷路造成的危害。如何在工作電壓測(cè)試中實(shí)現(xiàn)TN-S網(wǎng)絡(luò)供電？如圖3所示，在接線過程中，將穩(wěn)壓電源輸出端連接自耦變壓器供電樣品，并且將自耦變壓器的N端與G端相連，保證在測(cè)量過程中樣品B端、D端與電源G端，N端相連，以獲得隔離變壓器初級(jí)、次級(jí)兩端“共地”參考電位。否則，由于隔離變壓器“感應(yīng)”測(cè)得的初級(jí)B與次級(jí)D之間電壓是“浮地”的振蕩電壓。有意地?cái)嚅_TN-S網(wǎng)絡(luò)的G與N線之間的短接線，用數(shù)字萬用表會(huì)測(cè)得一組正弦波，幅值為0-10伏間波動(dòng)，相位在不斷發(fā)生變化。結(jié)論：TN

12、-S電源網(wǎng)絡(luò)對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果是有影響的，特別是供電設(shè)備與檢測(cè)樣品間是否共地連接不能馬虎。問題3:工作電壓測(cè)量過程中示波器是否需要接地？將示波器正確接地對(duì)于測(cè)試人員的自身安全和示波器儀器的安全，以及精確測(cè)量來說，都是非常重要的。在電子電器產(chǎn)品工作電壓的測(cè)量中最有代表性的是對(duì)開關(guān)電源的測(cè)量。開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：開關(guān)變壓器一次和二次電路間具有良好的隔離性是不共地的，開關(guān)電源工作電壓的頻率含有大量高頻成分，且工作電壓的幅值較高、電壓波形變化較大。某代表性開關(guān)電源產(chǎn)品的工作電壓波形如圖5。圖5:某代表性開關(guān)電源產(chǎn)品的工作電壓波形根據(jù)以上特點(diǎn)，采用數(shù)字存儲(chǔ)示波器測(cè)量開關(guān)電源的工作電壓是合最佳

13、的解決方案。但是，示波器正常使用時(shí)其保護(hù)地是連接到市電的保護(hù)地，探頭的接地端也接到市電保護(hù)地。而開關(guān)電源的功率器件是不與保護(hù)地連接，且一次和二次是不共地的，測(cè)量工作電壓時(shí)，示波器探頭的接地端會(huì)與功率器件的電壓形成一個(gè)回路，將會(huì)把被測(cè)樣品或示波器探頭燒壞（俗稱“炸機(jī)”）。部分實(shí)驗(yàn)室的錯(cuò)誤做法是：把示波器的交流主電源線中的地線斷開，并將探頭地線接到測(cè)試點(diǎn)上。這個(gè)做法將使得儀器底盤（不再接地）的電壓與探頭地線相連的測(cè)試點(diǎn)電壓相同。誤觸摸儀器外殼就會(huì)形成最短路徑的導(dǎo)通電流路徑。如圖6所示：大地=、K圖6:示波器主電源不接地，探頭地線接到測(cè)試點(diǎn)的示意圖而且把示波器的保護(hù)地?cái)嚅_后獲得的測(cè)量結(jié)果也存在較大誤

14、差。交流供電設(shè)備在地面浮動(dòng)時(shí)會(huì)受到一個(gè)大的寄生電容干擾，測(cè)量結(jié)果將受到振蕩破壞。波形如下圖7所示：問題4:示波器探頭對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果是否有影響？示波器的探頭分為無源探頭和有源探頭，下面分別分析這兩種探頭的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。無源探頭又分為兩種，一種是低阻分壓探頭，價(jià)格便宜，阻抗450?；?50Q,負(fù)載效應(yīng)明顯，帶寬可達(dá)6GHz以上，但由于低阻分壓探頭與被測(cè)樣品構(gòu)成了分壓電路，影響被測(cè)電路電壓，不適合精確幅度測(cè)量，在此不做詳細(xì)討論。另一種高阻無源探頭也稱為衰減探頭，特點(diǎn)是價(jià)格便宜、耐用，測(cè)量電壓范圍廣，阻抗=1MQ,典型帶寬可從100MHz延伸至ij500MHz,具有較高的動(dòng)態(tài)范圍，衰減倍數(shù)常為

