TDS3000B示波器的瞬时功率测量功能
2006-10-14 00:00:00 来源：本站网 点击：1433
导读：TDS3000B示波器的瞬时功率测量功能
TDS3000B示波器的瞬时功率测量功能 |
鉴定开关晶体管中的瞬时功率耗散情况几乎是每项电源设备设计工程中不可缺少的一个环节。在选择既有经济效益又有忍受恶劣作业条件下的可靠性的部件时（如图1的功率场效应管），这是一个至关重要的环节。选择过程包括在测量电流的同时进行浮地测量。TDS3000B的TekProbe接口与P5205高压差分探头和TCP202型电流探头（以及其它许多探头）相兼容。这种成对的配置可提供精确的测量结果。 需要高压差分探头时是因为相关电压（场效应管电路上的Vds）接在晶体管的漏-源端子上，而二者均未接地。所以，便象绝大多数示波器一样，TDS3000B不能直接用于测量浮地信号。用TDS3000B进行安全的浮地测量时，是需要差分探头的。P5205可接受无接地信号并向示波器提供一个单端接地信号。 在进行功率测量前，可能需要通过“偏移校正”的程序以均衡电压和电流探头之间的延迟。P5205和TCP202的固定匹配可达±2ns之内，把延迟误差减到最少。但是，其它探头的结合配置则需要进行偏移校正。这一步至关重要，因为电压和电流轨迹定时上的微小偏移可能会在瞬时功率读数中造成很大的误差。 TDS3000B示波器具有偏移校正存储器，可存储探头间的延迟差分数据。在一对探头上进行偏移校正时，用同一个脉冲激励两个探头，并用光标测量时间差。然后将此信息输入到偏移校正存储器中（通过垂直菜单存入）。此作业步骤可储存所用探头对的延迟数值。 偏移校正后，按图1所示（开关电源中常见的一种功率场效应管电路）进行探头连接。  TDS3000B示波器的Autoset（自动设置）功能可用于设置初始波形显示。Autoset能通过自动调节范围和标度而在屏幕上显示波形。TDSA3000示波器的彩色液晶屏幕可用不同的颜色显示电压、电流和功率波形，从而消除常见的混淆。由于具备Tek Probe接口，所有三个波形的数值读出和标度都很准确-完全不需要另加演绎。 功率波形只是电压和电流波形（CH1×CH2）的每一点的积而已。按一下TDS3000B示波器的波形MATH（数学运算）按钮，您就可以使用数学运算功能。数学运算功能将两个波形用作变量。图2所示为结果。其电压、电流和功率波形以正确的测量单位显示。最大的瞬时电压、电流和功率可用Max（最大值）测量功能选项显示（按MEASURE键钮）。  排除电源设备故障 数字示波器在功率测量领域中很常见，但TDS3000B示波器的数字荧光显示在排障工作中可显示出其独特的优势，尤其是在鉴定开关电源中因过多调制而产生的效应。 TDS3000B的波形捕获速率是数字式存储示波器（DSO）的五十倍。在鉴定调制效应时，它具有两个优点。首先，TDS3000B相对增加了做工时间，并缩短了显示前的波形处理时间。因此，示波器捕获调制信息的机会增加了几百倍。其次，数字荧光显示功能使用户易于实时观察调制的波形。TDS3000B的屏幕可突出显示信号轨道最常穿过之处，就象模拟示波器一样。调制信号比连续重复的主波形暗淡。 用TDS3000B示波器观察调制效应的方法非常简单。图3所示为某电源设备上用于控制电流型控制回路的调制信号。在反馈系统中，调制对回路的控制十分重要。但是，太多的调制反而会使回路变得不稳定。请注意，该波形在调制较少的区域中比较暗淡。 用TDS3000B示波器捕获“瞬态信号”也很简单。示波器的“边沿触发”功能可向您提供斜率、电平、耦合和触发延迟设置所需要的灵活性。如果接受测试的电源已经集成到系统设备中，您可能需要在系统的其它地方在有“问题”的信号上触发并监视电源上的某个测试点，以查看是否同时有瞬态信号出现。 