避免打火和烧机:示波器测量中的供电与接地原则

Safe Oscilloscope Measurements: Power Supply Guidelines from Tektronix

Summary:

When using an oscilloscope to measure powered circuits, especially AC mains-connected devices, electrical safety and signal integrity heavily depend on how both the oscilloscope and the device under test (DUT) are powered and grounded. Tektronix, a leader in test and measurement, provides clear best practices for safe and accurate operation—especially for avoiding dangerous ground loops, voltage differentials, and unintended short circuits.

This blog outlines the official Tektronix recommendations for:

Proper oscilloscope grounding

Use of isolation transformers

Safe probing techniques

When and why to use differential probes

What to avoid to protect your scope and yourself

Read on for essential guidance on how to avoid measurement errors—and serious damage—when testing AC-powered electronics.

泰克(Tektronix)作为测试测量领域的权威厂商,对示波器与被测设备供电方式的连接问题是有明确建议和技术指导的,尤其在强调电气隔离、安全接地与正确探头使用方面。

下面是基于泰克官方文档(如示波器用户手册、应用笔记)整理的正规建议与解释,确保你安全使用示波器测量带电系统,尤其是像你这种主板供电、非隔离变压器的情况。

✅ 泰克官方的原则性建议(官方文档通用内容)

1. 示波器应始终使用三芯插头接地

❗Never remove the ground pin of the oscilloscope power cord.

—— 泰克官方用户手册通用警告

示波器外壳、探头地夹、BNC 外壳都通过电源线地线直接与大地连接。

这是一种安全接地保护措施,不能擅自去掉地线或改为两芯插头,否则:

漏电可能从金属外壳经你身体流向地;

示波器地电位不确定,易误测甚至损毁内部电路;

属于电气安全违规,保修无效。

2. 被测设备如果与电网相连,应使用隔离变压器

❗When measuring line-powered devices, use an isolation transformer between the device under test and the power source.

如果被测主板通过电网供电(不论是否上电),其电源线(火线/零线)相对于示波器地可能存在高压差;

使用自耦变压器是无效的,因为它没有提供地与地之间的隔离;

必须使用真正的隔离变压器,才能安全进行探头连接和地夹操作。

3. 使用单端探头时,探头地夹只能接被测设备“真正的地”

❗Never connect the probe ground lead to any point that is not the chassis or circuit ground of the DUT.

示波器的标准探头是单端探头(也称“接地探头”),其地夹实际上是与电源地硬连接;

你如果把地夹接到了主板带电部分或“非隔离火线”,可能造成短路、打火、烧芯片甚至烧示波器。

4. 如果不能隔离电源,应使用差分探头

✅Use a differential probe when measuring floating or high-side voltages.

差分探头内部带有高共模抑制比(CMRR),探头两端悬浮,可以测量非接地回路;

不需要将地夹接入电路,因此不会发生“地冲突”;

特别适合测量:

开关电源的高侧波形;

电源火线;

主板带电信号但不能接地的测试点。

🔌 官方建议测试方式总结:

场景示波器电源被测设备电源推荐做法USB、锂电池供电设备接地(3孔插头)电池/隔离可直接测量AC供电设备(无隔离)接地(3孔插头)电网直接供电❌ 禁止使用地夹测量AC供电设备(使用隔离变压器)接地(3孔插头)通过隔离变压器供电✅ 允许单端探头使用AC供电设备(无法隔离)接地(3孔插头)直接接电网✅ 使用差分探头

🚫 泰克明确反对的做法

行为风险官方态度将示波器改为二芯插头失去地保护,存在触电风险严格禁止使用自耦变压器代替隔离变压器火线零线未隔离,打火风险高不推荐探头地夹接火线或非地线电流直通地线,打火或烧设备严格禁止

推荐做法:

恢复示波器三芯插头接地

主板供电必须来自真正的隔离变压器(变压器输入端接电网,输出火线零线都与市电物理隔离)

使用标准探头,地夹接主板的GND即可安全测量

如果无法隔离主板电源,请使用差分探头进行测试