測量高頻信號時千萬別用鱷魚地線

2017年05月22日 11:07

　　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，顯然工程師的方法沒錯。

圖1 常規(鱷魚線)測量方法(錯誤)

圖2 短地(彈簧地)測量方法(正確)

　　2、核心區別：電感

　　種種跡象表明兇手就是“地線”那證據在哪呢?

　　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

　　由于地線是一根導線，因此它有一定數量的分布式電感，線越長電感則越大。常規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，導致減幅振蕩現象的產生。

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。

　　可以發現，長地線測量對應的時域響應，其特征和我們前面常規(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

　　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線，您也千萬別用鱷魚地。

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