避免檢測到來自探頭外殼電流的信號的方法

示波器探頭都有兩根導(dǎo)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(yīng)。這一節(jié)里分析示波器對屏蔽線上的信號是如何響應(yīng)的。

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電流。在圖3.17中，通過屏蔽線電阻R屏蔽的屏蔽線電流產(chǎn)生了壓降V屏蔽。探頭電纜的中心導(dǎo)體，也就是傳感線，沒有傳導(dǎo)屏蔽電流，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探頭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(yīng)，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(dǎo)體和中心導(dǎo)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(dǎo)體和中心導(dǎo)體，在兩個導(dǎo)體上感應(yīng)出相同的電壓。感應(yīng)電壓在兩個導(dǎo)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(yīng)回路的磁感檢測電壓。

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，此時磁場檢測電壓減到接近于零。

4、現(xiàn)在將示波器探頭邊到測試電路的邏輯地，此時應(yīng)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(shè)備的數(shù)字系統(tǒng)帶來麻煩。設(shè)備中巨大的60HZ交流電流會在數(shù)字邏輯地上感應(yīng)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種方法來克服它。

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方法并不現(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。這種方法通常并不實用，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(dǎo)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(dǎo)體同探頭線一樣長，則并不存在任何足夠大直徑的導(dǎo)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(dǎo)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(nèi)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(shè)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(guān)。它切斷電源，很可能在關(guān)鍵時刻保護了你的生命。

盡管如此，你還是應(yīng)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(nèi)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。

7、在示波器探頭上使用雙重屏蔽。將這個雙重屏蔽的外屏蔽層的一端連接到示波器外殼，另一端連接到電路板。示波器的探頭線必須全部被這個雙重屏蔽包裹起來。將雙重屏蔽同示波器探頭的接地點接到一起。在高頻時，大部分屏蔽電流由于趨效應(yīng)被轉(zhuǎn)移到外屏蔽層。因為探頭的內(nèi)層屏蔽沒有電流通過，所以沒有壓降和噪聲電壓存在。這種方法聽起來有悖常理，但確實起作用。雙重屏蔽層可以用鋁箔制作，或者剖開一根舊的RG-8電纜的外屏蔽并用它包裹住探頭線。應(yīng)盡量減少探頭在雙重屏蔽地層和探頭觸點之間的裸露長度，以降低環(huán)路中磁感應(yīng)噪聲的耦合。