對于高頻信號測量時,探(tan)頭(tou)的(de)鱷魚接地線是萬(wan)惡之源,無論多(duo)好的(de)儀器(qi)都(dou)無法發揮價值,這是為什么呢(ni)?

1、高頻晶振實測對比

我(wo)們先來(lai)感受(shou)一下(xia),探頭地線長與短其測量結果有何不同。

以(yi)晶(jing)振信號測量(liang)為(wei)例,如圖1所(suo)示(shi)為(wei)常規的鱷魚線(xian)接地測量(liang)方法(fa),可看到信號過沖(chong)嚴重(zhong)伴隨振蕩,和想像中的方波不(bu)一樣。而圖2所(suo)示(shi)的短地線(xian)彈(dan)簧接地測量(liang)方法(fa),波形端正不(bu)少(shao),顯然資深工程師的方法(fa)沒錯。

圖(tu)1  常(chang)規(鱷魚線(xian))測量方法(錯誤)

圖2  短地(彈簧(huang)地)測量方(fang)法(正(zheng)確)

2、核心區別:電感

種種跡(ji)象(xiang)表明(ming)兇手就是(shi)“地線”那證(zheng)據(ju)在哪呢?

且看圖解(jie),如圖3所示(shi)為示(shi)波(bo)器(qi)使用探頭進行信(xin)號測(ce)量(liang)理論上(shang)的等(deng)效(xiao)模型。探頭與示(shi)波(bo)器(qi)組(zu)成具(ju)(ju)有一定輸入(ru)電(dian)阻和輸入(ru)電(dian)容(rong)的測(ce)試設備(bei);被(bei)測(ce)量(liang)信(xin)號等(deng)效(xiao)為具(ju)(ju)有一定內阻與工作負載(zai)的源。

圖3  理論測量等效模(mo)型

由于地線(xian)(xian)(xian)(xian)是(shi)一根導線(xian)(xian)(xian)(xian),因此(ci)它有一定(ding)數量(liang)的(de)(de)分布式電感(gan)(gan),線(xian)(xian)(xian)(xian)越長(chang)電感(gan)(gan)則越大。常規(gui)的(de)(de)測量(liang)方法就會由鱷(e)魚(yu)線(xian)(xian)(xian)(xian)引入分布式感(gan)(gan),此(ci)時它的(de)(de)等效(xiao)模型如圖4所示(shi)的(de)(de)LG電感(gan)(gan),這一電感(gan)(gan)將與探頭電容相(xiang)互影響,在LG和CP值(zhi)確(que)定(ding)的(de)(de)某個(ge)頻點上形(xing)成諧振(zhen),導致減幅振(zhen)蕩現象的(de)(de)產生。

圖4  長地線(xian)(xian)(鱷魚線(xian)(xian))測量等(deng)效模型

諧振點在頻域及時域的影響如表(biao)1中所(suo)列圖示(shi)。其中短地(di)(di)(di)線(彈簧(huang)地(di)(di)(di))測量(liang)用(yong)圖3所(suo)示(shi)模型分析;長地(di)(di)(di)線(鱷魚線)測量(liang)用(yong)圖4所(suo)示(shi)模型分析。

 可(ke)以發現,長地線測量對應(ying)的(de)時域響(xiang)應(ying),其(qi)特征和我們前(qian)面常規(鱷(e)魚線)測量的(de)波形相似(si),也驗證了(le)理論分析的(de)正(zheng)確(que)性。

探頭地線在電路中增加(jia)了分(fen)布電感;地線越長,電感越大,與探頭的電容形成諧振頻點,會在快沿脈沖上產(chan)生(sheng)明(ming)顯過沖減(jian)幅振蕩。因此(ci)測量(liang)高頻信號時,探頭接地線越短越好(hao)。

總結

高頻信號測量時(shi)不能只盯著儀(yi)器,一(yi)(yi)定要(yao)留意(yi)地線(xian),越(yue)短越(yue)好,寧可自(zi)己焊一(yi)(yi)段短的導線(xian),您也千萬別(bie)用鱷魚地。