Wie verhindert die niedrige Induktivität kurzer Erdungsclip-Sonden Störungen?

Unten finden Sie Fotos von zwei Zielfernrohrsonden mit unterschiedlichen Erdungscliplängen:

Ich habe gelesen, dass die kürzere Masse verwendet wird, um die Induktivität der Sondenerdungsleitung zu minimieren.

Aber wofür hilft das? Was passiert, wenn die Induktivität der Erdungsleitung niedrig ist? Welche Art von Interferenz verhindert es?

Es verhindert keine Interferenzen . Es verhindert die Erdungsimpedanz.

Stellen Sie sich einfach einen Induktor in Reihe mit Ihrer Masseverbindung vor: Dieser fungiert als Tiefpassfilter. Hochgeschwindigkeitsströme können also nicht geerdet werden, und für diese scheint Ihr Instrument zu schweben .

Ich wurde eingeladen, beim Debuggen eines Schaltregler-IC mitzuwirken. Problem war "zwei Arten von Schwingungen".

Ich fragte nach der Frequenz der Schwingung und die Antwort war 80 MHz.

Ich fragte "wie lang ist die Erdungsleitung des Zielfernrohrs" mit der Antwort "Die üblichen 6 oder 8 Zoll".

Ich erklärte: "Die Resonanzfrequenz von 200 nH (8") Gnd-Lead-Scope-Sonde mit 15 pF Eingangskapazität beträgt etwa 90 MHz.

Es stellte sich heraus, dass der Siliziumdesigner in seiner früheren IC-Arbeit LDOs herausgekurbelt hatte und nie schnelle transiente Sondierungsmethoden erlernen musste. Hier lernte er das Klingeln der Zielfernrohrsonde kennen.

Die andere Form von Oszillation / Rauschen / seltsamem Verhalten beinhaltete Jitter beim Timing des Eintritts und Verlassens diskontinuierlicher Modi. Dies beinhaltete sehr, sehr langsame Abfälle der geregelten Spannungs- und Zeitsteuerungsfehler, die durch thermisches Rauschen verursacht wurden.

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Was ist die Resonanzfrequenz der gewickelten, federnden Bodenstruktur, die auf die Erdzwinge gedrückt wird? Ignorieren Sie die Möglichkeit eines schlechten Kontakts, bei dem die zahlreichen Windungen die Induktivität erhöhen. Mit anderen Worten, es wird angenommen, dass die Pfadlänge 1 cm Mitte plus 1 cm BODENrücklauf oder 2 cm insgesamt oder etwa 20 nH insgesamt beträgt. Dies ist eine gute Annahme, da die Formel für die Induktivität Konstante * Länge * (1 + log (Länge / Drahtgröße)) lautet, wodurch die berechnete Induktivität eine meist lineare Funktion der Länge ist.

Was ist die Resonanzfrequenz von 20nH und 15pF? ich benutze

(F_MHZ) ^ 2 == 25.330 / (L_uH * C_pf)

wobei 1 uH und 1 pF => F_MHz = sqrt (25.330) = 160 MHz

Wir haben 0,02 uH und 15 pF mit einem Produkt von 0,3.

Teilen Sie das in 25.330 mit einem Quotienten von 75.000.

Die Quadratwurzel beträgt ca. 280 MHz.

Wie wäre es mit einer Verbesserung dieses Klingelns? Können wir dämpfen? Ja. Fügen Sie einen externen diskreten Widerstand an der Sondenspitze hinzu. Wert? Gehen Sie für Q = 1, also Xl = Xc = R. Xc von 15 pF bei 280 MHz, wenn 1 pF bei 1 GHz -j160 Ohm ist, ist 160/15 * 1.000 MHz / 280 MHz oder ca. 30 Ohm.

Was bedeutet dies für das Verhalten der Sonde bei hoher Frequenz? Die Trise wird ca. sein. 15 pF * 33 Ohm oder etwa 0,45 nanoSec oder 450 picoSec. Schnell genug? Nehmen Sie einfach einen diskreten 33-Ohm-Widerstand und crimpen Sie das Widerstandskabel mit einer Spitzzange um den Mittelstift der Sondenspitze.

Und am 280-MHz-Fring sollte kein Klingeln auftreten.

Es gibt drei Effekte, die hier berücksichtigt werden.

1. Transformatorwirkung (H-Feld): In jede Schleife innerhalb eines sich ändernden Magnetfelds wird eine Spannung induziert. Dies ist die Idee hinter Transformatoren. Ein Long kann mehr Fluss sehen und ist daher anfälliger für magnetische Aufnahme.

2. $C = \dfrac{\epsilon \cdot A}{d}$

3. Erdungsleitungsinduktivität: Wie von Marcus hervorgehoben, erhöht die Induktivität in der Erdungsleitung die Impedanz für Hochfrequenzsignale und ein längerer Draht hat mehr Induktivität. Sie können die Induktivität auch reduzieren, indem Sie den Boden fest mit der Sonde umwickeln. Dies ist jedoch weniger gut als in Ihrem zweiten Bild gezeigt.

Welche davon dominiert, hängt von der Schaltung ab, die Sie testen. Ich verbinde regelmäßig die Erdungsleitung meiner Sonde mit der Spitze der Sonde. Dies sollte nichts sehen, wenn Sie die 0V des Oszilloskops messen. Es zeigt Ihnen jedoch, wo sich in Ihrem Schaltkreis signifikante Magnetfelder befinden.