“ 我在新手工程師的時(shí)候，曾用普通高阻無(wú)源探頭測(cè)試浮地信號(hào)，一開(kāi)機(jī)就火花四濺，發(fā)生短路炸機(jī)。后來(lái)查找資料才想明白了原因。這一篇介紹示波器安全使用注意事項(xiàng)，接地的正確方法，浮地測(cè)量注意事項(xiàng)。”

01

示波器的接地

示波器接地和市電零線(xiàn)、火線(xiàn)、地線(xiàn)的關(guān)系，如圖1.

圖1.

火線(xiàn)：也稱(chēng)相線(xiàn)，由發(fā)電站或變電站提供，電壓220V，人體接觸會(huì)有危險(xiǎn)；

零線(xiàn)：為火線(xiàn)提供回路，在發(fā)電站或變電站端接地；由于是遠(yuǎn)端接地，因此在 居民樓用戶(hù)端電位不一定為零，可能帶弱電，但相對(duì)安全；

地線(xiàn)：零電勢(shì)參考點(diǎn)，在居民樓用戶(hù)端接大地，零電壓，絕對(duì)安全。

示波器接地意味著把示波器連接到電氣中性的參考點(diǎn)上，把示波器三頭電源線(xiàn)插到連接接地裝置的插座上，實(shí)現(xiàn)示波器接地。示波器接地對(duì)人身安全時(shí)必須的，如果高壓接觸沒(méi)有接地的示波器機(jī)箱，會(huì)發(fā)生電擊。而示波器正確接地時(shí)，電流回通過(guò)接地路徑傳送到接地裝置上，而不是通過(guò)用戶(hù)身體傳送到接地裝置上。示波器需要與測(cè)試的任何電路共享相同的接地。

02

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示波器接地不良造成的電源干擾

如圖1， 一般采用金屬屏蔽外殼的臺(tái)式儀表都使用單相三線(xiàn)制的電源線(xiàn)，其電源線(xiàn)的三個(gè)接觸點(diǎn)分別連接火線(xiàn)，零線(xiàn)，和地線(xiàn)，地線(xiàn)通常是與大地連接在一起。如果地線(xiàn)連接不良，除了安全風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)造成電源干擾。

如圖2，典型的交流電源輸入端的濾波電路，濾波電容CY1和CY2主要提供共模噪聲的泄放回路。如果GND沒(méi)有連接大地，會(huì)造成電源產(chǎn)生的共模噪聲無(wú)法泄放。這種情況在探頭斷開(kāi)測(cè)試設(shè)備時(shí)，還能看到示波器有干擾信號(hào)，如圖3.。這種干擾一方面影響測(cè)試的精度，另一方面在測(cè)試一些高阻抗，敏感電平信號(hào)的電路時(shí)，還會(huì)影響電路正常工作。

圖2. 電源前端濾波電路

圖3. 接地不良的干擾

02

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示波器測(cè)量非隔離電路的方法

如圖4，普通的示波器與市電沒(méi)有隔離，外殼金屬端與探頭的負(fù)端（地）均與地線(xiàn)相連，當(dāng)用示波器直接對(duì)零線(xiàn)火線(xiàn)測(cè)量時(shí)，就會(huì)間接地把零線(xiàn)或火線(xiàn)對(duì)地線(xiàn)短路（等效于圖中紅色虛線(xiàn)）。

圖4.

使用示波器測(cè)試直接接市電的電路板時(shí)，雖然不是直接測(cè)試市電，但同樣的道理，市電會(huì)通過(guò)電路板的線(xiàn)路與示波器的地線(xiàn)相連，進(jìn)而連接到大地的地線(xiàn)E，同樣導(dǎo)致零線(xiàn)或火線(xiàn)對(duì)地線(xiàn)短路，非常危險(xiǎn)。

而對(duì)于這種場(chǎng)景：示波器直接接市電，電路板接AC Source，此時(shí)對(duì)電路板進(jìn)行測(cè)量，甚至測(cè)量AC Source的輸出電壓也不會(huì)有故障保護(hù)出現(xiàn)的情況，是因?yàn)锳C Source本身就是一個(gè)隔離電源，其輸出的AC電源實(shí)際上已經(jīng)跟市電隔離開(kāi)來(lái)，因此示波器地線(xiàn)與其相接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生短路回環(huán)，造成故障的出現(xiàn)。

除了如上錯(cuò)誤的測(cè)試方法，我們可能會(huì)想到將示波器的電源地線(xiàn)人為斷開(kāi)或者使用隔離變壓器的方法對(duì)示波器供電，達(dá)到斷開(kāi)測(cè)試環(huán)路的目的，但這種方法屬于“浮地”測(cè)試，同樣不予推薦。如圖5：

圖5.

浮地測(cè)量時(shí)，示波器外殼金屬端和探頭接地端帶有同等電平。當(dāng)測(cè)量市電時(shí)，外殼可能帶有220V電壓，人體一旦接觸到示波器外殼，電流會(huì)經(jīng)過(guò)人體流入大地，非常危險(xiǎn)。如圖6.

圖6.

推薦浮地測(cè)量的方法：

• A-B偽差分測(cè)量

• 使用高壓差分探頭