Pico Technology提供许多有源差分探头 ，涵盖各种电压，类别（CAT）额定值和带宽。 顾名思义，这些探针有两个主要特征：

      •有源：

       有源探头通过缓冲和放大靠近测量点的信号来实现低输入电容和高灵敏度。

      •差分：

     差分探头提供两个非接地端子，用于连接到测量，因此可以准确测量，而无需直接将一个测试节点连接到地，或从任一测试节点吸取大量电流。

      测量高电压或高电压的存在时，这个无低阻抗连接到测量能力提高了安全性。
     在选择正确的探头之前，我们来解释一下为什么要使用差分探头：
      1.问题：不必要的共模噪声信号
      考虑下面的电路。 它包括一个信号源（紫色），交流和直流分量产生总输出VSIG，这是我们希望测量的信号。 此外，该电路还包含一个不需要的电压源（绿色），其中还有AC和DC分量加到VCM。 VCM表示共模电压，这意味着同时添加到两个测量端子的信号。
      如下图所示，使用单端探头查看输出和接地端子将导致显示屏上的波形失真（VSUM）。 我们不能通过将探头接地连接到VSIG的负端子来解决这个问题，因为这会通过示波器将VCM短路到地，并可能导致损坏的电流流动。 我们需要一个可以安全检测VSIG并忽略VCM的探针。
      2.解决方案：一个有源差分探头
      如下所示，解决方案是将差分探头连接到信号源的正极和负极。 探头不测量共模电压VCM，只测量感兴趣的信号VSIG，因此VSIG是您在示波器显示屏上看到的。
      差分探头可以测量连接到正极和负极引线的两点之间的交流或直流电压，这两点都不接地。 这使得探针能够进行测量，其中单端探针不能，例如在远高于地电势的电压，并且所得到的测量专注于探针之间的电势差。
      差分探头必须始终在其电压限制内工作（这些在下面的输入范围下解释）。
      3.使用探头进行单端测量
      一个经常被忽视的事实是，与无源单端探头相比，主动差分探头优于单端测量。 共模电压和低电容的抑制导致实际测量优点，例如较低的噪声和较低的电路负载。 要进行单端测量，正输入引线与信号正常连接，负输入引线连接到地。
      4.带宽
      引用的带宽告诉您仪器或探头可以精确测量的信号的最大上升时间。 换句话说，25 MHz示波器或探头将允许低于25 MHz的频率，并拒绝所有上述频率。 它将显示一个25 MHz的正弦波，但振幅误差高达3 dB。 如果您的信号是25 MHz方波，上升时间要快得多，您需要更高的带宽才能正确测量或显示波形。 选择正确带宽的乘积的常见经验法则是：
      还必须考虑示波器和探头的组合上升时间。具有单独上升时间 1和 2的两个器件的组合上升时间i_s由下式给出：
      这相当于组合示波器和探头的带宽。 使用上述两个公式来找出两个器件的组合带宽。
      高压测量通常包含具有非常快的上升时间的快速脉冲（瞬变）。 为了精确测量或显示这些信号，探头和示波器的组合带宽必须比基频高几倍。
      我们的有源差分探头和示波器的带宽范围为25 MHz至800 MHz。 不是所有的高压仪器，因此请仔细检查规格。
      5.输入范围
      在有源差分探头规范中有三个主要范围：差分模式范围，共模范围和绝对最大范围。前两个参考最大可测量电压电平，这取决于应用。第三个是可以施加的最大恒定无损电压，不包括探头可以承受的任何瞬态过电压。让我们看看更近：
      5.1差模范围
      这是两个差分测试产品之间的最大可测量范围。它被称为“DC + AC峰值”和“V RMS”，因为探针设计的一些元件由电压峰值施加应力，而其他元件由连续耗散功率施加应力。您必须计算每个应用程序，并确保既不超过探头的规格。
      有源差分探头通常具有开关可选衰减，较高电压探头具有高达1：100和1：1000倍衰减。每个衰减设置都有自己的差分模式范围。有源差分探头的Pico Technology系列从无可切换衰减的±15 V DC + AC峰值到配备可切换衰减的±700 /±7000 V DC +交流峰值（5000 V RMS）。
      5.2共模范围
      共模范围是可以在任一输入上相对于地测量的最大电压。在测量具有高共模电压的信号时必须小心，因为有源探头抑制共模信号，使其不会显示在示波器屏幕上。为了检查是否没有超过共模范围，可能需要使用单端模式下的有源差分探头或单独的高电压单端探头对每个端子相对于地进行单独测量。与差分模式范围一样，每个衰减设置都有自己的共模范围。
      当确定探头适合您的应用时，请注意共模和差分范围均不超过规格。 对于非CAT级探头（见下面关于CAT额定值的说明），注意在测量范围内包括任何瞬态电压。
      5.3绝对最大电压
      这是探头可以承受而不被损坏的最高恒定电压。 它不应与CAT评级系统中定义的瞬变保护混淆。 一些探头在最大可测量电压和绝对最大电压之间具有非常小的裕量，因此必须注意不要使探头过载。
      没有CAT等级的探头通常没有指定的瞬态保护。 在这种情况下，必须在最大可测量范围内包含任何瞬变，或者对探头，其他设备或自己造成风险损坏。
      6.共模抑制比
      确定探头在直流电压下具有足够的共模范围，还必须确保任何共模噪声或信号不会进入测量。共模噪声可能由耦合到输入引线中的电磁干扰以及被测器件（DUT）相对于示波器接地的噪声和浪涌引起。连接示波器和DUT的接地有助于最小化这些噪声电压。
