JPH07113822A

JPH07113822A - フローティング測定用プローブ

Info

Publication number: JPH07113822A
Application number: JP28022593A
Authority: JP
Inventors: Akira Nara; 明奈良
Original assignee: Sony Tektronix Corp
Current assignee: Tektronix Japan Ltd
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】フローティング測定においてプローブで発生
する共振を抑制する。【構成】プローブ・ヘッド１２には、第１測定点の第
１交流信号を供給する。コモン・リード１４には第２測
定点の第２交流信号を供給する。同軸ケーブル１６をト
ロイダル・コア１８に巻き付ける。これによって同軸ケ
ーブル１６のインピーダンスが増加し、同相成分の共振
が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】電気信号を取り込んで測定装置に
伝送するプローブに関し、特に高周波のフローティング
測定に適したプローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気回路などにおける電気信号を測定す
るには、オシロスコープ等の測定装置を用いて波形とし
て測定される。この際、信号を測定点から測定装置まで
忠実に伝送するためにプローブが使用される。

【０００３】図４は従来ある一般的なプローブ１０を示
している。プローブ・ヘッド１２の先端を測定点に接触
させることにより、測定点に現れる信号が取り込まれ
る。コモン・リード１４は、通常、接地点に接続されそ
の電位がグランド・レベルに維持される。同軸ケーブル
１６は、中心導体（コア）と外部導体（外皮）を有し、
中心導体と外部導体の間は誘電体で絶縁されている。一
般に信号は中心導体（信号ライン）で伝送され、外部導
体（コモン・ライン）はグランド・レベルに維持され
る。グランド・レベルは零電位であり、一定である（交
流でない）。よって、通常プローブ・ヘッド１２で取り
込んだ信号を測定装置で測定すると、基準であるグラン
ド・レベルに対する電位の変化が測定される。２０は、
プローブの出力端子で、測定装置等に接続される。

【０００４】ところで、信号が測定装置の最大入力電圧
を越える場合や、高電圧に重畳した非常に小さい信号成
分を測定する場合には、グランド・レベルを基準レベル
としないフローティング測定が必要となる。フローティ
ング測定には種々の方法があるが、その１つの方法が図
５に示されている。測定装置３０と被測定システム５０
の間には絶縁増幅器４０が設けられる。絶縁増幅器４０
において入力信号は光又はトランスにより結合され、信
号はコモン・レベルとの電位差を示す電圧値、つまり、
グランド・レベルに対する電圧値に変換される。この場
合、被測定システム５０の被測定電圧は、プローブ・ヘ
ッド１２の先端とコモン・リード１４の間に差動で印加
されている。よってフローティング測定をする場合のプ
ローブの特性としては、差動入力に対しては大きな利得
をもち、同相入力に対してはなるべく感度が低い方が望
ましい。つまり、同相除去比（ＣＭＲＲ）が高い方が望
ましい。ＣＭＲＲは、次の数１で示される。

【０００５】

【数１】ＣＭＲＲ＝Ｇｄ／Ｇｃ

【０００６】ここでＧｄは差動利得、Ｇｃは同相利得を
示す。ＣＭＲＲを測定するには、プローブ・ヘッドの先
端とコモン・リードを短絡させ、両方に同じ信号を供給
したときのプローブの出力を測定すれば良い。理想的に
は同相利得Ｇｃが零であるから、ＣＭＲＲは無限大でプ
ローブから出力電圧が生じないはずであるが、以下のよ
うな理由から現実には電圧が現れてしまう。

【０００７】フローティング測定の場合には、プローブ
のコモン・リード１４にも信号電圧が印加される。この
信号は、直流だけでなく一般に交流である。そこで、コ
モン・ラインの等価回路を描くと図６のようになる。こ
こでＬは、主に同軸ケーブルの長さで決まる浮遊インダ
クタンスで、Ｃはグランドに対する浮遊容量である。よ
って、測定点から見たインピーダンスＺｃは、数２で示
される。

【０００８】

【数２】Ｚ＝ｊωＬ＋１／（ｊωＣ）

【０００９】このときの共振周波数ｆｐは、例えばＬ＝
１μＨ、Ｃ＝５０ｐＦのとき約２２．５ＭＨｚとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図６からわかるように
共振周波数が印加されると、共振の影響で電圧がプロー
ブに生じてしまう。これは、高帯域のフローティング測
定において重大な影響を及ぼす。図３の実線ｂは、従来
のプローブの同相除去比（ＣＭＲＲ）の周波数特性を示
している。この例では、約３３ＭＨｚ付近でＣＭＲＲが
大きく落ち込んでいる。

