對于高頻信號測量時,探頭的鱷魚接地線是萬惡之源,無論多好的儀器都無法發(fā)揮價值,這是為什么呢?

1、高頻晶振實測對比

我們先來感受一下,探頭地線長與短其測量結(jié)果有何不同。

以晶振信號測量為例,如圖1所示為常規(guī)的鱷魚線接地測量方法,可看到信號過沖嚴重伴隨振蕩,和想像中的方波不一樣。而圖2所示的短地線彈簧接地測量方法,波形端正不少,顯然資深工程師的方法沒錯。

圖1  常規(guī)(鱷魚線)測量方法(錯誤)

圖2  短地(彈簧地)測量方法(正確)

2、核心區(qū)別:電感

種種跡象表明兇手就是“地線”那證據(jù)在哪呢?

且看圖解,如圖3所示為示波器使用探頭進行信號測量理論上的等效模型。探頭與示波器組成具有一定輸入電阻和輸入電容的測試設(shè)備;被測量信號等效為具有一定內(nèi)阻與工作負載的源。

圖3  理論測量等效模型

由于地線是一根導(dǎo)線,因此它有一定數(shù)量的分布式電感,線越長電感則越大。常規(guī)的測量方法就會由鱷魚線引入分布式感,此時它的等效模型如圖4所示的LG電感,這一電感將與探頭電容相互影響,在LG和CP值確定的某個頻點上形成諧振,導(dǎo)致減幅振蕩現(xiàn)象的產(chǎn)生。

圖4  長地線(鱷魚線)測量等效模型

諧振點在頻域及時域的影響如表1中所列圖示。其中短地線(彈簧地)測量用圖3所示模型分析;長地線(鱷魚線)測量用圖4所示模型分析。

可以發(fā)現(xiàn),長地線測量對應(yīng)的時域響應(yīng),其特征和我們前面常規(guī)(鱷魚線)測量的波形相似,也驗證了理論分析的正確性。

探頭地線在電路中增加了分布電感;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(chǎn)生明顯過沖減幅振蕩。因此測量高頻信號時,探頭接地線越短越好。

總結(jié)

高頻信號測量時不能只盯著儀器,一定要留意地線,越短越好,寧可自己焊一段短的導(dǎo)線,您也千萬別用鱷魚地。