当然，电源设备的直流输出也需要纯净而无瞬态信号出现。在观察慢速信号或直流电平的畸变情况时，可结合使用TDS3000B示波器的ROLL（滚动）模式和“峰值探测”功能。这种结合可获得最理想的检测结果。ROLL（滚动）模式可缓慢地从右至左滚动轨迹，很象纸条图表记录器。它可以在很低的扫描速率下生成清晰而明亮的轨迹。峰值探测功能使示波器能够捕获窄至1ns的毛刺，即使在很慢的扫描速率下也不例外。将两个能结合起来就可以生成一个稳定而清晰可见的轨迹，并能立即揭示瞬态信号情况。 测量输电线谐波 测量输电线谐波是当今设计工作中的一项关键任务，可关电源往往生成奇数级谐波，并可返回到电网中。其效应是累积性的；当越来越多的开关电源与电网相连时（如某办公室增置了更多的台式计算机），返回到电网的谐波失真的总比率就会上升。由于此失真现象会导至电网的电缆和变压器温度升高，因此有必要把谐波减到最少。有关当局已制订了监控供电质量的标准，如IEC1000-3-2。 在装备了供选用的FFT应用模块（TDS3FFT）后，TDS3000B示波器可成为一个杰出的谐波分析仪器。与另外购买专用的谐波分析仪相比，带FFT功能的示波器的经济效益要好得多，这等于您在用一个熟悉的测量仪器做另一种测量工作。 TDS3000B示波器的FFT模块采用快速傅里叶变换（FFT）算法，能够象频谱分析仪一样显示信号频率分量。它甚至可以在屏幕上同时显示信号波形及其频域当量，这种功能十分有用。 FFT模块可提供一个FFT专用菜单，从而简化了设置和测量作业程序。FFT菜单设在MATH按钮菜单之下。可在有源信号或调用存储波形上使用FFT功能。 该项作业程序并不比常规波形测量工作更复杂。由于此范例中的信号是一个重复性的周期波形（而非某种瞬态信号），示波器可轻而易举地触发和显示信号。我们根据IEC61000-3-2标准对该电流波形进行了预设测试。为了确保得到较好的频率分辩率，至少应该显示五个周期。而且须设定垂直标度，以便屏幕上能够显示全信号幅度。 TDS3000B示波器的用户设置参数包括垂直标度和FFT窗口格式。用户可选用矩形（Rectan-gular）、汉明（Hamming）、汉宁（Hanning），以及勃勒克曼-哈里期（Blackman-Harris）四种窗口，每种窗口适合于某种特定类型的信号。在检测周期重复性信号（如此范例中之信号）时，通常最好选择汉明窗口。 用于FFT显示的垂直标度可为线性标度或对数标度。线性标度是功率测量中较常用的标度。 图4所示为在电源负载电流上的谐波分析结果。您可以用TDS3000B的光标测量单一频率分量的量值或频率。用户还可以用ZOOM（缩放）功能放大FFT，以便仔细观察。使用ZOOM功能并不影响信号采集工作（触发或时基设置等）；只对显示起作用。  图4 TDS3000B显示的某250瓦D类电源的谐波分析结果。光标所示为超过IEC61000-3-2标准规定之850mA极限的第三谐波（180Hz）。 在许多电源设计项目中，验证产品是否符合有关供电质量的各项规定是一个十分重要的环节。TDS300B示波器可提供各种辅助性检验工作所需的储存和打印能力。它具有专用的HARD COPY（硬拷贝）按钮，可以通过与TDS3000B的标准并行口连接的任何喷墨或激光打印机印制屏幕图像。用户还可以通过同样的方式将屏幕图像以可印制格式（包括BMP、EPS、TIF及其它）存在软盘上。这些格式与最常用的文字处理程序、排版程序和幻灯片制作程序兼容。 功率测量已不再是功率计和谐波分析仪等专用工具的独占领域。在装上FFT应用模块后，TDS3000B数字荧光示波器就可以胜任电压、电流、功率和谐波测量工作，而且可以用作电源设计和故障排除工作的一种多用途检测工具 |