15、1X和10X。由于探頭中沒有有源器件（晶體管或放大器），因此無需為探頭供電。典型的高阻無源探頭的電路如圖8所示，高阻無源探頭的一個(gè)重要特性就是帶寬隨電壓等級(jí)提高而降低（見圖9所示）。SCOPE500Q7-50p3l-AAAqC10pFto12pFCABLEwog、R19MQGROUND-<>3MR-12R3PFco2圖8:典型的高阻高阻無源探頭電路圖9:高阻無源探頭的帶寬隨電壓等級(jí)提高而降低有源探頭的工作原理見圖10所示，是阻性負(fù)載和容性負(fù)載的最佳組合，又分為有源單端和差分探頭，特點(diǎn)是容性負(fù)載小。有源電壓探頭包含有源器件，通常是一只場(chǎng)效應(yīng)晶體管，場(chǎng)效應(yīng)管輸入的優(yōu)點(diǎn)是提供一個(gè)很低（典

16、型值小于1pf）的輸入電容。低電容意味著高的輸入阻抗，所以有源探頭一般具有從500MHz直到4GHz的帶寬。有源探頭的優(yōu)異特性是由其前端的放大器帶來的，但是這個(gè)高帶寬的放大器又要放在探頭前端有限的空間內(nèi)，因此實(shí)現(xiàn)成本較高。ProbeTip司Pi/g-czGPtQg|CfibfeOwllkn«jp4Input圖10:有源探頭的工作原理圖有源探頭里還有一個(gè)分支是差分有源探頭，如下圖11所示。其前端使用的是差分放大器。差分探頭優(yōu)點(diǎn)：1）、抗干擾能力強(qiáng)；2）、能有效抑制EMI;3）、同時(shí)其共模抑制比高，對(duì)共模噪聲的抑制能力也較好。t>圖11:差分探頭的工作原理圖時(shí)序定位精準(zhǔn)。差分探頭可

17、直接測(cè)試高速的差分信號(hào),在分析完無源和有源探頭后，還有一個(gè)值得關(guān)注的問題：探頭負(fù)載阻抗對(duì)被測(cè)信號(hào)的影響和阻抗匹配。如圖12所示，由于探頭負(fù)載的影響，信號(hào)源輸出電壓為負(fù)載阻抗與電壓源阻抗之比的函數(shù)。探頭負(fù)載阻抗越大，輸出電壓越高。越高的阻抗輸入，可將負(fù)載影響減至越小，測(cè)量工作電壓的精準(zhǔn)度也就越高。信號(hào)源輸出功率為探頭阻抗與信號(hào)源阻抗之比的函數(shù)。當(dāng)兩個(gè)電阻越接近，輸出功率越大。因此應(yīng)當(dāng)保證工作電壓的測(cè)量系統(tǒng)中全部輸入/輸出/電纜和負(fù)載具有較近的電阻阻抗，才能使得工作電壓的精準(zhǔn)度越高。圖12:探頭負(fù)載阻抗對(duì)被測(cè)信號(hào)的影響和阻抗匹配工作電壓測(cè)試過程中還有一個(gè)很關(guān)鍵的就是如何調(diào)節(jié)示波器探頭的補(bǔ)償電容？對(duì)

18、于示波器探頭來說，輸入阻抗盡量高，同時(shí)還要求在整個(gè)測(cè)試通頻帶中，探頭的分壓衰減盡量不變。要滿足這個(gè)要求，不能僅僅使用簡單的分壓電阻，還需要結(jié)合使用分布電容。但是使用了分布電容就會(huì)造成高頻信號(hào)嚴(yán)重衰減，即示波器顯示出的高頻信號(hào)失真（最典型的就是脈沖上升時(shí)間變慢）。為此示波器探頭都會(huì)強(qiáng)調(diào)采用高頻阻容補(bǔ)償分壓器。如圖13所示。圖13中R1、Ro為分壓電阻（R。包括下一級(jí)的輸入電阻），Co為下一級(jí)的輸入電容和分布電容，C1為補(bǔ)償電容。o棍張?bào)坝杀荝1示波器輸入等效電尊Zo1jC0R0圖13:探頭阻容補(bǔ)償分壓器其中1jC1R1R0則分壓比為Uo_Zo=&(1jCR)U7=ZiZo=Ro(1jCR

