Warum in aller Welt wird auf O-Scopes Erde verwiesen?

Oszilloskope benötigen normalerweise eine beträchtliche Leistung und sind physisch groß. Bei einem Gehäuse dieser Größe, das eine freiliegende Masse an den BNC-Anschlüssen und den Sonden-Erdungsklemmen enthalten würde, wäre ein Schweben gefährlich.

Wenn Sie Wellenformen in netzbetriebenen Geräten betrachten müssen, ist es im Allgemeinen viel besser, den Trenntransformator an diesen Geräten statt am Oszilloskop anzubringen. Sobald das Oszilloskop angeschlossen ist, stellt es eine Massereferenz für diesen Teil des Stromkreises bereit, sodass andere Teile dann hohe Massespannungen aufweisen könnten, die gefährlich sein könnten. Sie werden jedoch wahrscheinlich vorsichtiger sein, keine Teile des Testobjekts zu berühren als das Zielfernrohr.

Zielfernrohre können auch andere Erdungspfade haben, die leicht zu vergessen sind. Zum Beispiel hat das Oszilloskop auf meiner Werkbank normalerweise eine permanente RS-232-Verbindung zu meinem Computer. Es wäre einfach, das Zielfernrohr zu schweben, aber solche Dinge zu vergessen. Der Bereich wäre eigentlich nicht schwebend. Allenfalls springt eine Sicherung heraus, wenn sie zum ersten Mal an der falschen Stelle mit einem zu prüfenden Steckernetzteil verbunden wird.

Hersteller könnten den Geltungsbereich leicht genug isolieren, aber das führt wahrscheinlich zu Haftungsproblemen. Im Allgemeinen sind Tischgeräte nicht isoliert, Handgeräte jedoch schon. Wenn Sie wirklich oft isolierte Messungen durchführen müssen, können Sie batteriebetriebene Handoszilloskope erwerben.

WARNUNG: Im Folgenden werden Mittel besprochen, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass jemand stirbt oder andere tötet.
Lesen kann als nützlich erachtet werden. .

Betrachten Sie diese „informierte Meinung“ eher als eine heilige Schrift.

In einem Oszilloskop möchten Sie das beste Ergebnis, das Sie für Ihr Geld bekommen können, und es ist viel einfacher, einen Single-Ended-Verstärker als einen Differentialverstärker zu bauen, wenn Sie eine Lineal-Flat-Verstärkung für so viel Bandbreite wie möglich und eine konstante Phasenverzögerung wünschen. Ein Oszilloskop wird meistens benötigt, um ein nicht sinusförmiges Signal zu messen, daher ist seine Fähigkeit, mit den Frequenzkomponenten "über den gesamten Bereich" getreu umzugehen, von entscheidender Bedeutung, um Ihnen ein genaues Bild davon zu liefern, was wirklich vorhanden ist. In vielen Fällen ist Single-Ended gut genug, damit sie Ihnen zwei erdbezogene Kanäle für mehr als einen einzelnen Differenzkanal, aber weniger bis merklich weniger als fällige Differenzkanäle liefern können.

Viele bessere Oszilloskope haben einen zweikanaligen Subtraktionsmodus, der Ihnen eine Annäherung an einen Differenzverstärker gibt. Die Annäherung ist leicht ersichtlich in der Fähigkeit, Kanalverstärkungen unabhängig einzustellen, um den Gleichtaktsockel zu nullen oder, falls gewünscht, einige Komponenten davon hinzuzufügen.

Leute, die einen True-Floating-Differentialmodus „haben müssen“, können das optionale Add-on-Sure-to-be-dear-Differenzialmodul kaufen.