      共模抑制比（CMRR）是探头输出上的电压扰动相对于输入上的共模电压的度量。 CMRR越高，探针与共模干扰隔离得越好。例如，您可能知道在DUT的地面上有1伏的噪声。探头的规范说CMRR是100：1。结果是在输出端可以看到相对于输入高达10 mV的共模噪声。 CMRR趋向于在DC处最高，然后随着共模信号的频率增加而下降。
      7.电压降额
      探头输入的指定绝对最大电压仅在直流和低交流频率下有效。 在一定频率以上，额定电压开始下降。 称为“降额”的这种效应通常以电压对频率的曲线图的形式指定。
      在上述示例中，低频下任一输入上的绝对最大电压为1000 V RMS。 在约3.3MHz时，电压开始下降，直到在约25MHz时，其仅为150V RMS。 在实践中，这很少是限制，因为很少一起找到高频和高电压 - 这样的信号比它们测量更具挑战性。
在高频下使用探头时，请务必考虑电压降额，因为超过降额电压可能会损坏探头。
      8.输入电阻
      在其差分输入之间测量探头的输入电阻。当将探头连接到DUT时，可有效地将每个测试点通过一个高阻值电阻和一个小电容连接到地，从而在两个输入通过地之间建立一个路径。这将导致一些差分电流在两个输入之间流动以及从每个输入流到地。然而，这些电流很小，它们可能会干扰被测电路，因此必须考虑这是否会显着影响测量的精度。测量高阻抗电路时的效果更差。
      9.安全和IEC 61010-031类别（CAT）评级系统
      我们不能强调足够的安全工作电气测试配件需要在正在处理的系统和电气系统知识的能力。你需要训练飞机飞行之前，所以为什么你会使用电气测试设备没有技术诀窍？
      在测量电源电压时，用户安全至关重要。类别评级系统的设计旨在保护您免受由于电网或负载故障导致的高能脉冲（瞬变）的有时不可预测的性质。雷电，瞬变和浪涌对生命和安全的风险取决于您正在进行测试的电源供应路径中的哪个位置。类别与脉冲中的能量的量相关，而不仅仅与其达到的峰值电压相关。正确识别测量类别并选择适当额定的仪器和附件以使测量安全。
      IEC 61010-031（或等效的国家产品安全标准，可能有不同的前缀代替“IEC”）定义了三种测量类别，从CAT II到CAT IV。额定值越高，该测量附件的安全性要求越高。换句话说，CAT等级越高，装置必须承受并保护使用者的瞬变的能量越多。没有CAT等级的产品不能用于电源安装，因此通常没有瞬态额定值。重要的是要注意，IEC 61010-031仅适用于额定电压高达1000V的低压测试设备。
      9.1 CAT II
      用于在直接连接到低压设备出口的电路上进行的测量。 这些电路和电源变压器之间应至少有三级过流保护。
      示例：家用电器，便携式工具和类似设备中的主电源节点的测量。
      9.2 CAT III
      用于在建筑物的低压电力网安装的配电部分上进行的测量。 这些点和电源变压器之间应至少有两级过流保护。
      示例：配电板，断路器，接线（包括固定安装中的电缆，母线，接线盒，开关，插座）以及工业设备和其他设备的测量，例如具有永久性 连接到固定安装。
      9.3 CAT IV
      用于在建筑物的低压设备的源头进行的测量。 在这些点和电源变压器之间应至少有一级过流保护。
      示例：电表和一次过电流保护装置和纹波控制单元的测量。
      9.4没有额定测量类别的设备（在旧测量设备上称为CAT I）
      用于在不直接连接到市电电源的电路上进行的测量。 示例：从市电电源，电话，车载电气产生的特殊保护（内部）电路。
      9.5工作电压
      下表显示了在每个类别中，预定义的工作电压为50 V，100 V，150 V，300 V，600 V和1000 V.在给定类别中的电压越高，所需的保护级别越高。 对于CAT II以下的测量，没有暂态保护建议。
      Pico Technology不提供适合在CAT IV区域进行测量的探头，因此为了选择Pico差分探头，本文讨论的探头仅限于CAT III。
      9.6为您的应用程序选择正确的类别评分
      所有适合在类别额定测试电路上使用的测量附件都有CAT等级标记。我们的有源差分探头具有在探头和规范中清晰标记的类别额定值及其相关的额定电压（参见上表）。以CAT II 1000 V额定探头为例：虽然其瞬态保护电压（6.1 kV）与CAT III 600 V额定探头相同，但两个探头不相等。每个探针设计用于CAT等级，标记为和不高。
      一些探针可以具有比探针上标记的等级更高的额定测试探针。例如，TA044是具有1000V CAT III测试探针的CAT I探针。这不适合使用CAT III。将1000 V CAT III产品视为您与潜在电弧闪光之间的唯一产品，因此具有更高等级的测试产品只是另一个安全网。 CAT III产品设计具有更高的绝缘，爬电距离和间隙距离。
      安装的测试棒是可拆卸和可更换的。 熔融焊料是进行CAT III测量所必需的。
      我们重复早前的建议，如果您对应用中任何主动差分探头的适用性和安全性有任何疑问，您必须咨询合格的工程师。
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