19、)R1(1jGRo)當(dāng)調(diào)整探頭電路中的可變電容元件c,使RxC=R1XC1o則式3中的比值為定值，即達(dá)到對(duì)探頭分壓比均勻不變的要求。否則探頭接入示波器應(yīng)該做的第一件事就是調(diào)整探頭補(bǔ)償以及屏幕分辨率。補(bǔ)償及最合適的補(bǔ)償?shù)膱D形亂OvcfCompMisaw%IJnrfwcompc厘M圖14:過補(bǔ)償、欠補(bǔ)償及最合適的補(bǔ)償?shù)膱D形將導(dǎo)致測(cè)量誤差，而在實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)波形不平滑，而且線條很粗，此時(shí)調(diào)整補(bǔ)償電容C1,使式3中值達(dá)到定值時(shí)即調(diào)成標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。圖14依次為過補(bǔ)償、欠c.PropwljwnpfrisalM.結(jié)合問題3和問題4不難得出結(jié)論:采用示波器不接地+普通無源探頭的測(cè)試方案會(huì)帶來人身安全危險(xiǎn)、損害樣

20、品的危險(xiǎn)以及測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確等問題，是錯(cuò)誤的示波器使用方法。上述情況有兩種解決方案：1、采用專用的浮動(dòng)測(cè)量示波器，比如泰克的TPS2024日孚動(dòng)測(cè)量專用示波器。由于精確性較差，不適合電子產(chǎn)品工作電壓的精確測(cè)試。2、為了獲得精確的數(shù)值，確保示波器和正在測(cè)試的電路共用同一個(gè)地。測(cè)試中將示波器的地端與TN-S電路中的地端相連接，確保工作電壓的準(zhǔn)確性。因此在進(jìn)行工作電壓測(cè)量時(shí)，如圖15所示為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，最理想的測(cè)試方法是：采用差分探頭，使接地示波器可以進(jìn)行浮動(dòng)測(cè)量，探頭系統(tǒng)作為一個(gè)整體與示波器的機(jī)殼接地端隔離。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確度要注意以下幾點(diǎn)：1）探頭之間的環(huán)路減小到最低程度。2）為了避免空

21、間輻射噪聲，示波器探頭應(yīng)該遠(yuǎn)離輻射源、磁場(chǎng)、信號(hào)發(fā)射源等干擾源，測(cè)試線纜不要纏繞。3）使用差分探頭過程中，將正負(fù)極線纜耦合并接，以消除共模噪聲干擾。因被測(cè)信號(hào)內(nèi)阻探頭阻抗乙必典參考點(diǎn).地電流寄生電容E公共參考點(diǎn)與理想地flrirnri圖15:采用差分探頭和示波器接地的工作電壓測(cè)試網(wǎng)絡(luò)問題5:示波器的信號(hào)耦合方式和信號(hào)采集模式對(duì)工作電壓測(cè)試結(jié)果是否有影響？'耦合控制可以有兩種設(shè)置方式，即DC耦合和AC耦合。表4:示波器的耦合方式耦合控制方式特點(diǎn)DC耦合為信號(hào)提供直接連接的通路，因此信號(hào)的所有分量（DQ都會(huì)影響示波器的波形顯示。AC和AC耦合在BNC端和衰減器之間串聯(lián)一個(gè)電容。信號(hào)的DC分

