オシロスコープの電流プローブの遅延を測定する方法

オシロスコープの電流プローブの遅延を測定する方法

オシロスコープの標準プローブは電圧しか測定できません。実際、オシロスコープ自体も電圧しか測定できません。電流を測定する場合は、電流プローブを選択する必要があります。電流プローブは、実際に電流信号を電圧信号に変換し、センサーに相当するオシロスコープに送信します。

電流プローブを選択する際には、以下の点に注意する必要があります。一部の電流プローブは交流のみを測定でき、直流は測定できません。これらのプローブは通常パッシブであり、外部電源を必要としません。DC を測定する必要がある場合は、AC/DC 測定をサポートする電流プローブを見つける必要があります。次に、測定する電流の最大値と最小値が電流プローブの測定範囲内にあるかどうか、およびその精度が許容できるかどうかを考慮する必要があります。電流プローブの帯域幅も考慮事項であり、帯域幅が小さすぎる電流プローブは、信号周波数が高い信号をテストするときに歪む可能性があります。また、電流プローブのジョーの寸法によって、電流プローブのクランプのサイズが決まります。電流プローブのクランプのサイズによって、テスト対象のワイヤの最大直径が決まります。最後に、電流プローブによる測定では非常に高温になる可能性が高いため、プローブの温度範囲も大きな考慮事項です。

電流プローブの主な用途の 1 つは、電力測定です。電力は電圧と電流の積に等しいため、オシロスコープの 1 つのチャネルで電圧を測定し、もう 1 つのチャネルで電流を測定し、2 つのチャネルの積がその電力になる傾向があります。以前、差動プローブの遅延測定について説明しましたが、同じ電流プローブにも独自の遅延があり、電圧プローブとは異なることがよくあります。これにより、オシロスコープで電力を測定および計算する場合、その電圧チャネルと電流チャネルの測定値は実際の時点と同じではないため、リアルタイムの電力計算にエラーが発生します。

まず、特別な電流信号ボードを用意して、ソースからの信号を電流信号に変換します。信号に対する寄生インダクタンスと容量の影響を減らすために、電流信号ボードのテスト領域は、いくつかのサンプリング抵抗器と直列に接続された直線です。テスト中、電流プローブはテスト領域の直線の端にクランプされ、電流の方向は電流プローブによって示される方向になります。次に、サンプリング抵抗器の端をフィーダーにはんだ付けします。これは純粋な抵抗負荷であるため、電圧と電流は位相が等しくなります。最後に、信号源は100Hzの方形波信号を出力し、オシロスコープの電流プローブとフィーダーのサンプリング波形の立ち上がりエッジの遅延を観察します。

オシロスコープの時間軸を短くして波形を延長します。テスト対象の電流プローブの帯域幅は 800K (CP2100X) であるため、はんだ付けされたフィーダーのサンプリング抵抗端は 20M の帯域幅と見なすことができます。そのため、2 つのチャネルがキャプチャする立ち上がりエッジの立ち上がり時間は同じではありません。2 つの信号の立ち上がりエッジの開始点を差分計算ポイントとして使用できます。オシロスコープの X カーソルを開き、X1 をチャネル 2 の立ち上がりエッジの開始点に移動し、X2 をチャネル 1 の立ち上がりエッジの開始点に移動すると、X1 と X2 の差を確認できます。結果として生じる差は、基本的にこの電流プローブの遅延時間です。