信号发生器输出上升时间5ns的方波,示波器测量经过电流探头后的上升波形时间。测试结果显示为8.5ns,这个测试时间包括信号发生器本身的上升时间和示波器探头的上升时间。电流探头实际的上升时间利用以下公式计算。
图7 ZCP0030-50上升时间
3、方波响应测试
方波响应主要用来测试电流探头幅频响应特性。电流探头能够完整的重现方波波形,不出现畸变,说明探头的幅频响应平坦。
信号发生器输出电流峰峰值100mA,频率分别100KHz、1MHz的方波,示波器显示相对应的方波波形。从图中可知,在测试1MHz的电流方波时,探头的整体方波响应的波形基本上没有畸变,波形比较平坦,没有发生倾斜。
图8 100kHz方波响应测试
图9 1MHz方波响应测试
4、噪声测试
噪声是电流探头的重要参数,噪声的大小直接影响到探头的分辨率,噪声越小,分辨率越高。使用示波器测试电流探头的实际噪声,测试结果峰峰值小于10mA,交流有效值小于1mArms。
图10 电流探头噪声测试
正确使用电流探头
1、电流探头最大量程
电流探头有两个最大额定电流:连续电流,峰值电流。测试电流超过任何一个都会使电流探头饱和并磁化探头从而导致测量结果错误。
需要注意的是最大电流会随着频率的增加而减小,连续测试超过对应频率的最大电流会导致探头损坏。我司ZCP0030-50电流探头可测最大连续电流为30Arms,在测试带宽50MHz处为2Arms。
图9 测试频率与最大额定电流关系
2、测试不连续电流
测试不连续电流时要留意电流探头的安全测试最大时间,需考虑以下几个因素:最大峰值电流、环境温度、测试带宽。注意:当测试电流大小等于峰值电流或者接近峰值电流时探头的头部会发热。
3、探头进行在线消磁
由于电流互感器存在磁饱和问题,探头消磁可以有效地对由残留的直流磁场引起的失调电压进行补偿。当没有电流流过的导线嵌在钳口中时,在大部分情况下,都可以进行在线消磁。
4、提高测量灵敏度
使用电流探头测试小电流的精度与示波器垂直噪声大小有关。示波器可以进行以下设置减少垂直噪声:开启带宽限制滤波器、设置高分辨率采集模式或者平均模式。
此外,通过在探头上缠绕多匝被测导体来提高测量灵敏度。此时信号的强度将按照被测导体在探头上缠绕的匝数倍增。由于多缠绕几圈会增加探头的插入阻抗,探头的带宽也会降低,此方法适合测量直流信号或小幅度的低频交流信号。
总结
在计量测试、电子设计中,电流探头的作用是其他探头无法代替的。使用电流探头和示波器可以非常简便地测量电流,正确、规范地使用电流探头对于测量精度是十分重要的,此外示波器的垂直噪声也会妨碍进行精确的低电平电流测量。