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示波器怎么防止检测到来自探头外壳电流的信号

示波器探头都有两根导线,一根用于连接测试电路与示波器的垂直放大器(称为传感线)另一根用于连接示波器机壳地和本地电路的数字逻辑地(称

示波器探头都有两根导线,一根用于衔接测验电路与示波器的笔直扩大器(称为传感线)另一根用于衔接示波器机壳地和本地电路的数字逻辑地(称为屏蔽线)。一般,咱们只需求考虑示波器对传感线电压的呼应。这一节里剖析示波器对屏蔽线上的信号是怎么呼应的。

示波器的机壳地和逻辑地之间的任何电压差都能够在屏蔽线中引起电流。在图1中,经过屏蔽线电阻R屏蔽的屏蔽线电流发生了压降V屏蔽。探头电缆的中心导体,也便是传感线,没有传导屏蔽电流,因而它上面并没有压降。

当传感线和屏蔽线都衔接到作业电路的地时,两条线上的不同压降会在示波器的笔直扩大器上反映两者的电压差。咱们无从知道这个电压差是由探头电缆远端的实践信号发生的,仍是由屏蔽电流发生的。尽管咱们期望示波器显现无电压,它可显现的便是屏蔽电压。

示波器对屏蔽电压的呼应,就好像它是一个实在的信号相同。

屏蔽电压与屏蔽线电阻成正比,而不是与屏蔽线的电感成正比。这是因为屏蔽层导体和中心导体之间是磁耦合。流过屏蔽环路的电流发生的任何改动的磁场,都一同盘绕于屏蔽导体和中心导体,在两个导体上感应出相同的电压。感应电压在两个导线上一同存在,力博外表而电阻压降只呈现在屏蔽线上。

屏蔽电压很简略调查到:

1、将示波器的探头触点和地线衔接起来。

2、将探头在作业电路邻近移动,面不触摸任何东西,此刻只能看到来自探头号感应回路的磁感检测电压。

3、将探头的洒端用铝箔裹上,将勘探触点直接同探头的金属接地护套短接,此刻磁场检测电压减到接近于零。

4、现在将示波器探头边到测验电路的逻辑地,此刻应该看到的仅有屏蔽线上的电压。假如屏蔽电压很小,则能够疏忽。

屏蔽噪声会给操控大功率设备的数字体系带来费事。设备中巨大的60HZ沟通电流会在数字逻辑地上感应出电压,这反过来构成了屏蔽噪声。假如是屏蔽电压带来的费事,能够用9种办法来战胜它。

1、下降屏蔽电阻。假如探头是买来的,那么这一点就比较棘手。假如用克己的同轴电缆探头,那么选用粗一些的同轴电缆。从RG-174改到RG-58,或从RG-58改到RG-8。较粗同轴电缆的硬度问题使得这种办法并不实践,但它处理了仪器配备的问题。

2、在示波器和逻辑地之间参加旁路阻抗。这使得噪声电流大部分流过旁路阻抗,而少数的电流流过屏蔽线。这种办法一般并不有用,特别是对高频。从测验电路板上选取一个杰出的接地址,经过电感满足低的导体衔接到示波器的地,以取得显着改进,这几乎是不可能的。

假如旁路导体同探头线相同长,则并不存在任何满足大直径的导体能够使问题得到改进(电感随直径的对数的改动而改动)。假如旁路导体比示波器探头线的长度短得多,却是有可能会起作用。

3、将测验电路板断电,或许部分断电。这种办法仅在测验部分电路时有用。假如你置疑问题来自屏蔽电流器声,这是一种好的实验办法。这能够用于确认噪声是由测验电路发生的,仍是因为其他搅扰源构成的。

4、在屏蔽回路中串接大电感,用一个大的高频磁芯,将探头环绕它环绕5到10圈。这将增大探头屏蔽层的电感,然后减小电流,这种办法在100KHZ~10MHZ范围内作用较好。在100KHZ以下,需求用很大的电感才干使问题得到改进。在10MHZ以上,磁芯的作用会下降。

5、从头规划电路板,以下降电磁场辐射。将两层板变成四层板,参加完好地平面。削减电磁场射是下降地平面发生噪声电压倾向首要办法。

6、断开示波器的安全地线。断开示波器的安全地线使示波器的沟通电源体系的安全特性失效。一旦示波器电源体系的供电部分同机壳相连,示波器的机壳变为接通110V供电电压,这对错安全电压。一般,假如发生毛病,安全地线将大部分沟通电源的电流旁路到大地,并触发电路的断路维护开关。它堵截电源,很可能在关键时刻维护了你的生命。

