Inhoud
Spanning is gedefinieerd als het elektrische potentiaalverschil tussen twee punten. Dus als een spanning gemeten wordt, wordt deze gemeten tussen twee punten.
Single-ended oscilloscoopingangen
De meeste oscilloscopen zijn uitgerust met standaard, single-ended ingangen, die aan massa gerefereerd zijn. Dit houdt in dat een kant van de ingang altijd verbonden is met massa en de andere kant met het punt waarvan men de spanning wil weten.
Dus, een spanning die gemeten wordt met een oscilloscoop met een standaard single-ended ingang wordt altijd gemeten tussen dat specifieke punt en massa.
Maar wat als er een spanning moet worden gemeten die niet gerefereerd is aan massa? Een standaard single-ended oscilloscoopingang verbinden met de twee punten zou een kortsluiting tussen een van de twee punten en massa veroorzaken, waarbij mogelijk het te meten circuit en de oscilloscoop beschadigd raken.
Een veilige manier zou zijn de spanning op het ene punt, ten opzichte van massa te meten en ook op het andere punt. Daarna kan het spanningsverschil tussen de twee punten berekend worden. Op de meeste oscilloscopen kan dit gedaan worden door kanaal 1 met het ene punt te verbinden en kanaal 2 met het andere punt, beide kanalen te meten, kanaal 2 van kanaal 1 af te trekken via een math-functie en het verschil te tonen.
Deze methode heeft enkele nadelen:
- om een signaal te meten worden twee kanalen gebruikt.
- door twee kanalen te gebruiken, wordt de meetfout groter. De meetfouten van beide kanalen worden gecombineerd, wat resulteert in een grotere totale meetfout.
- De Common Mode Rejection Ratio van deze methode is relatief laag. Als beide punten een redelijk hoge spanning ten opzichte van massa hebben, maar een klein onderling verschil kan het spanningsverschil alleen gemeten worden met een hoog ingangsbereik, wat resulteert in een lage resolutie en dus een lage nauwkeurigheid.
Differentiële oscilloscoopingangen
Sommige oscilloscopen zijn uitgerust met een differentiële ingang. Een differentiële ingang is niet gerefereerd aan massa, maar beide kanten van de ingang zijn "zwevend".
Het is daardoor mogelijk de ene kant van de ingang te verbinden met het ene punt in de schakeling en de andere kant van de ingang met het andere punt in de schakeling en de gewenste verschilspanning rechtstreeks te meten.
Voordelen van een differentiële ingang zijn:
- Het is niet mogelijk via de oscilloscoop een kortsluiting naar massa te maken
- Er is slechts een kanaal nodig om een signaal te meten.
- De meting is nauwkeuriger, omdat slechts een kanaal gebruikt wordt dat een meetfout kan introduceren.
- De Common Mode Rejection Ratio van een differentiële ingang is hoog. Als beide punten een hoge spanning hebben (common mode-spanning), maar de verschilspanning tussen de twee punten is klein, kan de verschilspanning in een laag bereik gemeten worden waardoor een hoge nauwkeurigheid mogelijk is.
Toepassingen
Er zijn diverse toepassingen voor oscilloscopen met differentiële ingangen.
Vermogensschakelingen
Toepassingen voor oscilloscopen met differentiële ingangen zijn bijvoorbeeld het meten van (switch mode) voedingen, motoraansturingen en frequentieregelaars. De hoge common mode-spanningen en lage spanningsverschillen maakt een oscilloscoop met differentiële ingangen hier een ideaal instrument voor. Het gebruik van differentiële ingangen reduceert ook het gevaar van kortsluitingen, die beschadigingen aan het circuit, het meet-instrument en de PC tot gevolg kan hebben.
Communicatiebussen
Oscilloscopen met differentiële ingangen kunnen ook goed gebruikt worden om te meten aan (hoge snelheid) digitale communicatiebussen als USB en CAN.
