示波器操作人員有時會發(fā)現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象:使用探頭探測信號時,被測信號上下跳動,,波形不正常,,如果使用余暉顯示,則波形糊成一團,,如下圖所示:
圖一 糊住的波形
通常這種情況下,,測試人員會懷疑是觸發(fā)的問題,但當上下調(diào)節(jié)觸發(fā)電平時,,波形位置會隨著觸發(fā)電平的變化:如觸發(fā)電平調(diào)高,,則波形的位置上升,,觸發(fā)電平調(diào)低,波形位置又降低,,如下圖所示:
圖二 調(diào)高觸發(fā)電平,,波形位置上升
圖三 調(diào)低觸發(fā)電平,波形位置下降
如果您在工作中也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象,,則很大的可能是:您的測試存在接地不良的情況,。更準確地說是:您測試系統(tǒng)的信號回流路徑過長。
我們都知道,,從信號發(fā)送器流出的信號,,都會最終流回發(fā)送器。單端信號的“地”是信號的回流路徑,;而差分信號的回流路徑比較復(fù)雜一些,,差分對的正負端是依靠公共的參考來回流的。所以在測試中,,如果單端探頭的地線沒有有效連接,;或差分探頭的正負端中的任何一端沒有有效連接,以及示波器的參考“地”沒有能和被測件的地連接,,則通過探頭饋入示波器的信號就無法通過正常的路徑回流,,而必須經(jīng)過供電設(shè)備(如開關(guān)電源、電力網(wǎng)絡(luò)等)回流,,因而受到供電設(shè)備的影響,,從而可能出現(xiàn)上面幾幅圖的情況。
在上圖的例子中,,當我們把時基增大到10mS/div的時候,,看到如下圖形,發(fā)現(xiàn)信號有明顯的周期性,,簡單地使用光標測量,,發(fā)現(xiàn)周期為20ms左右,則可以大致確定信號受到了工頻的干擾,。在一些復(fù)雜干擾的實例中,,測試人員可以使用示波器的FFT工具來查找干擾的來源,以確定是否是接地不良帶來的工頻干擾或開關(guān)電源干擾,。
圖四 信號受到干擾后的輪廓
發(fā)現(xiàn)問題以后,,重新接好地線,波形恢復(fù)正常,,原來這是一個10MHz左右的時鐘信號,。問題解決,如下圖所示:
圖五 正確的信號
小結(jié):這是一個測試中常見的小問題,,有經(jīng)驗的工程師都可以很容易地解決,。就這個小問題,,測試人員可以注意以下細節(jié):
l 使用探頭測試時,一定要注意信號回流路徑,,如果發(fā)現(xiàn)波形上下跳動,,就需要考慮接是否是接地線異常;
l 信號回流路徑盡可能短,;或者如果考慮地線和信號線形成的一個閉合面,,這個面的面積需要盡可能小,;
l 測試準備工作中,,單端探頭測試時可以使用接地線(帶鱷魚夾或香蕉頭的導線)將被測信號的參考點與示波器的外殼(也就是示波器的“地”)連接起來;差分探頭測試時應(yīng)該將示波器和被測設(shè)備共地,。如果示波器和被測設(shè)備使用同一個接地良好的電源插線板,,則這一步一般可以省去。浮地測試等情況比較復(fù)雜,,應(yīng)具體情況具體分析,;
l 地線未能可靠連接或差分探頭一端懸空的情況在高壓、浮地測試中十分危險,,應(yīng)嚴格避免,。即使在普通差分信號的測試中,如果差分探頭一端懸空,,當被測信號的差模電壓+共模電壓超過了差分探頭的差模測試范圍,,也可能損壞探頭;