認識差動探棒
一、前言 我們都知道使用示波器，就必須使用探針
由于半導體組件的速度愈來愈快，受測電路的訊號自然愈來愈高速化。今天要正確地從受測電路檢出訊號，并傳送到示波器的輸入端。而又不影響受測 電路的正常運轉，**不是一件容易的事情。使用正確的探棒是一個關鍵。若 探針選用不當，即使購買再昂貴的示波器，也無濟于事。現在市面上有許多種 類的探棒可以幫助使用者在各種不同條件下完成電路檢測的工作，差動探棒就 是其中一類。
差動探針早期主要是用來量測電力系統，電力轉換器及轉換式電源供應 器。所量測的訊號通常都是相當大的浮動訊號，從數十伏到數仟伏。近年來由 于數字電路的高速化，數字設計及數字傳輸中大量使用差動訊號，因而出現新 型的低壓高速差動探針。它的量測范圍很小。只有幾伏甚至零點幾伏，但頻寬 很寬，可高達數 GHz。在現代的示波器量測中，不管是高壓型差動探針，或是 高速型差動探針，在他們各自的領域中，都是不可或缺的。 二、示波器探棒的選擇-電力差動訊號 在電力電子電路中，通常有許多相當大的浮動訊號，圖二是一個典型的交換式電源供應器(Switching Power)的電力電路，我們可以將它以 Vd(差動訊號)，VCM(共模訊號)及 VLINE (電源訊號)來表示。 當我們用示波器觀測電力電子電路訊號時，如果使用單端探棒，將造成短 路，損壞待測物及測試設備，甚至造成測量人員觸電等(圖三)。 電路與示波器的接地端形成短路回路，所以有 些量測人員便將示波器的電源接地拆掉，浮接示波器，來避免短路回路的形成(圖四)，但是，這樣就可以解決我們在電力電子電路的量測問題了嗎？讓我們就這 樣的方式來討論： 圖四顯示，即便將示波器電源接地切斷，當我使用多通道量測非共地電路
時，在不同通道單端探棒的接地端，仍然會形成短路回路，造成待測電路或測 試設備損壞，同時，在測試設備的接地端，如示波器機殼，BNC 接頭探棒的接地線等，將會存在 VLine 或 VLine+VCM 相當大的浮動電壓，一不小心就容易造**員觸電或損壞電路及設備，嚴重威脅您的生命及財產**。 如果我們浮接示波器，并只用單一探棒，謹慎地避免接觸到任何接地端(圖 五)，這樣，就可以解決我們在電力電子電路的量測需求了嗎？恐怕沒有那么簡單喔！ 事實上，即使我們將示波器的接地線切斷，在示波器對地之間，仍然存在一個電容效應，而探棒的隔離網狀接地線可視為一電感（圖五），以交換式電源 供應器為例，Vd 與 VCM 為快速切換訊號，當我們以單端探棒量測 Vd 訊號時， VCM 的高速Switching 訊號將會經由 L、C 對地振蕩產生 Ringing 訊號，并在VL二端產生電壓降，所以在示波器的輸入訊號端會得到正常的Vd 訊號加上受干擾 的VL 訊號(圖六) 有一個簡單的測試方法可以檢視存在于探捧接地線上 VL 的干擾訊號： 將探棒的兩端，一起接在 Vd 與 VCM 之間的同一點上(如圖七), 在示波器的 輸入端可測得 VCM＋VLine 經 L.C.振蕩后存在 L 上的干擾訊號 VL。 也有人嘗試在待測電路端加上電源隔離變壓器(圖八)。 如圖八所示, 加了隔離變壓器之后，雖然切斷了VLine 可免除觸電的危險， 但是在 LC 振蕩之后，仍然會在探棒產生干擾訊號VL，除此之外，加上隔離變 壓器還會改變了待測電路輸入電力線的條件與特性，當我們要做電力諧波分析、功率量測，EMI、EMC 測試時，也會造成量測誤差。 綜合以上幾點的說明得知，當我們在進行電力電子電路的量測時，差動式 探棒可說是必備工具之一，茲將使用單端探棒與差動式探棒量測電力電子電路 應用??表如下：