Om de signaalkwaliteit te waarborgen hebben deze bussen twee signaallijnen en een gemeenschappelijke massalijn. De twee signaallijnen voeren elk hetzelfde signaal, met het verschil dat ze elkaars inverse zijn. Dit reduceert het effect van externe stoorinvloeden, omdat de meeste externe storingen additief zijn en een gelijke spanningsverhoging (of verlaging) op beide lijnen introduceren. De verschilspanning blijft hierbij gelijk, dus de storing heeft geen effect op de communicatie. Om het eigenlijke signaal op de bus te meten, moet het verschilsignaal tussen de twee lijnen gemeten worden. Hierbij is een differentiële ingang zeer handig.
Audiosystemen
Een andere toepassing waar oscilloscopen met differentiële ingangen uitermate geschikt voor zijn is meten in professionele audiosystemen. Net als bij de bovengenoemde communicatiebussen gebruiken professionele audiosystemen ook twee signaallijnen en een gezamenlijke massalijn om de signaalkwaliteit te waarborgen. Dit wordt in de audiowereld "gebalanceerd" genoemd. Gebalanceerde audiosignalen kunnen met een differentiële ingang rechtstreeks gemeten worden.
Producten
TiePie engineering heeft een aantal producten voor het meten met differentiële ingangen:
WiFiScope WS6 DIFF
De WiFiScope WS6 DIFF hoge resolutie-oscilloscoop is een draagbare, batterijgevoede WiFi-oscilloscoop met vier differentiële hoge nauwkeurigheid ingangen die meten met resoluties van 8, 12, 14 en 16 bit.
De WiFiScope WS6 DIFF hoge resolutie-oscilloscoop combineert een hoog-nauwkeurige ingang met een resolutie tot 16 bit met een sample-frequentie tot 1 GSa/s en een recordlengte tot 256 MSamples. Daarnaast beschikt de hij over differentieel / single-ended omchakelbare ingangen met SafeGround, SureConnect connectietest en CMI.
Raadpleeg voor meer informatie en specificaties de pagina over de WiFiScope WS6 DIFF.
WiFiScope WS4 DIFF
De WiFiScope WS4 DIFF is een krachtig computergestuurde, batterijgevoede WiFi-oscilloscoop met vier
differentiële ingangskanalen.
Verbonden via WiFi, LAN en USB biedt de WiFiScope WS4 DIFF een instelbare ingangsresolutie van 12 bit, 14 bit of 16 bit, 200 mV tot 80 V volle schaal ingangsbereik, 128 Ksamples recordlengte per kanaal en een samplefrequentie tot 50 MHz op alle vier kanalen gelijktijdig.
Raadpleeg voor meer informatie en specificaties de pagina over de WiFiScope WS4 DIFF.
Handyscope HS6 DIFF
De Handyscope HS6 DIFF hoge resolutie-oscilloscoop is een draagbare USB-oscilloscoop met vier differentiële hoge nauwkeurigheid ingangen die meet met resoluties van 8, 12, 14 en 16 bit.
De Handyscope HS6 DIFF hoge resolutie-oscilloscoop combineert een hoog-nauwkeurige ingang met een resolutie tot 16 bit met een sample-frequentie tot 1 GSa/s en een recordlengte tot 256 MSamples. Daarnaast beschikt de hij over SafeGround, SureConnect connectietest en CMI.
Raadpleeg voor meer informatie en specificaties de pagina over de Handyscope HS6 DIFF.
Handyscope HS4 DIFF
De Handyscope HS4 DIFF is een krachtig computergestuurd meetinstrument met vier differentiële ingangskanalen.
Verbonden via USB biedt de Handyscope HS4 DIFF een instelbare ingangsresolutie van 12 bit, 14 bit of 16 bit, 200 mV tot 80 V volle schaal ingangsbereik, 128 Ksamples recordlengte per kanaal en een samplefrequentie tot 50 MHz op alle vier kanalen gelijktijdig.
Raadpleeg voor meer informatie en specificaties de pagina over de Handyscope HS4 DIFF.
Handyprobe HP3
De Handyprobe HP3 hoogspanningsoscilloscoop is een draagbare USB oscilloscoop met een differentiële hoogspanningsingang die spanningen tot 800 V DC / 566 V RMS (CAT II) kan meten.
De Handyprobe HP3 hoogspanningsoscilloscoop combineert een hoogspanningsingang met 10 bit resolutie, 100 MSamples/second en 1 MiSamples recordlengte.