22、量就被阻斷，而信號(hào)的低頻AC分量也將受阻或大為衰減。使用示波器的AC耦合方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在信號(hào)剛接入示波器的瞬間，往往能觀察到信號(hào)的DC分量，經(jīng)過一段穩(wěn)定時(shí)間之后得到的才是純AC的測(cè)試結(jié)果，這種現(xiàn)象是示波器電路的零狀態(tài)響應(yīng)造成的。示波器內(nèi)部用一個(gè)串聯(lián)在信號(hào)通路上的隔直電容實(shí)現(xiàn)AC耦合功能，由信號(hào)、示波器組成的電路，其簡化的等效形式如圖16:圖16:示波器耦合電路簡化圖其中，Udc是被測(cè)信號(hào)的直流成分，可等效為一個(gè)理想電壓源；C是隔直電容，它上面的電壓降用Uc表示；R是后級(jí)負(fù)載的簡化，它上面的電壓降用U表示，也就是測(cè)量值的DC分量。圖中的S為開關(guān)，S的通斷代表信號(hào)是否接入示波器。假設(shè)信號(hào)在

23、t=0時(shí)接入示波器電路，則t<0,S是斷開的；t0時(shí)，S是閉合的。由于t<0時(shí)，電壓源Udc尚未接入電路，電路中無源元件的電壓、電流狀態(tài)均為0,該問題可使用零狀態(tài)響應(yīng)的方法進(jìn)行分析。利用基爾霍夫定理，回路中的電壓和為零，可以得到：Uo©+U(t”Udc，廬口(1)Uc(t)+R-I(t)=Udc；iO(2)同時(shí)，由電容的優(yōu)安特性，可得工I(t)=C.堊9(3)dt靖玲、,Uc(t)+RC=Udc；tOdt求解上面的一階常微分方程得：(txTTc(t)=Udc!-e；藤口(5)得(5)代入(I)，得到騁們想要的最后結(jié)果.U(0=Udc-Udc=UdetO(6)'J一

24、.q根據(jù)(6),U的值不可能一上來就是零，而是一個(gè)呈指數(shù)衰減的過程，衰減的時(shí)間常數(shù)為RC,也就是說，隔直電容和后級(jí)負(fù)載的等效阻抗值，決定了U的收斂速度。從直觀上理解，電容是一個(gè)儲(chǔ)能元件，它上面的電壓不可能發(fā)生瞬變。在進(jìn)行工作電壓測(cè)量時(shí)，為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，需要同時(shí)考慮直流分量和交流分量，因此工作電壓測(cè)試中建議采用的耦合方式是DC耦合。在示波器的信號(hào)采集模式里有取樣、峰值檢波、包絡(luò)、平均值四種采集模式表5:示波器的信號(hào)采集模式米集模式取樣峰值檢波包絡(luò)平均值.特點(diǎn)用于常規(guī)采集檢測(cè)毛刺并減少假波現(xiàn)象的可能性捕叱定時(shí)間問隔內(nèi)的信號(hào)偏差。減少信號(hào)顯示中的隨機(jī)或不相關(guān)的噪聲。用途取樣采集模式用于以任何秒

25、/格設(shè)置進(jìn)行最快采集。用于限制假波現(xiàn)象的可能性。還可以用于毛刺檢測(cè)，可看到窄到1ns的毛刺用于在指定個(gè)數(shù)的采集值中捕獲一個(gè)信號(hào)的最大和最小極值。當(dāng)每次N個(gè)采集完成后，包絡(luò)波形采集可減少要顯示信號(hào)中的隨機(jī)噪聲或不相關(guān)噪聲。平均波形是指定數(shù)目采會(huì)清除，然后重新開始。集值得動(dòng)態(tài)平均。優(yōu)缺點(diǎn)取樣模式是默認(rèn)模式僅在125MS/S以下的取樣速率時(shí)有效。對(duì)于250MS/S和更局的取樣速率，示波器將恢復(fù)到“取樣”采集模式，這時(shí)最窄的可檢測(cè)脈沖寬度為1/（取樣速率）如果按單詞序列按鈕，包絡(luò)米集在N個(gè)采集后停止。使用通用旋鈕設(shè)置采集數(shù)目。如果按單詞序列按鈕，平均米集在N個(gè)采集后停止，使用通用旋鈕設(shè)置采集數(shù)目。取樣

