如何最大限度地降低差分测量误差？

今天我们来详细讲下如何最大限度地降低差分测量误差

首先，我们要清楚，把差分放大器或探头连接到信号源上一般是最大的误差来源。为保持输入匹配，两条通路应尽可能完全相同。对两个输入，任何线缆的长度都应该相同。

如果对每条信号线使用单独的探头，那么它们应该采用相同的型号和电缆长度。在使用大的共模电压测量低频信号时，要避免使用衰减探头。在高增益上，之所以不能使用衰减探头，因为不可能精确地平衡其衰减。在高压或高频应用需要衰减时，应使用为差分应用专门设计的专用无源探头。这些探头拥有相应的功能，可以精确地调整 DC 衰减和 AC 补偿。为实现最佳性能，应把一套探头专用于每个特定的放大器，并使用探头自带的程序校准该放大器。

单独的输入线缆会成为变压器线圈。穿过环路的任何AC 磁场会对放大器输入表现为差分，完整地加总到输出中!为最大限度地降低这种影响，常用方法是把+ 和 - 输入电缆绞合在一个线对中。这降低了线路频率和其它噪声捡拾。通过把输入导线绞合在一起，如图1 所示，任何感应的电压一般都会位于 VCM 通路中，并通过差分放大器进行抑制。

图1. 把两条输入线绞合在一起，环路面积非常小，从而可以降低通过环路的场。任何感应的电压一般都位于通过差分放大器抑制的 VCM 通路内。

通过把两条输入导线编码到一个铁素体芯上，可以改进容易受到过高共模信号影响的高频测量。这衰减了两个输入共用的高频信号。由于差分信号以两个方向穿过磁芯，因此其不受任何影响。

大多数差分放大器的输入连接器是外壳接地的 BNC连接器。在使用探头或同轴电缆输入连接时，一直有一个怎样处理接地的问题。由于测量应用不同，因此并没有一成不变的硬性规定。

在测量低频率的低电平信号时，最好只在放大器一端连接接地，而在输入端都不要连接。这为感应到屏蔽中的任何电流提供了一条回路，但不会产生可能扰乱测量或被测器件的接地环路。在较高的频率上，探头输入电容及导线电感构成了可能会振铃的串联“谐振”电路。在单端测量中，通过使用最短的地线，可以最大限度地降低这种效应。这降低了电感，可以有效地提高谐振频率，其可望超过放大器的带宽。差分测量在两只探头尖端之间进行，测量中没有接地的概念。但是，如果振铃是由于共模成分快速上升产生的，那么使用短地线可以降低谐振电路中的电感，进而降低振铃成分。在某些情况下，通过连接地线，也可以降低快速差分信号导致的振铃，当共模信号源在高频上拥有非常低的到地阻抗时，可以采用这种方法，即使用电容器避开振铃。否则，连接地线可能会使情况变得更糟!如果发生这种情况，应试着在输入端把探头一起接地，这可以降低通过屏蔽的有效电感。

图2. 噪声分量叠加在实际输出纹波上，导致测量输出纹波大于实际输出纹波。

当然，把探头接地连接到电路上可能会产生接地环路。在测量频率更高的信号时，这通常不会导致问题。在测量高频率时，最好尝试有地线时及没有地线时进行测量;然后使用提供最佳结果的设置。

在把探头地线连接到电路上时，记住要把它连接到接地上!在使用差分放大器时，很容易会忘了接地连接在哪里，因为差分放大器可以探测电路中的任何地方，而没有损坏风险。

以上内容由普科科技prbtek为您分享，如果您在选型/使用过程中有什么问题，欢迎咨询普科科技官网www.prbtek.cn。

公司目前致力于示波器测试附件配件研发、生产、销售，涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、电源纹波探头、柔性电流探头、近场探头、电流互感器、射频测试线缆、探头附件等。

审核编辑 黄宇