淺談鱷魚地線對高頻信號測試的影響

對于高頻信號測量時(shí)，探頭的鱷魚接地線是萬惡之源，無論多好的儀器都無法發(fā)揮價(jià)值，這是為什么呢?

1、高頻晶振實(shí)測對比

我們先來感受一下，探頭地線長與短其測量結(jié)果有何不同。

以晶振信號測量為例，如圖1所示為常規(guī)的鱷魚線接地測量方法，可看到信號過沖嚴(yán)重伴隨振蕩，和想像中的方波不一樣。而圖2所示的短地線彈簧接地測量方法，波形端正不少，顯然資深工程師的方法沒錯。

圖1 常規(guī)(鱷魚線)測量方法(錯誤)

圖2 短地(彈簧地)測量方法(正確)

2、核心區(qū)別：電感

種種跡象表明兇手就是“地線”

如圖3所示為示波器使用探頭進(jìn)行信號測量理論上的等效模型。探頭與示波器組成具有一定輸入電阻和輸入電容的測試設(shè)備;被測量信號等效為具有一定內(nèi)阻與工作負(fù)載的源。

圖3 理論測量等效模型

由于地線是一根導(dǎo)線，因此它有一定數(shù)量的分布式電感，線越長電感則越大。常規(guī)的測量方法就會由鱷魚線引入分布式感，此時(shí)它的等效模型如圖4所示的LG電感，這一電感將與探頭電容相互影響，在LG和CP值確定的某個(gè)頻點(diǎn)上形成諧振，導(dǎo)致減幅振蕩現(xiàn)象的產(chǎn)生。

圖4 長地線(鱷魚線)測量等效模型

諧振點(diǎn)在頻域及時(shí)域的影響如表1中所列圖示。其中短地線(彈簧地)測量用圖3所示模型分析;長地線(鱷魚線)測量用圖4所示模型分析。

可以發(fā)現(xiàn)，長地線測量對應(yīng)的時(shí)域響應(yīng)，其特征和我們前面常規(guī)(鱷魚線)測量的波形相似，也驗(yàn)證了理論分析的正確性。

探頭地線在電路中增加了分布電感;地線越長，電感越大，與探頭的電容形成諧振頻點(diǎn)，會在快沿脈沖上產(chǎn)生明顯過沖減幅振蕩。因此測量高頻信號時(shí)，探頭接地線越短越好。

所以，高頻信號測量時(shí)不能只盯著儀器，一定要留意地線，越短越好。寧可自己焊一段短的導(dǎo)線，您也千萬別用鱷魚地線。

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審核編輯：湯梓紅