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».
| Признак | Скорее артефакт щупа | Скорее реальный звон схемы |
|---|---|---|
| Меняется при смене провода земли на пружинку | да | нет |
| Частота звона | зависит от длины земли | зависит от схемы |
| Появляется на медленных фронтах | нет | возможен |
Как измерять правильно
- Скомпенсируйте щуп по меандру калибратора — как в ответе «Как откалибровать щуп осциллографа?».
- 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.
- 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
- 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
- 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
- Agilent Technologies. N2862A Passive Oscilloscope Probe, Data Sheet (5989-2228EN, 2005) — комплект щупа: провод земли 12 см и пружинка земли (ground spring)
Нашли ошибку?