26、圖示圖17圖18圖19圖20取樣模式在每個(gè)間隔中采集一個(gè)取樣.在四個(gè)采集間隔中被采集的取樣采集顯示記錄點(diǎn)模式（在水平最大放大）峰值探測(cè)模式從連續(xù)兩個(gè)間隔采用最低和最高的振幅.圖17:取樣模式*1Ju,峰值探測(cè)圖18:峰值檢波模式w/采集1包結(jié)在輟個(gè)單采集藐用峰值探測(cè)模式.經(jīng)多個(gè)采集次數(shù)找出最高和最低記錄點(diǎn)圖19:包絡(luò)模式平均值平均值在每個(gè)單采集果用取樣模式.vJLv*WL|ViX/JIv|JL*Vv1經(jīng)多個(gè)采集次數(shù)計(jì)算每個(gè)記錄點(diǎn)的平均值圖20:平均值模式將穩(wěn)壓供電電源輸出140V，使用泰克生產(chǎn)的TDS3052B示波器，（示波器本機(jī)阻抗1MQ,配合適用差分探頭型號(hào)為TT-HV150,100X,差

27、分探頭輸入阻抗100MQ,選擇不同的采集模式，工作電壓的波形會(huì)有所不同。表6:實(shí)際案例中不同采集模式的對(duì)比平均值采集模式波形顯示取樣包絡(luò)峰值檢波穩(wěn)壓電源輸出140Vl正弦波電壓峰值的理論值應(yīng)該是140Vx1.414=197.96V,穩(wěn)壓電源的輸出電壓存在尖峰或毛刺，所以導(dǎo)致在取樣、峰值檢波、包絡(luò)三個(gè)模式下測(cè)試出來的峰值電壓大于理論值，只有平均模式條件下能夠滿足要求。結(jié)論：在峰值工作電壓的測(cè)試過程中，示波器采樣模式的選取對(duì)工作電壓的測(cè)量準(zhǔn)確性有著確定性的作用。問題6:不同波形的工作電壓如何選取有效值與真有效值？有效值：r.m.s,理解為對(duì)于交流電的有效值相當(dāng)于在相同的電阻上獲得相同功耗的直流電壓

28、或電流。因?yàn)槭墙涣麟?，所以不能直接用瞬時(shí)值來代替有效值，必須用時(shí)間平均（積分）的方法以獲得正確的結(jié)果。對(duì)于常見的一些信號(hào)波形，下表列出其一些參數(shù)。波形名稱波形圖1后效值平均值波形系數(shù)波峰系數(shù)正弦波*W后2冗312V222半波整流的正弦波,八1121ji3122全波整流的正弦波J11<2_2冗312<2行三角波1V3122<3庭鋸齒波7十1小12233V3方波J-1111脈沖iinEtTT5Tt表7:部分信號(hào)波形的參數(shù)其中：T為信號(hào)的周期，丁為脈沖信號(hào)的脈寬；假定信號(hào)的幅值為1有些測(cè)量電壓的儀表就利用了上述的轉(zhuǎn)換原理，知道了信號(hào)的波形系數(shù)和波峰系數(shù)之后，就可以對(duì)確定信號(hào)進(jìn)行不同

29、值之間的轉(zhuǎn)換。例如，用萬用表的交流電壓檔測(cè)電壓有效值時(shí)，只要測(cè)出信號(hào)的平均值再乘以1.11即可得出具有效值。但是這僅僅限于正弦波信號(hào)才是正確的，對(duì)于非正弦波則讀數(shù)將不正確，測(cè)出的并非信號(hào)真正的有效值。所以帶出了真有效值的概念，truer.m.s,即真正的有效值。其實(shí)際算法與有效值r.m.s相同，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的正弦波而言，兩者完全相同。對(duì)于其他非正弦波的波形，強(qiáng)調(diào)測(cè)量其真有效值才有一定的意義。Vrms=j"f2(t)dt對(duì)于任意周期信號(hào)具有效值都定義為'T'00假設(shè)非正弦周期OOf(t)=Ao'AkmSin(kt，)信號(hào)f可以分解為：1,則其有效值可以表示為:1tT1/|2Vrms0A0"AkmSin(kty'k)出T_k3根據(jù)三角函數(shù)的正交J性可以得到：21_2_2一2一2Vrms=A0Akm=1A0AA22km由此可見，對(duì)于任意周期函數(shù)，其真有效值等于它的恒定分量和各個(gè)