地线对示波器探头的影响

在进行参考接地的测量时，必需有两条到被测电路或被测器件的连接。一条连接通过探头完成，探头传感被测的其它参数的电压。另一条必需的连接是通过示波器返回接地，连回到被测电路上。为完成测量电流通路，必需实现接地回路。

在被测电路和示波器插入同一个电源插座电路中时，电力电路的公共电位提供了一条接地回路。通过电源接地的这条信号回路一般是间接的，长度很长。结果，不能像干净的低电感接地回路那样依赖这条信号回路。

一般来说，在进行任何类型的示波器测量时，应使用最短的接地路径。最终的接地系统是一个在线 ECB ( 蚀刻电路板 ) 到探头头部适配器，如图 1所示。ECB适配器允许把探头尖端直接插入电路测试点中，适配器的外桶应与探头头部的接地环形成直接的、短的接地接触。

图1. ECB 到探头头部适配器

对关键幅度和定时测量，建议电路板设计中对已建立的测试点包括 ECB/ 探头头部适配器。这不仅清楚地表明测试点位置，而且保证了可以最好地连接测试点，实现最可靠的示波器测量。

遗憾的是，ECB/ 探头头部适配器并不能适用于许多通用的测量环境。典型的测试方法是使用短地线夹到被测电路中的接地点上，而不是使用适配器。这要方便得多，因为您可以迅速在被测电路中点到点移动探头。此外，大多数探头制造商与探头一起提供的短地线也为大多数测量环境提供了足够的接地回路。

但是，最好了解不正确的接地可能导致的问题。为了解这一点，注意图 2中所示的等效电路中有一个与地线相关的电感 (L)。这一地线电感会随着导线长度提高而提高。

图2. 连接到信号源上普通无源探头的等效电路

另外，注意地线 L 和 Cin 形成了一条串联谐振电路，其中只有 Rin 用于阻尼。在这一串联谐振电路遇到脉冲时，它会振铃。不仅会出现振铃，而且地线 L 过高会限制到 Cin 的电荷电路，从而限制脉冲的上升时间。

如果不使用数学公式，在被快速脉冲激励时，6 英寸地线的 11 pF 无源探头会以 140 MHz 的频率振铃。在 100 MHz 示波器中，这个振铃要远远超过示波器的带宽，根本就看不到。但在使用速度更快的示波器时，如 200 MHz，地线感应的振铃很好地落在示波器的带宽范围内，在脉冲的显示屏中非常明显。

如果在脉冲显示屏上看到振铃，应试着缩短地线的长度。地线越短，电感越小，导致的振铃频率越高。如果在脉冲显示屏上看到振铃频率变化，可以确定其与地线有关。进一步缩短地线应能够把振铃的频率移动到示波器的带宽之上，从而最大限度地降低其对测量的影响。如果在改变地线长度时振铃没有变化，那么振铃可能会感应到被测电路中。

图3. 地线长度和放置可能会明显影响测量

图3进一步说明了地线感应的振铃。在图3a中，使用了匹配的示波器 / 探头组合，来采集快速转换。使用的地线是标准的 6.5 英寸探头接地夹，它连接到测试点附近的公共电位上。

在图3b中，采集了相同的脉冲转换。但这次我们使用 28 英寸地线夹延长了探头的标准地线。例如，可以使用这一延长的地线，而不必每次在大型系统中探测不同的点时都移动地线夹。遗憾的是，这种作法加长了接地环路，可以导致严重的振铃，如图3b所示。

图3c说明了延长接地环路的其它变通方案的结果。在这种情况下，根本没有连接探头的地线，而是从示波器机箱共用的电路敷设了一条 28 英寸夹线。这产生了一条不同的、但明显更长的接地环路，得到频率更低的振铃，如图3c所示。

从图3中的实例可以看出，接地方法明显对测量质量有着巨大的影响。具体地说，探头地线必需尽可能短、尽可能直。

审核编辑 黄宇