電源接地不良對示波器測試產(chǎn)生的干擾問(wèn)題

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

圖一 糊住的波形

通常這種情況下，測試人員會(huì )懷疑是觸發(fā)的問(wèn)題，但當上下調節觸發(fā)電平時(shí)，波形位置會(huì )隨著(zhù)觸發(fā)電平的變化：如觸發(fā)電平調高，則波形的位置上升，觸發(fā)電平調低，波形位置又降低，如下圖所示：

圖二 調高觸發(fā)電平，波形位置上升

圖三 調低觸發(fā)電平，波形位置下降

如果您在工作中也發(fā)現類(lèi)似現象，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(shuō)是：您測試系統的信號回流路徑過(guò)長(cháng)。
我們都知道，從信號發(fā)送器流出的信號，都會(huì )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雜一些，差分對的正負端是依靠公共的參考來(lái)回流的。所以在測試中，如果單端探頭的地線(xiàn)沒(méi)有有效連接；或差分探頭的正負端中的任何一端沒(méi)有有效連接，以及示波器的參考“地”沒(méi)有能和被測件的地連接，則通過(guò)探頭饋入示波器的信號就無(wú)法通過(guò)正常的路徑回流，而必須經(jīng)過(guò)供電設備（如開(kāi)關(guān)電源、電力網(wǎng)絡(luò )等）回流，因而受到供電設備的影響，從而可能出現上面幾幅圖的情況。
在上圖的例子中，當我們把時(shí)基增大到10mS/div的時(shí)候，看到如下圖形，發(fā)現信號有明顯的周期性，簡(jiǎn)單地使用光標測量，發(fā)現周期為20ms左右，則可以大致確定信號受到了工頻的干擾。在一些復雜干擾的實(shí)例中，測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(kāi)關(guān)電源干擾。

圖四 信號受到干擾后的輪廓
發(fā)現問(wèn)題以后，重新接好地線(xiàn)，波形恢復正常，原來(lái)這是一個(gè)10MHz左右的時(shí)鐘信號。問(wèn)題解決，如下圖所示：

圖五 正確的信號
小結：這是一個(gè)測試中常見(jiàn)的小問(wèn)題，有經(jīng)驗的工程師都可以很容易地解決。就這個(gè)小問(wèn)題，測試人員可以注意以下細節：
l 使用探頭測試時(shí)，一定要注意信號回流路徑，如果發(fā)現波形上下跳動(dòng)，就需要考慮接是否是接地線(xiàn)異常；
l 信號回流路徑盡可能短；或者如果考慮地線(xiàn)和信號線(xiàn)形成的一個(gè)閉合面，這個(gè)面的面積需要盡可能??；
l 測試準備工作中，單端探頭測試時(shí)可以使用接地線(xiàn)（帶鱷魚(yú)夾或香蕉頭的導線(xiàn)）將被測信號的參考點(diǎn)與示波器的外殼（也就是示波器的“地”）連接起來(lái)；差分探頭測試時(shí)應該將示波器和被測設備共地。如果示波器和被測設備使用同一個(gè)接地良好的電源插線(xiàn)板，則這一步一般可以省去。浮地測試等情況比較復雜，應具體情況具體分析；
l 地線(xiàn)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(guò)了差分探頭的差模測試范圍，也可能損壞探頭；