柔性探头是交流探头,只能测量交流,带宽有低频截止点(-3dB 点)fL 和高频截止点(-3dB 点)fH。如下图:(-3dB 点:是指实际幅度的 70.7%位置)
选择探头时就要考虑探头的高频截止点 fH 和低频截止点 是不是满足要求 fL。
要保证幅度满足精度要求,选择时一般要留有 5 倍余量。比如说探头的低频截止点是 50Hz,表明实际如果测量 50Hz,幅度大概是实际值的 70.7%,误差高达近 30%。也就是测 量 50Hz 的频率波形,那么实际选择探头时要考虑截止点低于 10Hz 的型号探头。高频截止点 也是同样道理,比如说驱动频率是 100KHz,要想准确测量,必须选择高频带宽大于 500KHz 的电流探头,当然如果考虑到上升沿的问题,带宽就要综合考虑了。有些电流波形,虽然频率 只有 100KHz,但是上升沿可能只有几十个 ns,就需要带宽高达几十 MHz 的电流探头了。 2.相位
测量 400Hz 波形 以上图表明 幅度差别不大,相位误差在 5.5 度左右 已经接近实际值。
㈡CP9600 实测数据: 根据说明书可知:CP9060 低频截止点:3.5Hz 测试平台上同:
①CP9060 和 CP8150A(DC-5MHz 直交流电流探头,低频相移很小,可忽略不计)测量 50Hz 波形对比:
测量 50Hz 时, 以上图表明幅度差别不大,相位相差 5.8 度左右,和实际值差别也不大
②CP9060 和 CP8150A(DC-5MHz 直交流电流探头,低频相移很小,可忽略不计)测量 400Hz 波形对比:
测量 400Hz 波形 以上图表明 幅度差别不大,相位误差在 0.452 度左右 已经非常接近实际值。
通过以上试验得出如下结论: 探头低频截止点指标(低频带宽) :决定被测频率下限,选择时要留 5-10 倍余量,这样可以保 证幅度和相位基本满足规定的要求。比如要测量 50Hz 波形,那么实际选择探头时 要求低频截止点要在 10Hz 以下,当然 5Hz 以下更好!
CP9000 系列柔性探头根据环大小分为三类: 小环 CP9000S 系列:适用于特别狭窄拥挤的空间的测量,如 MOS 管,IGBT 管,电容等电流测量。 中环 CP9000 系列:适用于电容纹波电流,三相交流电,马达驱动波形等场合。 大环 CP9000L 系列:适用于大功率应用场合,太阳能,风能等大电流,高电压应用场合。 3 种柔性探头参考下图:
①CP9012S 和 CP8150A(DC-5MHz 直交流电流探头,低频相移很小,可忽略不计)测量 50Hz 波形对比:
测量 50Hz 时,以上图表明幅度差别不大,但是相位相差 58.4 度左右,和实际值差别较大 ②CP9012S 和 CP8150A(DC-5MHz 直交流电流探头,低频相移很小,可忽略不计)测量 400Hz 波形对比:
柔性探头一般在不同频点相移不同,原理类似于 RC 的带通过滤波器,这里简单的举个 RC 高通滤波器,帮助了解(注:网上摘录 RC 高通滤波器图)。
有以上分析可知:在低频截止点位置 RC 高通滤波器相移为 45°,柔性探头类似于这种原理, 柔性探头时有源积分放大器,相移会不一样,可通过厂家实测获得数据。 ㈠CP9120S 实测数据: 根据说明书可知:CP9012S 低频截止点:34Hz