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技術文章

講述如何減少電流探頭噪音的產生

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   電流探頭利用霍爾效應、開環測量原理將被測電流(交流、直流或不規則波形電流)轉換跟隨輸出的電流或電壓的測量模塊,原副邊之間高度絕緣。副邊真實還原原邊的波形,具有高精確度、高線性度、高集成度、結構簡單、長期工作穩定且適應各種工作環境的特點。
  隨著電流電平的下降,示波器本身具有的噪聲將變成一個現實問題。所有示波器都有一個多余的特征—垂直噪聲。當您測量低電平信號時,測量系統的噪聲可能會導致實際信號測量的精度下降。由于示波器是一種寬帶測量儀器,所以示波器的帶寬越寬,垂直噪聲就越高。因此在測量之前,您需要仔細測試示波器的噪聲特征。500MHz帶寬示波器采用zui靈敏的V/格設置時,其本底噪聲一般約為2mV峰峰值。在進行低電平測量時,需要注意示波器上的采集存儲器可能會影響本底噪聲。在帶寬和其他條件都相同的情況下,采集存儲器越深,則噪聲就越大。另一方面,現代交流/直流電流探頭能夠測量5mA的交流或直流電流,測量精度大約為3%。這種電流探頭的設計采用每安培電流輸入,電壓輸出0.1V。換句話說,在測量20mA以下的電流時,示波器自身的2mVpp噪聲可能是zui主要的噪聲來源。
  那么,您如何才能較大程度地減少示波器的固有噪聲呢?對于現代的數字示波器來說,可以選擇的方法有很多:
  1)帶寬限制濾波器
  大多數數字示波器均提供帶寬限制濾波器,這些濾波器能夠濾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現,也可以采用軟件來實現。大多數帶寬限制濾波器都能根據您的需要來啟用或禁用。
  2)高分辨率采集模式
  大多數數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_12位,該模式可以降低垂直噪聲,提高垂直分辨率。通常,在應用了較慢的時間/格設置時,在屏幕上捕獲到的數據點非常多,此時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單個觸發點相鄰的數據點取平均值,所以會降低采樣率和示波器的帶寬。
  3)平均模式
  如果信號是周期性的或是直流信號,您可以使用平均模式來降低示波器的垂直噪聲。平均模式會多次采集周期性波形,并生成運行平均值以降低隨機噪聲。高分辨率模式會降低信號的采樣率和帶寬,而正常平均模式卻不會。不過,平均模式會減緩波形更新速率,因為它要進行多次采集來計算波形的平均值,然后才能在屏幕上畫出軌跡。當您選擇大量平均值時,降噪效果比以上任何一種方法都要明顯。

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