關(guān)于高頻信號測量時(shí),探頭的鱷魚(yú)接地線(xiàn)是萬(wàn)惡之源,無(wú)論多好的儀器都無(wú)法發(fā)揮價(jià)值,這是為什么呢?
1、高頻晶振實(shí)測對比
我們先來(lái)感受一下,探頭地線(xiàn)長(cháng)與短其測量結果有何不同。
以晶振信號測量為例,如圖1所示為常規的鱷魚(yú)線(xiàn)接地測量方法,可看到信號過(guò)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(xiàn)彈簧接地測量方法,波形端正不少,顯然工程師的方法沒(méi)錯。
圖1 常規(鱷魚(yú)線(xiàn))測量方法(錯誤)
圖2 短地(彈簧地)測量方法(正確)
2、核心區別:電感
種種跡象表明兇手就是“地線(xiàn)”那證據在哪呢?
且看圖解,如圖3所示為示波器使用探頭進(jìn)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備;被測量信號等效為具有一定內阻與工作負載的源。
圖3 理論測量等效模型
由于地線(xiàn)是一根導線(xiàn),因此它有一定數量的分布式電感,線(xiàn)越長(cháng)電感則越大。常規的測量方法就會(huì )由鱷魚(yú)線(xiàn)引入分布式感,此時(shí)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(gè)頻點(diǎn)上形成諧振,導致減幅振蕩現象的產(chǎn)生。
圖4 長(cháng)地線(xiàn)(鱷魚(yú)線(xiàn))測量等效模型
諧振點(diǎn)在頻域及時(shí)域的影響如表1中所列圖示。其中短地線(xiàn)(彈簧地)測量用圖3所示模型分析;長(cháng)地線(xiàn)(鱷魚(yú)線(xiàn))測量用圖4所示模型分析。
可以發(fā)現,長(cháng)地線(xiàn)測量對應的時(shí)域響應,其特征和我們前面常規(鱷魚(yú)線(xiàn))測量的波形相似,也驗證了理論分析的正確性。
探頭地線(xiàn)在電路中增加了分布電感;地線(xiàn)越長(cháng),電感越大,與探頭的電容形成諧振頻點(diǎn),會(huì )在快沿脈沖上產(chǎn)生明顯過(guò)沖減幅振蕩。因此測量高頻信號時(shí),探頭接地線(xiàn)越短越好。
3、總結
高頻信號測量時(shí)不能只盯著(zhù)儀器,一定要留意地線(xiàn),越短越好,寧可自己焊一段短的導線(xiàn),您也千萬(wàn)別用鱷魚(yú)地。