Raadpleeg voor meer informatie en specificaties de pagina over de Handyprobe HP3.
Handyscope TP450
De Handyscope TP450 hoogspanningsoscilloscoop is een draagbare USB oscilloscoop met een galvanisch gescheiden differentiële hoogspanningsingang die spanningen tot 450 V DC / 320 V RMS (CAT II) kan meten.
De Handyscope TP450 hoogspanningsoscilloscoop combineert een hoogspanningsingang met 16 bit resolutie, 250 kSamples/second en 1 MiSamples recordlengte.
Raadpleeg voor meer informatie en specificaties de pagina over de Handyprobe HP3.
Differentiële verzwakkers
Om het ingangsbereik van een differentiële ingang te vergroten, is een speciale differentiële verzwakker nodig. Om een differentieel signaal te verzwakken, moeten beide kanten van het signaalpad verzwakt worden.
Standaard oscilloscoop-probes en verzwakkers verzwakken slechts een kant van het signaalpad. Deze zijn daardoor niet bruikbaar in combinatie met een differentiële ingang. Het gebruik van deze probes en verzwakkers op een differentiële ingang zal een negatief effect hebben op de CMRR en meetfouten introduceren.
Om het ingangsbereik van de WiFiScope WS6 DIFF, WiFiScope WS4 DIFF, Handyscope HS6 DIFF en Handyscope HS4 DIFF te vergroten, worden deze geleverd met vier differentiële 1:10 verzwakkers, de Differentiële verzwakker TP-DA10. Deze differentiële verzwakkers zijn speciaal ontworpen om met de WiFiScope WS6 DIFF, WiFiScope WS4 DIFF, Handyscope HS6 DIFF en Handyscope HS4 DIFF te worden gebruikt.
Om het ingangsbereik van de WiFiScope WS6 DIFF en Handyscope HS6 DIFF nog verder te vergroten, tot 1000 V, kan de Differentiële verzwakker TP-DA25 worden gebruikt. Deze X25 differentiële verzwakker is speciaal ontworpen om met de WiFiScope WS6 DIFF en Handyscope HS6 DIFF te worden gebruikt.
Differentiële meetkabels
Alle differentiële scopen worden geleverd met speciale differentiële meetsnoeren, een voor elk kanaal. Deze differentiële meetsnoeren zijn essentieel voor het doen van differentiële metingen. Er zijn diverse uitvoeringen beschikbaar, bestemd voor specifieke instrumenten.
Meetsnoer TP-C812B
- 2 m lang
- voor WiFiScope WS6 DIFF, WiFiScope WS4 DIFF, Handyscope HS6 DIFF, Handyscope HS4 DIFF
Meetsnoer TP-C1812B
- 3 m lang
- voor WiFiScope WS6 DIFF, WiFiScope WS4 DIFF, Handyscope HS6 DIFF, Handyscope HS4 DIFF
Meetsnoer TP-C812A
- 2 m lang
- voor Handyprobe HP3
Meetsnoer TP-C812C
- 2 m lang
- voor Handyscope TP450
Deze kabels verzekeren u van ruisarme metingen en waarborgen een hoge CMRR.
Gebruik van standaard BNC-coax-kabels op een scoop met differentiële werkt niet. De afscherming van de kabel wordt niet verbonden met massa, maar met één kant van de ingang. Daardoor wordt storing uit de omgeving niet tegengehouden maar juist gemeten en weergegven op het signaal. Alleen als de scoop is uitgerust met de optie SafeGround kunnen deze standaard kabels gebruikt worden, de ingang moet dan wel op single-ended worden gezet.
Differentiële probe SI-9002
Om een bestaande oscilloscoop met een differentiële ingang uit te breiden is de Differentiële probe SI-9002 de ideale oplossing.
Deze differentiële probe biedt elke willekeurige oscilloscoop een differentiële ingang geschikt voor hoge spanningen. Zowel de positieve als de negatieve kant van de gebalanceerde ingang kunnen een spanning van 700 V verwerken en hun gevoeligheid loopt door tot 100 mV.
Raadpleeg, voor meer informatie en specificaties, de pagina over de Differentiële probe SI-9002.
