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测量高频信号时千万别用鳄鱼地线

2022-06-15 06:29:27      点击:
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对于高频信号测量时,探头的鳄鱼接地线是万恶之源,无论多好的仪器都无法发挥价值,这是为什么呢?

 

1、高频晶振实测对比 我们先来感受一下,探头地线长与短其测量结果有何不同。

以晶振信号测量为例,如图 1 所示为常规的鳄鱼线接地测量方法,可看到信号过冲严重伴随振荡,和想像中的方波不一样。

而图 2 所示的短地线弹簧接地测量方法,波形端正不少,显然资深工程师的方法没错。

 

图 1  常规(鳄鱼线)测量方法(错误)

 

图 2  短地(弹簧地)测量方法(正确)

2、核心区别:电感 种种迹象表明凶手就是“地线”那证据在哪呢? 且看图解,如图 3 所示为示波器使用探头进行信号测量理论上的等效模型。

探头与示波器组成具有一定输入电阻和输入电容的测试设备;被测量信号等效为具有一定内阻与工作负载的源。

 

图 3  理论测量等效模型

由于地线是一根导线,因此它有一定数量的分布式电感,线越长电感则越大。

常规的测量方法就会由鳄鱼线引入分布式感,此时它的等效模型如图 4 所示的 LG 电感,这一电感将与探头电容相互影响,在 LG 和 CP 值确定的某个频点上形成谐振,导致减幅振荡现象的产生。

 

图 4  长地线(鳄鱼线)测量等效模型

谐振点在频域及时域的影响如表 1 中所列图示。

其中短地线(弹簧地)测量用图 3 所示模型分析;长地线(鳄鱼线)测量用图 4 所示模型分析。

可以发现,长地线测量对应的时域响应,其特征和我们前面常规(鳄鱼线)测量的波形相似,也验证了理论分析的正确性。

 

探头地线在电路中增加了分布电感;地线越长,电感越大,与探头的电容形成谐振频点,会在快沿脉冲上产生明显过冲减幅振荡。

因此测量高频信号时,探头接地线越短越好。

总结 高频信号测量时不能只盯着仪器,一定要留意地线,越短越好,宁可自己焊一段短的导线,您也千万别用鳄鱼地。