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示波器測(cè)量常見(jiàn)問(wèn)題—不良接地時(shí)的電源干擾

   2013年04月10日 11:38  
  示波器操作人員有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)現(xiàn)象:使用探頭探測(cè)信號(hào)時(shí),被測(cè)信號(hào)上下跳動(dòng),波形不正常,如果使用余暉顯示,則波形糊成一團(tuán),如下圖所示:
  
  圖一糊住的波形
  
  通常這種情況下,測(cè)試人員會(huì)懷疑是觸發(fā)的問(wèn)題,但當(dāng)上下調(diào)節(jié)觸發(fā)電平時(shí),波形位置會(huì)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(cè)試存在接地不良的情況。更準(zhǔn)確地說(shuō)是:您測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)回流路徑過(guò)長(zhǎng)。
  
  我們都知道,從信號(hào)發(fā)送器流出的信號(hào),都會(huì)zui終流回發(fā)送器。單端信號(hào)的“地”是信號(hào)的回流路徑;而差分信號(hào)的回流路徑比較復(fù)雜一些,差分對(duì)的正負(fù)端是依靠公共的參考來(lái)回流的。所以在測(cè)試中,如果單端探頭的地線沒(méi)有有效連接;或差分探頭的正負(fù)端中的任何一端沒(méi)有有效連接,以及示波器的參考“地”沒(méi)有能和被測(cè)件的地連接,則通過(guò)探頭饋入示波器的信號(hào)就無(wú)法通過(guò)正常的路徑回流,而必須經(jīng)過(guò)供電設(shè)備(如開(kāi)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(shí)基增大到10mS/div的時(shí)候,看到如下圖形,發(fā)現(xiàn)信號(hào)有明顯的周期性,簡(jiǎn)單地使用光標(biāo)測(cè)量,發(fā)現(xiàn)周期為20ms左右,則可以大致確定信號(hào)受到了工頻的干擾。在一些復(fù)雜干擾的實(shí)例中,測(cè)試人員可以使用示波器的FFT工具來(lái)查找干擾的來(lái)源,以確定是否是接地不良帶來(lái)的工頻干擾或開(kāi)關(guān)電源干擾
  
  圖四信號(hào)受到干擾后的輪廓
  
  發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以后,重新接好地線,波形恢復(fù)正常,原來(lái)這是一個(gè)10MHz左右的時(shí)鐘信號(hào)。問(wèn)題解決,如下圖所示:
  
  圖五正確的信號(hào)
  
  小結(jié):這是一個(gè)測(cè)試中常見(jiàn)的小問(wèn)題,有經(jīng)驗(yàn)的工程師都可以很容易地解決。就這個(gè)小問(wèn)題,測(cè)試人員可以注意以下細(xì)節(jié):
  
  l使用探頭測(cè)試時(shí),一定要注意信號(hào)回流路徑,如果發(fā)現(xiàn)波形上下跳動(dòng),就需要考慮接是否是接地線異常;
  
  l信號(hào)回流路徑盡可能短;或者如果考慮地線和信號(hào)線形成的一個(gè)閉合面,這個(gè)面的面積需要盡可能??;
  
  l測(cè)試準(zhǔn)備工作中,單端探頭測(cè)試時(shí)可以使用接地線(帶鱷魚(yú)夾或香蕉頭的導(dǎo)線)將被測(cè)信號(hào)的參考點(diǎn)與示波器的外殼(也就是示波器的“地”)連接起來(lái);差分探頭測(cè)試時(shí)應(yīng)該將示波器和被測(cè)設(shè)備共地。如果示波器和被測(cè)設(shè)備使用同一個(gè)接地良好的電源插線板,則這一步一般可以省去。浮地測(cè)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(cè)試中十分危險(xiǎn),應(yīng)嚴(yán)格避免。即使在普通差分信號(hào)的測(cè)試中,如果差分探頭一端懸空,當(dāng)被測(cè)信號(hào)的差模電壓+共模電壓超過(guò)了差分探頭的差模測(cè)試范圍,也可能損壞探頭;

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