【００１１】そこで本発明の目的は、同相除去比の周波
数特性の良いフローティング測定用プローブを提供する
ことである。本発明の他の目的は、高周波のフローティ
ング測定に適したフローティング測定用プローブを提供
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のフローティング
測定用プローブ１０は、被測定システムの第１測定点の
第１交流信号を取込むプローブ・ヘッド１２と、第２測
定点の第２交流信号を取込むコモン・リード１４と、第
１及び第２交流信号を伝送する同軸ケーブル１６と、同
軸ケーブル１６を巻き付けたトロイダル・コア１８とを
具えたことを特徴とする。これによって、測定装置に共
振抑制のために複雑な回路を付加しなくとも、簡単に安
価なトロイダル・コア１８の付加によって、同相成分の
共振を効果的に抑制できる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明のフローティング測定用プロ
ーブ１０の一好適実施例を示している。従来例と対応す
るものには、同じ符号を付している。被測定システムの
第１測定点の第１信号は、プローブ・ヘッド１２の先端
の端子（チップ）に印加される。また、被測定システム
の第２測定点の第２信号がコモン・リード１４の端子に
印加される。以下に説明からわかるように、本発明のプ
ローブはこれら第１及び第２信号が交流信号であるとき
に極めて効果的である。本発明のプローブは、特にトロ
イダル・コア１８を用意し、これに同軸ケーブル１６を
巻き付けている。トロイダル・コア１８は、共振周波数
でも充分に高い比透磁率を持つ部材を使用する。例え
ば、フェライトなどを用いれば良い。同軸ケーブル１６
を巻き付けたトロイダル・コア１８は、フロート・バラ
ン（平衡不平衡トランス）として機能する。よって、同
軸ケーブル１６に入力される差動信号（成分）に対して
はインピーダンスの増加は影響しないが、コモン・モー
ド（同相）成分による共振の発生は抑制することができ
る。

【００１４】図２の破線ａは、本発明のプローブ１０
（１ｍ）の同相除去比（ＣＭＲＲ）の周波数特性を示し
ている。本発明のプローブの同相除去比（ＣＭＲＲ）は
５０ＭＨｚまで６０ｄＢ以上の値を保っている。従来の
場合（実線ｂ）が３３ＭＨｚ付近で３６ｄＢまで悪化し
ているのと比較して、顕著な効果が得られることがわか
る。

【００１５】図３は本発明の他の実施例を示しており、
同軸ケーブル１６を巻き付けたトロイダル・コア１８
は、緩衝部材１９で全体が包まれる。図３では、説明の
ため緩衝部材１９の一部を切り取った形で示している。
トロイダル・コア１８は衝撃に弱い。そこで、緩衝部材
１９は、トロイダル・コア１８を衝撃から保護する働き
をする。また、緩衝部材１９によって、巻き付けた同軸
ケーブル１６が緩んで解けるのを防止する。これによれ
ば、巻き付けた同軸ケーブル１６が緩むことによる作業
中の引っかかり事故をなくすので、測定を円滑に行え
る。緩衝部材１９には、例えばプラスチックなどを使用
すれば良い。

【００１６】図７は、本発明のさらに他の実施例を示し
ている。これは、同軸ケーブル１６を巻き付けたトロイ
ダル・コア１８を出力端子２０の近辺に設けている。こ
のとき、図３の如く緩衝部材１９によって同軸ケーブル
１６を巻き付けたトロイダル・コア１８を包んでも良
い。さらには、出力端子２０と緩衝部材１９を一体化し
て設けても良い。破線１９’は、出力端子２０と一体化
した一体型緩衝部材の実施例を示している。出力端子２
０は測定装置その他に接続のために固定されるので、ト
ロイダル・コア１８も固定され、同軸ケーブル１６の中
間付近にある場合と比較してプローブの操作してもトロ
イダル・コア１８が邪魔になることがない。

【００１７】上述の本発明の実施例ではトロイダル・コ
アを用いていたが、この代わりに円筒状のコアを使用
し、同軸ケーブルによってソレノイドを構成しても同様
に実施できる。この場合、トロイダル・コア型より同軸
ケーブルを巻きつけるのが容易である。しかし、トロイ
ダル・コア型よりも磁束の漏れが大きいという欠点があ
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明のフローティング測定用プローブ
は、トロイダル・コアに同軸ケーブルを巻き付けるとい
う簡単な構成でありながら、フローティング測定におい
て共振の抑制に顕著な効果を発揮する。ところで、測定
装置の回路の変更によって本発明のプローブと同じ効果
を得ようとすると、回路が非常に複雑になる。本発明
は、以上２つの意味から簡単、安価な構成で、フローテ
ィング測定に適したプローブを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフローティング測定プローブの一好適
実施例を示す図である。

【図２】本発明及び従来のプローブの同相除去比の周波
数特性を示すグラフである。

【図３】緩衝部材を用いる本発明のフローティング測定
プローブの他の好適実施例を示す図である。

【図４】従来のプローブの１例を示す図である。

【図５】フローティング測定の１方法を示すブロック図
である。

【図６】フローティング測定におけるプローブのコモン
・ラインの等価回路を示す図である。

【図７】本発明のフローティング測定プローブの他の好
適実施例を示す図である。

【符号の説明】

１０プローブ１２プローブ・ヘッド１４コモン・リード１６同軸ケーブル１８トロイダル・コア１９緩衝部材１９’一体型緩衝部材２０出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１測定点の第１交流信号を取込むプロ
ーブ・ヘッドと、第２測定点の第２交流信号を取込むコモン・リードと、上記第１及び第２交流信号を伝送する同軸ケーブルと、該同軸ケーブルを巻き付けたトロイダル・コアとを具え
たことを特徴とするフローティング測定用プローブ。