Ein Oszilloskop "schweben".Dass der örtliche Boden nicht dem wahren Boden entspricht, ist eine zeitgemäße und normalerweise etwas verpönte Praxis. In vielen Fällen funktioniert es gut genug. Die gängige Praxis in meiner (längst zurückliegenden) Studienzeit war es, einen Netzstecker mit einer Pick-a-Back-Buchse zu haben. Der Erdungsstift des Steckers war abgeschnitten, und der Stecker war normalerweise hellrot gefärbt, um den verschiedenen unvermeidlichen Folgeereignissen zuvorzukommen. Damit dies funktioniert, müssen die Verstärker unsymmetrisch aufgebaut sein, aber erdfrei, wobei das Erdungskabel des Oszilloskops die einzige Verbindung zur lokalen (realen) Masse ist. Dies stellt diese Methode in die gleiche Klasse wie die in der Frage beschriebene - der "1: 1-Transformator wird durch eine isolierte Stromversorgung ersetzt. Wenn ein SMPS für die Netzversorgung verwendet wird (was fast immer bei Geräten der Fall sein wird, die zu irgendeinem Zeitpunkt seit Noahs Pensionierung hergestellt wurden), muss man möglicherweise über mögliche Auswirkungen von X- und Y-Kondensatoren nachdenken, die zwischen Oszilloskop-P & N und Oszilloskopmasse angeschlossen sind. Diese sind durch den 1:1-Transformator vom echten PNE isoliert, können aber dennoch interessante Dinge bei dem Versuch bewirken, einen richtigen symmetrischen Verstärker zu emulieren.

EIN GROSSESDas Problem tritt auf (oder kann), wenn Sie versuchen, auf Ihrem fröhlichen Weg verschiedene heiße / neutrale / geerdete Quellen zu untersuchen, ohne sich Gedanken über einen Pfad zur Erde machen zu müssen, indem Sie zwei Kanäle gleichzeitig verwenden. Oder versucht es. Die neu entdeckte Freiheit, Ihre Sondenspitze + Masse als Vin1-Vin2 zu verwenden, erstreckt sich NICHT auf zwei Kanäle, bei denen Vin2 nicht für beide Kanäle gleich ist. Dies ist offensichtlich, entweder bevor Sie dies lesen oder während Sie dies tun, ABER die Tatsache, dass Sie es nicht aufgenommen oder einen Vorbehalt in Ihrer Frage vermerkt haben, zeigt, wie leicht es ist, es zu übersehen. Selbst wenn SIE sich dieser nicht so subtilen Einschränkung bewusst sind, kann sie dennoch jemanden töten, der Ihre Ausrüstung benutzt oder mit Ihnen zusammenarbeitet oder der zufällig mit der Erdungsklemme auf Kanal 2 in Kontakt steht, wenn Sie sich entscheiden, Kanal 1 mit Erde zu verbinden zu phasen. Offensichtlich , Ein bisschen gesunder Menschenverstand macht diese Praxis sicher [tm] für einen eher begrenzten Wertebereich von sicher, als die meisten Menschen es gewohnt sind. Ihr örtlicher Arbeitssicherheitsinspektor (Namen variieren je nach Land) oder Ihr Chef oder Ihre kleine Tochter finden die Praxis möglicherweise mangelhaft.

Abgesehen davon tun die meisten von uns regelmäßig Dinge in ihrem Arbeitsalltag, die uns oder andere in einem Moment töten oder verstümmeln können, wenn wir gegen soziale Verträge verstoßen oder akzeptable vereinbarte Verhaltensgrenzen überschreiten. Das Fahren eines Autos auf einer zweispurigen Straße mit Gegenverkehr auf der anderen Seite ist ein gutes Beispiel. Ihr Auto und Ihr Zielfernrohr können Sie und andere töten, wenn sie falsch verwendet werden. Wirklich wirklich wirklich sicherzustellen, dass das Oszilloskop dies nicht tut, ist eine Mindestanforderung für das Spielen der von Ihnen beschriebenen Spiele. Ein schwebender Trennverstärker KANN die bessere Wahl sein.

