高頻晶振信號(hào)測(cè)量為什么鱷魚接地是萬惡之源？

對(duì)于高頻信號(hào)測(cè)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(cè)對(duì)比

我們先來感受一下,探頭地線長與短其測(cè)量結(jié)果有何不同。

以晶振信號(hào)測(cè)量為例,如圖1所示為常規(guī)的鱷魚線接地測(cè)量方法,可看到信號(hào)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(cè)量方法,波形端正不少,顯然資深工程師的方法沒錯(cuò)。

圖1 常規(guī)(鱷魚線)測(cè)量方法(錯(cuò)誤)

圖2 短地(彈簧地)測(cè)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”那證據(jù)在哪呢?

且看圖解,如圖3所示為示波器使用探頭進(jìn)行信號(hào)測(cè)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(cè)試設(shè)備;被測(cè)量信號(hào)等效為具有一定內(nèi)阻與工作負(fù)載的源。

圖3 理論測(cè)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(cè)量方法就會(huì)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(cè)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(cè)量用圖3所示模型分析;長地線(鱷魚線)測(cè)量用圖4所示模型分析。

可以發(fā)現(xiàn),長地線測(cè)量對(duì)應(yīng)的時(shí)域響應(yīng),其特征和我們前面常規(guī)(鱷魚線)測(cè)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(huì)在快沿脈沖上產(chǎn)生明顯過沖減幅振蕩。因此測(cè)量高頻信號(hào)時(shí),探頭接地線越短越好。

總結(jié)

高頻信號(hào)測(cè)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。