Перейти к содержанию

Почему осциллограф показывает звон на фронтах?

Обновлено Редакция GAW

Пассивный щуп на высоких частотах — ёмкостный делитель, а провод земли с зажимом — индуктивность. Вместе они образуют последовательный колебательный контур. Быстрый фронт возбуждает его, и на экране появляется затухающий звон, которого в схеме нет. Это описано и в руководстве к щупу Tektronix P6063B, и в учебнике Tektronix «ABCs of Probes».

ПризнакСкорее артефакт щупаСкорее реальный звон схемы
Меняется при смене провода земли на пружинкуданет
Частота звоназависит от длины землизависит от схемы
Появляется на медленных фронтахнетвозможен

Как измерять правильно

  1. Скомпенсируйте щуп по меандру калибратора — как в ответе «Как откалибровать щуп осциллографа?».
  2. Для быстрых фронтов уберите провод земли с зажимом и используйте пружинку земли из комплекта щупа — например, у Agilent N2862A она лежит рядом с проводом 12 см.
  3. Касайтесь наконечником точки напрямую: Tektronix показывает, что даже 2 дюйма провода на наконечнике меняют измеренное время нарастания с 4,74 до 5,67 нс.

Наш пересчёт размеров из примеров Tektronix: штатный провод земли 6,5 дюйма — около 16,5 см, удлинённый 28 дюймов — около 71 см. Чем длиннее провод, тем больше индуктивность, тем ниже частота резонанса и тем скорее она попадает в спектр фронта.

Почему звон зависит от индуктивности, объясняет термин «индуктивность», как быстрота фронта связана со спектром — термин «время нарастания», а устройство щупа и короткая земля — термин «щуп осциллографа: 1X и 10X».

Похожие вопросы

Как отличить звон схемы от звона щупа?

Измените заземление щупа: замените провод с зажимом пружинкой или укоротите его. Звон, который появился из-за щупа, меняет частоту и амплитуду вместе с длиной земли; реальный звон схемы от способа заземления почти не зависит.

Можно ли удлинить провод земли, чтобы не переставлять зажим?

Для медленных сигналов — да, для фронтов — нет. Tektronix показывает, что с проводом 28 дюймов вместо штатных 6,5 на импульсе появляется заметный звон.

Влияет ли на звон компенсация щупа?

Плохо скомпенсированный щуп тоже искажает фронт: перекомпенсированный даёт пики сразу после фронта. Поэтому сначала компенсируют щуп по меандру калибратора, а потом разбираются со звоном.

Источники

  1. Tektronix. P6063B Passive Probe Instruction Manual (062-2928-01) — разд. Probe Grounding — пассивный щуп на высоких частотах — ёмкостный делитель; индуктивность длинного сигнального или земляного провода образует последовательный резонансный контур, который звенит, если в сигнале есть составляющие на частоте резонанса и выше; провода земли и подключения наконечника должны быть как можно короче
  2. Tektronix. ABCs of Probes, Primer (60W-6053-8, 2004) — рис. 1-9 — чем длиннее провод земли, тем больше индуктивность и вероятнее звон на быстрых импульсах; звон неизбежен, его частоту выносят за полосу сигнала короткой землёй; рис. 1-12 — отрезок провода 2 дюйма на наконечнике изменил время нарастания с 4,74 до 5,67 нс; рис. 1-13 — штатный провод земли 6,5 дюйма и удлинённый 28 дюймов: с удлинённым появляется звон
  3. Agilent Technologies. N2862A Passive Oscilloscope Probe, Data Sheet (5989-2228EN, 2005) — комплект щупа: провод земли 12 см и пружинка земли (ground spring)

Нашли ошибку?