Ein wichtiger Grund dafür, dass Oszilloskope geerdet sind, ist, dass sie im Allgemeinen zwei oder mehr Kanäle haben, die eine gemeinsame Massereferenz haben. Wenn ein Oszilloskop nicht geerdet ist und einer der Erdungseingänge der Sonde mit einem ungeerdeten freiliegenden Metallchassis verbunden ist, während ein anderer Erdungseingang mit AC120 verbunden ist, könnte die erste Sonde das oben genannte Chassis mit AC120 elektrisieren und so einen extrem gefährlichen Zustand erzeugen. Die Designphilosophie des Oszilloskops lautet: Wenn die Erdung einer Sonde mit einem freiliegenden Metallobjekt verbunden sein könnte und die Erdungsklemme einer anderen Sonde eine gefährliche Spannung berührt, wäre es besser, an letzterem Punkt (oder schlimmer) Funken fliegen zu lassen, als eine zu erzeugen Gefahr bei ersterem.

Es soll verhindern, dass das Oszilloskop die herumfliegende EMI liest.

Die Erdung der Sondenerdung des Oszilloskops verbindet den langen Kabelschirm der Sonde mit Erde. Der Schirm stoppt gestrahlte Störungen, die die Spannung auf dem Messdraht in der Mitte des Sondenkabels stören.

Andernfalls könnte Ihre Messung abgestrahltes Rauschen von dem zu testenden Gerät, der Netzbeleuchtung und was auch immer sonst herumfliegt (normalerweise viel in einem Testlabor).

Ich war noch nie in einer Situation, in der ich das O-Scope über einen Trenntransformator isolieren müsste. Ich verwende den Trenntransformator an den Geräten, die ich messe, wie einem Fernseher oder einem SMPS. Ihre ersten Stufen der Stromversorgung sind normalerweise nicht isoliert. Meine Erfahrung stammt aus der Arbeit in einer Fernsehreparaturwerkstatt vor einigen Jahrzehnten, und wir gehen immer davon aus, dass das Gerät nicht isoliert ist oder seine Isolierung beeinträchtigt ist, bis es auf Leckströme von freiliegendem Metall an der Außenseite getestet wird.

Ich habe nie die Notwendigkeit für diese Diff-Sonden gesehen, denn wenn Sie das richtige O-Scope auswählen, wird es diese Eingabe korrekt verarbeiten.

Um auch das Tittle auf Ihre Frage zu beantworten, liegt es daran, dass freiliegendes Metall gemäß Gerätevorschriften wie UL und CE geerdet werden muss.

Um Kosten zu sparen. Das ist jetzt der einzige Grund .

Sie können jetzt vollständig isolierte Oszilloskope kaufen – insbesondere mit dem Aufkommen vollständig digitaler Oszilloskope können sie buchstäblich eine isolierte ADC-Einheit für jeden Kanal haben, die dann die Wellenformdaten digital über einen digitalen Isolator ohne Qualitäts-/Linearitätsverlust überträgt.

Vollständig isolierte Oszilloskope sind in jeder Hinsicht weit überlegen (außer bei den Kosten). Sie müssen sich keine Gedanken über Erdschleifen zwischen den Abschirmungen benachbarter Sonden oder zwischen Erdung und Ihrem zu testenden Schaltkreis machen. Sie können gleichzeitig den Spannungsabfall an mehreren Punkten messen, wenn keiner von ihnen auf beiden Seiten auf Masse bezogen ist.

Aber warum ist nicht-isoliert so weit verbreitet, wenn isoliert so viel besser ist?

In den alten goldenen Tagen waren Oszilloskope zunächst einkanalig und groß und verwendeten primitive Komponenten. Es war eine ziemliche technische Meisterleistung, nur den Oszilloskop dazu zu bringen, linear von 0 bis 100 MHz zu reagieren.

Das Isolieren eines AC-Signals ist einfach – verwenden Sie einfach einen Transformator. Das lineare Isolieren eines Gleichstromsignals ist viel schwieriger, obwohl es mit Optokopplern und einer Rückkopplungsschleife oder einem Spannungs-Frequenz-Wandler und einem Trenntransformator möglich ist - aber das funktioniert nicht für 100 MHz, da Sie GHz-Frequenzen benötigen würden.

