示波器地、大地、電源地！地線變火線？地線接不好，著火跑不了！

原文來自微信公眾號：工程師看海

作為一名硬件工程師，理解地的概念是至關(guān)重要的，這會影響到我們系統(tǒng)的穩(wěn)定性、測試的精確性，本節(jié)從信號源、示波器、生理信號采集等角度解讀地的概念，加深對地的理解。

信號源和示波器是我們常用的設(shè)備，一個最簡單的操作是用信號源產(chǎn)生一個信號，用示波器來采集這個信號，這個簡單的過程就可以幫助我們理解地的概念。下圖是信號源、示波器與地的連接示意圖，信號源和示波器的探頭有兩根線，一根是信號線、另一跟是地線，構(gòu)成了單端信號的傳輸方式，信號源與示波器的電源插頭都是3引腳的220V插頭，有地線、零線和火線3個引腳，當(dāng)他們插在3頭插座時，3頭插座有一個地線，將信號源的地、示波器的地與大地連接在了一起，此時信號源與示波器探頭上的地線即使不連接，示波器也能夠采集到信號源的信號。

在第二行的圖中，使用了兩引腳的插座，插座上雖然用3引腳的孔，但是地孔上并沒有導(dǎo)線連接，因此即使信號源和示波器插到這種2孔插排上，他們的地也沒有做的共地。這種情況下為了做到共地，就需要把信號源探頭地線和示波器探頭地線連接到一起，共地后才能正常采集信號。

接下來介紹人體生理電信號采集過程中涉及到的地概念，人體除了攜帶我們想要采集的生理信號外，人體也攜帶了我們不想要的共模信號，下圖左邊的圖示意了這個流程，人體和采集系統(tǒng)的地之間存著著電位差，這個電位差Vcm沿著導(dǎo)聯(lián)（信號采集電纜）傳輸?shù)讲杉到y(tǒng)構(gòu)成共模干擾。系統(tǒng)的共模抑制比是有限的，影響系統(tǒng)采集的信噪比。

下面例子是用采集卡采集功放的電流，電路連接錯誤導(dǎo)致電路燒毀。圖(a)是采集卡測電流的示意圖，大功率的功放驅(qū)動負(fù)載，用采集卡測量串聯(lián)電阻的電壓，進(jìn)而測量功放的輸出電流，采集卡是單端采集模式，有兩個通道，當(dāng)按照(a)連接電路后，圖中的紅色導(dǎo)線發(fā)熱嚴(yán)重最終燒毀。這是因為采集卡和功放都是3頭的插頭，連接了接地插排，二者的地在插座處形成了共地，(a)中Ch1有信號線和地線，當(dāng)?shù)鼐€連接到電阻一邊時，是相當(dāng)于把電阻的這一邊接地了，把功放短路，短路電流路徑見(a)中的虛線箭頭。想要正確測量功放輸出電流波形有多種方法。

(b)中是用兩個通道，按照單端采集方式分別采集電阻兩端的電壓，然后用Ch1的電壓減Ch2的電壓就是電阻兩端的電壓。(c)是把電阻放在低邊，電阻和負(fù)載是串聯(lián)關(guān)系，用采集卡的一個通道測量經(jīng)過電阻的電壓就可以了。(d)是使用差分采集方式，這種方式的采集精度更高，如果把電阻放在靠近地的低邊檢測，實現(xiàn)起來更容易，手機電池電量計很多就是放在低邊檢測電流。

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審核編輯：湯梓紅