示波器對屏蔽線上的信號是如何響應

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

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1中，通過屏蔽線電阻R屏蔽的屏蔽線電流產生了壓降V屏蔽。探頭電纜的中心導體，也就是傳感線，沒有傳導屏蔽電流，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生的，還是由屏蔽電流產生的。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，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。這是因為屏蔽層導體和中心導體之間是磁耦合。流過屏蔽環(huán)路的電流產生的任何變化的磁場，都共同環(huán)繞于屏蔽導體和中心導體，在兩個導體上感應出相同的電壓。感應電壓在兩個導線上同時存在，而電阻壓降只出現在屏蔽線上。

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、現在將示波器探頭邊到測試電路的邏輯地，此時應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備的數字系統(tǒng)帶來麻煩。設備中巨大的60HZ交流電流會在數字邏輯地上感應出電壓，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。

如果旁路導體同探頭線一樣長，則并不存在任何足夠大直徑的導體能夠使問題得到改善(電感隨直徑的對數的變化而改變)。如果旁路導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。它切斷電源，很可能在關鍵時刻保護了你的生命。