尽管如此,你仍是应该了解将安全地线断开对高频信号具有什么作用。

假如示波器的机壳和安全地线之间阻隔杰出,则示波器探头的屏蔽地环路就会被堵截,然后使屏蔽电流下降。可是惋惜的是,断开安全地线并不能得到杰出的阻隔作用。

对大多数示波器而言,在其内部的电源部分,都有一个0.01UF的电容把机壳同每一根沟通电源线相连,这就将其顺次衔接到地。即便没用这个电容,在电源变压器上也会有满足的寄生电容,然后在机壳和电源之间构成高频能路。

在频率高于10MHZ时,无论怎么,示波器都有满足的对地电容,所以简略地断开安全地线的办法并没有用果。

这种办法对商频仍是起作用的,可是不适用于高速数字逻辑电路。

7、在示波器探头上运用两层屏蔽。将这个两层屏蔽的外屏蔽层的一端衔接到示波器外壳,另一端衔接到电路板。示波器的探头线有必要悉数被这个两层屏蔽包裹起来。将两层屏蔽同示波器探头的接地址接到一同。在高频时,大部分屏蔽电流因为趋效应被搬运到外屏蔽层。因为探头的内层屏蔽没有电流经过,所以没有压降和噪声电压存在。这种办法听起来有悖常理,但的确起作用。两层屏蔽层能够用铝箔制造,或许剖开一根旧的RG-8电缆的外屏蔽并用它包裹住探头线。应尽量削减探头在两层屏蔽地层和探头触点之间的暴露长度,以下降环路中磁感应噪声的耦合。

假如你想自己制造一根21:1两层屏蔽探头,POMONA出售的一种BNC到两层屏蔽的转化适配器可用于此意图。将适配器的BNC插头端到示波器的BNC插座上,POMONA适配器的另一端有两层屏蔽的插孔,这个插孔能够将外层和中心层地线在内部衔接为单的BNC地线。用一般两层屏蔽插头端这个两层屏蔽电缆,并把它插到适配器。在两层屏蔽电缆的电路板端,只需将它的将层和中心焊起来即可。电阻计| 电表| 钳表| 高斯计| 电磁场测验仪| 电源供应器| 电能质量剖析仪| 多功能测验仪| 电容表| 电力剖析仪|

8、运用1:1探头,而不是10:1探头。10:1探头并不会衰减屏蔽电压,因为10:1探头使实践被测信号发生衰减,因而运用10:1探头使得屏蔽电压看起来相对大了10倍。

9、选用差分探头的计划。图2给出了完成差分丈量的正确办法。探头14接到信号点而探头2衔接到信号地。两个探头的屏蔽层在G5点衔接到一同,而且不与电路板相触摸。用一根独立的接地导线将电路板的地和示波器的地相接。只有当电路板经过其他机制没有适宜的方法同实在的地相连时,这根独立的导线才是必要的。

将示波器的输出设置为探头1的信号减去探头2的信号。这个操作需求进行小的调整才干得到比较好的作用。将两个探头暂时衔接到同一个测验信号点,然后调整两个探头的增益,使得两路信号彻底相抵消。接下来,暂时将两个探头都接到地,调查存在多少残留检测噪声。这个噪声正是咱们要战胜的,所以值得检查一下是否能抓到它。

当选用差分探头时,因为屏蔽层没有触摸任何东西,所以屏蔽电流此刻并不存在。这便是差分探头的首要优点。关于具有起浮的电路,或地线电压高于实在大地时,差分探头可能是专一的挑选。

把两个探头尽量接近,使得它们之间的磁感应检测回路的尺度最小。回路中检测到的任何磁场都会在两个探头间发生感应电压。将两个探头线双绞或绑紧,确保它们紧贴一同。

当运用一般示波器探头时,坚持接地址贴近于测验点,经过互感方法耦合进两个探头之间传感回路里的耦合噪声与一般单端探头持平。

为了到达差分作用,探头的长度和类型有必要共同。两个探头的频率呼应或推迟的不平等会导致示波器显现屏上呈现共模信号。

有些示波器供给特别的差分扩大模块和具有增益与功率呼应特性匹配的探头。一般这些模块都有特其他共模按捺特性,可是一般来说带宽太低,因而对处理调整数字问题用途不大。

差分丈量时要当心运用10*探头。要得到有用的共模按捺,与直流增益相同,高频补偿调整一定要匹配得非常好。这种方法在调整信号时几乎不适用。

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