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避免檢測到來自探頭外殼電流的信號的方法

作者: 時間:2011-12-24 來源:網(wǎng)絡 收藏

示波器都有兩根導線,一根用于連接測試電路與示波器的垂直放大器(稱為傳感線)另一根用于連接示波器機殼地和本地電路的數(shù)字邏輯地(稱為屏蔽線)。通常,我們只需要考慮示波器對傳感線電壓的響應。這一節(jié)里分析示波器對屏蔽線上的信號是如何響應的。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/194582.htm

示波器的機殼地和邏輯地之間的任何電壓差都可以在屏蔽線中引起。在圖3.17中,通過屏蔽線電阻R屏蔽的屏蔽線產(chǎn)生了壓降V屏蔽。電纜的中心導體,也就是傳感線,沒有傳導屏蔽,因此它上面并沒有壓降。

當傳感線和屏蔽線都連接到工作電路的地時,兩條線上的不同壓降會在示波器的垂直放大器上反映兩者的電壓差。我們無從知道這個電壓差是由電纜遠端的實際信號產(chǎn)生的,還是由屏蔽電流產(chǎn)生的。雖然我們希望示波器顯示無電壓,它可顯示的就是屏蔽電壓。

示波器對屏蔽電壓的響應,就好像它是一個真正的信號一樣。

屏蔽電壓與屏蔽線電阻成正比,而不是與屏蔽線的電感成正比。這是因為屏蔽層導體和中心導體之間是磁耦合。流過屏蔽環(huán)路的電流產(chǎn)生的任何變化的磁場,都共同環(huán)繞于屏蔽導體和中心導體,在兩個導體上感應出相同的電壓。感應電壓在兩個導線上同時存在,而電阻壓降只出現(xiàn)在屏蔽線上。

屏蔽電壓很容易觀察到:

1、將示波器的探頭觸點和地線連接起來。

2、將探頭在工作電路附近移動,面不接觸任何東西,此時只能看到來自探頭號感應回路的磁感電壓。

3、將探頭的灑端用鋁箔裹上,將探測觸點直接同探頭的金屬接地護套短接,此時磁場電壓減到接近于零。

4、現(xiàn)在將示波器探頭邊到測試電路的邏輯地,此時應該看到的僅有屏蔽線上的電壓。如果屏蔽電壓很小,則可以忽略。

屏蔽噪聲會給控制大功率設備的數(shù)字系統(tǒng)帶來麻煩。設備中巨大的60HZ交流電流會在數(shù)字邏輯地上感應出電壓,這反過來造成了屏蔽噪聲。如果是屏蔽電壓帶來的麻煩,可以用9種來克服它。

1、降低屏蔽電阻。如果探頭是買來的,那么這一點就比較難辦。如果用自制的同軸電纜探頭,那么選用粗一些的同軸電纜。從RG-174改到RG-58,或從RG-58改到RG-8。較粗同軸電纜的硬度問題使得這種并不現(xiàn)實,但它解決了儀器裝備的問題。

2、在示波器和邏輯地之間加入旁路阻抗。這使得噪聲電流大部分流過旁路阻抗,而少量的電流流過屏蔽線。這種通常并不實用,特別是對高頻。從測試電路板上選取一個良好的接地點,通過電感足夠低的導體連接到示波器的地,以獲得明顯改善,這幾乎是不可能的。

如果旁路導體同探頭線一樣長,則并不存在任何足夠大直徑的導體能夠使問題得到改善(電感隨直徑的對數(shù)的變化而改變)。如果旁路導體比示波器探頭線的長度短得多,倒是有可能會起作用。

3、將測試電路板斷電,或者部分斷電。這種方法僅在測試局部電路時有效。如果你懷疑問題來自屏蔽電流器聲,這是一種好的試驗方法。這可以用于確定噪聲是由測試電路產(chǎn)生的,還是由于別的干擾源造成的。

4、在屏蔽回路中串接大電感,用一個大的高頻磁芯,將探頭圍繞它纏繞5到10圈。這將增大探頭屏蔽層的電感,從而減小電流,這種方法在100KHZ~10MHZ范圍內效果較好。在100KHZ以下,需要用很大的電感才能使問題得到改善。在10MHZ以上,磁芯的效果會降低。

5、重新設計電路板,以降低電磁場輻射。將兩層板變成四層板,加入完整地平面。減少電磁場射是降低地平面產(chǎn)生噪聲電壓傾向首要方法。

6、斷開示波器的安全地線。斷開示波器的安全地線使示波器的交流電源系統(tǒng)的安全特性失效。一旦示波器電源系統(tǒng)的供電部分同機殼相連,示波器的機殼變?yōu)榻油?10V供電電壓,這是非安全電壓。通常,如果發(fā)生故障,安全地線將大部分交流電源的電流旁路到大地,并觸發(fā)電路的斷路保護開關。它切斷電源,很可能在關鍵時刻保護了你的生命。

盡管如此,你還是應該了解將安全地線斷開對高頻信號具有什么效果。

如果示波器的機殼和安全地線之間隔離良好,則示波器探頭的屏蔽地環(huán)路就會被切斷,從而使屏蔽電流降低。然而遺憾的是,斷開安全地線并不能得到良好的隔離效果。

對大多數(shù)示波器而言,在其內部的電源部分,都有一個0.01UF的電容把機殼同每一根交流電源線相連,這就將其依次連接到地。即使沒用這個電容,在電源變壓器上也會有足夠的寄生電容,從而在機殼和電源之間形成高頻能路。

在頻率高于10MHZ時,無論如何,示波器都有足夠的對地電容,所以簡單地斷開安全地線的方法并沒有效果。

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關鍵詞: 檢測 電流 方法 探頭

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