示波器测量中常见的问题之接地时电源干扰

访客:17394  发表于:2014-04-28 15:27:51

  在使用泰克示波器操作人员有时会发现这样一个现象:使用探头探测信号时,被测信号上下跳动,波形不正常,如果使用余晖显示,则波形糊成一团,如下图所示:

糊住的波形
图一 糊住的波形

通常这种情况下,测试人员会怀疑是触发的问题,但当上下调节触发电平时,波形位置会随着触发电平的变化:如触发电平调高,则波形的位置上升,触发电平调低,波形位置又降低,如下图所示:调高触发电平,波形位置上升

图二 调高触发电平,波形位置上升

调低触发电平,波形位置下降

图三 调低触发电平,波形位置下降

如果您在工作中也发现类似现象,则很大的可能是:您的测试存在接地不良的情况。更准确地说是:您测试系统的信号回流路径过长。

我们都知道,从信号发送器流出的信号,都会最终流回发送器。单端信号的“地”是信号的回流路径;而差分信号的回流路径比较复杂一些,差分对的正负端是依靠 公共的参考来回流的。所以在测试中,如果单端探头的地线没有有效连接;或差分探头的正负端中的任何一端没有有效连接,以及示波器的参考“地”没有能和被测 件的地连接,则通过探头馈入示波器的信号就无法通过正常的路径回流,而必须经过供电设备(如开关电源、电力网络等)回流,因而受到供电设备的影响,从而可 能出现上面几幅图的情况。

在上图的例子中,当我们把时基增大到10mS/div的时候,看到如下图形,发现信号有明显的周期性,简单地使用光标测量,发现周期为20ms左右,则可 以大致确定信号受到了工频的干扰。在一些复杂干扰的实例中,测试人员可以使用示波器的FFT工具来查找干扰的来源,以确定是否是接地不良带来的工频干扰或 开关电源干扰

信号受到干扰后的轮廓

图四 信号受到干扰后的轮廓

发现问题以后,重新接好地线,波形恢复正常,原来这是一个10MHz左右的时钟信号。问题解决,如下图所示:

正确的信号

图五   正确的信号

小结:这是一个测试中常见的小问题,有经验的工程师都可以很容易地解决。就这个小问题,测试人员可以注意以下细节:

使用探头测试时,一定要注意信号回流路径,如果发现波形上下跳动,就需要考虑接是否是接地线异常;

信号回流路径尽可能短;或者如果考虑地线和信号线形成的一个闭合面,这个面的面积需要尽可能小;

测试准备工作中,单端探头测试时可以使用接地线(带鳄鱼夹或香蕉头的导线)将被测信号的参考点与示波器的外壳(也就是示波器的“地”)连接起来;差分探头 测试时应该将示波器和被测设备共地。如果示波器和被测设备使用同一个接地良好的电源插线板,则这一步一般可以省去。浮地测试等情况比较复杂,应具体情况具 体分析;

地线未能可靠连接或差分探头一端悬空的情况在高压、浮地测试中十分危险,应严格避免。即使在普通差分信号的测试中,如果差分探头一端悬空,当被测信号的差模电压+共模电压超过了差分探头的差模测试范围,也可能损坏探头。

本文来自:http://www.terjin.cn/article-9.html

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