Denken Sie daran, dass das Oszilloskop vor etwa 120 Jahren erfunden wurde. Was einfach ist – oder zumindest heute plausibel ist – war damals nicht. Eine lineare Isolierung von DC bis sogar 1 MHz mit Röhren und dergleichen kam im Grunde nicht in Frage - und da die meisten Oszilloskope einkanalig oder vielleicht 2-kanalig waren, mussten sich die Techniker damit befassen, dass auch beide Erdungsleitungen der Sonden miteinander verbunden waren in Bezug auf den Boden, und das Zielfernrohr war mit dieser Einschränkung immer noch äußerst nützlich.

Das begründete natürlich eine ziemliche Tradition von "Wir machen das seit hundert Jahren, wir machen das so."

Aber das Design von nicht isolierten Oszilloskopen ist heutzutage einfach dumm. Oszilloskope haben oft 4 Kanäle, und wir müssen oft Spannungsunterschiede in Schaltkreisen messen, die nicht auf Masse bezogen sind - und die Technologie ist jetzt voll da, um vollständig isolierte Mehrkanal-Oszilloskope herzustellen.

Moderne Oszilloskope wandeln die eingehende Spannung sowieso nur in digital um. Warum leiten Sie es an diesem Punkt nicht durch Isolatoren und haben einen isolierten Bereich?

Aber die Leute sind faul. Anstatt sich die Mühe zu machen, ihre Designs zu aktualisieren, nehmen sie nur geringfügige Anpassungen des letztjährigen Modells vor und nennen es gut.

Irgendwann wird ein führender Hersteller einfach komplett isoliert (für den gleichen Preis), dann ist das Spiel vorbei, alle Hersteller müssen sich komplett isolieren oder verschwinden.

Wenn ein Erdoskop nicht auf Erde bezogen ist, müssen alle seine Kanäle voneinander isoliert sein, sowohl positive als auch negative Sonden (um zu verhindern, dass der negative Eingang eines Kanals mit den anderen Gegenstücken kurzgeschlossen wird).

Tragbare oder tragbare Oszilloskope mit einem einzigen Kanal funktionieren auf diese Weise und Sie können sie als Multimeter verwenden (z. B. Velleman HPS50, Velleman HPS140i). Bei Zwei- oder Mehrkanal-Oszilloskopen keine Ahnung, ob die Kanäle voneinander isoliert sind.

Die Sicherheitserdung leitfähiger berührbarer Teile verhindert, dass sich Menschen beim Messen von Hochspannungspotentialen umbringen – andernfalls würden das Oszilloskop und alles, was daran angeschlossen ist, auf gefährlichem Potential stehen.

Das Isolieren der Kanäle voneinander und vom Rahmen des Oszilloskops würde das Preisniveau des Oszilloskops erhöhen. Gleichzeitig muss verhindert werden, dass leitfähige Teile berührbar sind. Einige TEK-Oszilloskope haben dies vor 10-15 Jahren implementiert.

Wenn Sie wissen, was Sie tun, ist es kein Problem, das Oszilloskop zum Schweben zu bringen, aber dann muss die Person die Sicherheitsprobleme vollständig verstehen und verhindern, dass leitfähige Teile / Geräte berührt werden, die mit dem Oszilloskop verbunden sind, und / oder das DUT auch isolieren.

Das externe Gehäuse muss geerdet werden, Eingänge aber gar nicht. Möglicherweise müssen Änderungen vorgenommen werden, wodurch die freigelegte BNC-Erdung überflüssig wird. Einfach zu machen und sollte sein. Gruß CB

Versuchen Sie, darüber nachzudenken, was passieren würde, wenn das Zielfernrohr schweben würde. Es wäre sinnvoll, den Sondenclip an einer Seite einer differentiellen Leitung (z. B. RS422) und die Sondenspitze am anderen Bein anzuschließen. Die Spitzenseite würde normalerweise eine Belastung von 10 M/10 pf sehen, aber die Klemmenseite würde eine schlecht definierte kapazitive Last zurück durch den Netztransformator zum Netz und zum Neutralleiter sehen. Alles, was oberhalb des Audiospektrums gemessen wird, wäre höchst verdächtig.