示波器測(cè)量的一個(gè)常見小問(wèn)題——不良接地時(shí)的電源干擾

示波器操作人員有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)現(xiàn)象：使用探頭探測(cè)信號(hào)時(shí)，被測(cè)信號(hào)上下跳動(dòng)，波形不正常，如果使用余暉顯示，則波形糊成一團(tuán)，如下圖所示：

通常這種情況下，測(cè)試人員會(huì)懷疑是觸發(fā)的問(wèn)題，但當(dāng)上下調(diào)節(jié)觸發(fā)電平時(shí)，波形位置會(huì)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：

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(cè)試存在接地不良的情況。更準(zhǔn)確地說(shuō)是：您測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)回流路徑過(guò)長(zhǎng)。

我們都知道，從信號(hào)發(fā)送器流出的信號(hào)，都會(huì)最終流回發(fā)送器。單端信號(hào)的“地”是信號(hào)的回流路徑；而差分信號(hào)的回流路徑比較復(fù)雜一些，差分對(duì)的正負(fù)端是依靠公共的參考來(lái)回流的。所以在測(cè)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(fù)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(cè)件的地連接，則通過(guò)探頭饋入示波器的信號(hào)就無(wú)法通過(guò)正常的路徑回流，而必須經(jīng)過(guò)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(dāng)我們把時(shí)基增大到10mS/div的時(shí)候，看到如下圖形，發(fā)現(xiàn)信號(hào)有明顯的周期性，簡(jiǎn)單地使用光標(biāo)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)周期為20ms左右，則可以大致確定信號(hào)受到了工頻的干擾。在一些復(fù)雜干擾的實(shí)例中，測(cè)試人員可以使用示波器的FFT工具來(lái)查找干擾的來(lái)源，以確定是否是接地不良帶來(lái)的工頻干擾或開關(guān)電源干擾。

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以后，重新接好地線，波形恢復(fù)正常，原來(lái)這是一個(gè)10MHz左右的時(shí)鐘信號(hào)。問(wèn)題解決，如下圖所示：

小結(jié)：這是一個(gè)測(cè)試中常見的小問(wèn)題，有經(jīng)驗(yàn)的工程師都可以很容易地解決。就這個(gè)小問(wèn)題，測(cè)試人員可以注意以下細(xì)節(jié)：

使用探頭測(cè)試時(shí)，一定要注意信號(hào)回流路徑，如果發(fā)現(xiàn)波形上下跳動(dòng)，就需要考慮接是否是接地線異常；信號(hào)回流路徑盡可能短；或者如果考慮地線和信號(hào)線形成的一個(gè)閉合面，這個(gè)面的面積需要盡可能小；測(cè)試準(zhǔn)備工作中，單端探頭測(cè)試時(shí)可以使用接地線（帶鱷魚夾或香蕉頭的導(dǎo)線）將被測(cè)信號(hào)的參考點(diǎn)與示波器的外殼（也就是示波器的“地”）連接起來(lái)；差分探頭測(cè)試時(shí)應(yīng)該將示波器和被測(cè)設(shè)備共地。如果示波器和被測(cè)設(shè)備使用同一個(gè)接地良好的電源插線板，則這一步一般可以省去。浮地測(cè)試等情況比較復(fù)雜，應(yīng)具體情況具體分析；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(cè)試中十分危險(xiǎn)，應(yīng)嚴(yán)格避免。即使在普通差分信號(hào)的測(cè)試中，如果差分探頭一端懸空，當(dāng)被測(cè)信號(hào)的差模電壓+共模電壓超過(guò)了差分探頭的差模測(cè)試范圍，也可能損壞探頭；