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示波器測量常見問題—不良接地時的電源干擾

   2013年04月10日 11:38  
  示波器操作人員有時會發(fā)現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象:使用探頭探測信號時,被測信號上下跳動,波形不正常,如果使用余暉顯示,則波形糊成一團,如下圖所示:
  
  圖一糊住的波形
  
  通常這種情況下,測試人員會懷疑是觸發(fā)的問題,但當(dāng)上下調(diào)節(jié)觸發(fā)電平時,波形位置會隨著觸發(fā)電平的變化:如觸發(fā)電平調(diào)高,則波形的位置上升,觸發(fā)電平調(diào)低,波形位置又降低,如下圖所示:
  
  圖二調(diào)高觸發(fā)電平,波形位置上升
  
  圖三調(diào)低觸發(fā)電平,波形位置下降
  
  如果您在工作中也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象,則很大的可能是:您的測試存在接地不良的情況。更準(zhǔn)確地說是:您測試系統(tǒng)的信號回流路徑過長。
  
  我們都知道,從信號發(fā)送器流出的信號,都會zui終流回發(fā)送器。單端信號的“地”是信號的回流路徑;而差分信號的回流路徑比較復(fù)雜一些,差分對的正負端是依靠公共的參考來回流的。所以在測試中,如果單端探頭的地線沒有有效連接;或差分探頭的正負端中的任何一端沒有有效連接,以及示波器的參考“地”沒有能和被測件的地連接,則通過探頭饋入示波器的信號就無法通過正常的路徑回流,而必須經(jīng)過供電設(shè)備(如開關(guān)電源、電力網(wǎng)絡(luò)等)回流,因而受到供電設(shè)備的影響,從而可能出現(xiàn)上面幾幅圖的情況。
  
  在上圖的例子中,當(dāng)我們把時基增大到10mS/div的時候,看到如下圖形,發(fā)現(xiàn)信號有明顯的周期性,簡單地使用光標(biāo)測量,發(fā)現(xiàn)周期為20ms左右,則可以大致確定信號受到了工頻的干擾。在一些復(fù)雜干擾的實例中,測試人員可以使用示波器的FFT工具來查找干擾的來源,以確定是否是接地不良帶來的工頻干擾或開關(guān)電源干擾
  
  圖四信號受到干擾后的輪廓
  
  發(fā)現(xiàn)問題以后,重新接好地線,波形恢復(fù)正常,原來這是一個10MHz左右的時鐘信號。問題解決,如下圖所示:
  
  圖五正確的信號
  
  小結(jié):這是一個測試中常見的小問題,有經(jīng)驗的工程師都可以很容易地解決。就這個小問題,測試人員可以注意以下細節(jié):
  
  l使用探頭測試時,一定要注意信號回流路徑,如果發(fā)現(xiàn)波形上下跳動,就需要考慮接是否是接地線異常;
  
  l信號回流路徑盡可能短;或者如果考慮地線和信號線形成的一個閉合面,這個面的面積需要盡可能?。?br />  
  l測試準(zhǔn)備工作中,單端探頭測試時可以使用接地線(帶鱷魚夾或香蕉頭的導(dǎo)線)將被測信號的參考點與示波器的外殼(也就是示波器的“地”)連接起來;差分探頭測試時應(yīng)該將示波器和被測設(shè)備共地。如果示波器和被測設(shè)備使用同一個接地良好的電源插線板,則這一步一般可以省去。浮地測試等情況比較復(fù)雜,應(yīng)具體情況具體分析;
  
  l地線未能可靠連接或差分探頭一端懸空的情況在高壓、浮地測試中十分危險,應(yīng)嚴(yán)格避免。即使在普通差分信號的測試中,如果差分探頭一端懸空,當(dāng)被測信號的差模電壓+共模電壓超過了差分探頭的差模測試范圍,也可能損壞探頭;

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