In che modo la bassa induttanza delle sonde a clip con messa a terra corta impedisce le interferenze?

Di seguito sono riportate le foto di due sonde con diverse lunghezze della clip di messa a terra:

Ho letto che la terra più corta viene utilizzata per ridurre al minimo l'induttanza del cavo di massa della sonda.

Ma che cosa aiuta? Cosa succede quando l'induttanza del cavo di massa è bassa? Che tipo di interferenza impedisce?

Non impedisce interferenze . Previene l'impedenza del cavo di massa.

Immagina semplicemente un induttore in serie con la tua connessione di terra: che funge da filtro passa-basso. Quindi, le correnti ad alta velocità non possono essere messe a terra e per questi, il tuo strumento sembra galleggiare .

Sono stato invitato ad assistere nel debug di un IC regolatore di commutazione; il problema era "due tipi di oscillazione".

Ho chiesto quali fossero le frequenze di oscillazione e la risposta era 80 MHz.

Ho chiesto "quanto è lungo il cavo di messa a terra del telescopio" con la risposta "I soliti 6 o 8 pollici".

Ho spiegato "La frequenza di risonanza, della sonda dell'oscilloscopio gnd-lead 200 nH (8") con una capacità di ingresso di 15 pF, è di circa 90 MHz. "

Si scopre che il progettista di silicio aveva messo in moto LDO nel suo precedente lavoro di IC, e non aveva mai avuto bisogno di imparare metodi di sondaggio rapido transitorio. Qui ha avuto modo di conoscere lo squillo della sonda dell'oscilloscopio.

L'altra forma di oscillazione / rumore / comportamento strano comportava il jitter nei tempi di entrata e uscita dalle modalità discontinue. Ciò ha comportato un decadimento molto lento della tensione regolata e errori di temporizzazione causati dal rumore termico.

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Qual è la frequenza di risonanza della struttura a terra elastica a spirale, spinta sulla ghiera di terra? Ignora la possibilità di scarso contatto, in cui i numerosi giri aumentano l'induttanza. In altre parole, supponiamo che la lunghezza del percorso sia 1 cm di Centro più 1 cm di ritorno a TERRA, o 2 cm totali o circa 20 nH totali. Questo è un buon presupposto, perché la formula per l'induttanza è Costante * Lunghezza * (1 + log (lunghezza / lunghezza del filo)), facendo sì che l'induttanza calcolata sia una funzione di lunghezza prevalentemente lineare.

Qual è la frequenza di risonanza di 20nH e 15pF? Io uso

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

dove 1 uH e 1 pF => F_MHz = sqrt (25.330) = 160 MHz

Abbiamo 0,02 uH e 15 pF, con prodotto di 0,3.

Dividilo in 25.330, con un quoziente di 75.000.

Lo squareroot è di circa 280 MHz.

Che ne dici di migliorare quel suono? Possiamo smorzare? Sì. Aggiungere un resistore discreto esterno sulla punta della sonda. Valore? Scegli Q = 1, quindi Xl = Xc = R. Xc di 15 pF a 280 MHz, dato che 1 pF a 1 GHz è -j160 ohm, è 160/15 * 1.000 MHz / 280 MHz o circa. 30 ohm.

Cosa fa questo al comportamento della sonda ad alta frequenza? La Trise sarà di ca. 15 pF * 33 ohm, o circa 0,45 nanoSec o 450 picoSec. Abbastanza veloce? Basta afferrare un resistore discreto da 33 ohm e utilizzare una pinza ad ago per crimpare il cavo del resistore attorno al perno centrale della punta della sonda.

E non ci dovrebbero essere squilli al Fring a 280 MHz.

Ci sono tre effetti che due considerano qui.

1. Transformer Action (H-Field): qualsiasi loop all'interno di un campo magnetico in evoluzione riceve una tensione in esso. Questa è l'idea alla base dei trasformatori. Un lungo può vedere più flusso, quindi è più suscettibile al pickup magnetico.

2. Effetti capacitivi (E-Field): due conduttori separati da un isolante per un condensatore. Poiché avendo un filo più corto riduce la di una delle piastre e quindi la capacità riducendo la sensibilità del campo elettronico.$C = \dfrac{\epsilon \cdot A}{d}$

3. Induttanza del conduttore di terra: come sottolineato dall'induttanza di Marcus nel conduttore di terra aumenta l'impedenza ai segnali ad alta frequenza e un filo più lungo ha più induttanza. Puoi anche ridurre l'induttanza avvolgendo il terreno stretto alla sonda ma è meno buono di quanto hai mostrato nella tua seconda immagine.

Quale di questi domina dipende dal circuito che stai testando. Collego regolarmente il cavo di massa della mia sonda alla punta della sonda. Questo non dovrebbe vedere nulla mentre si misura lo 0V dell'oscilloscopio. Tuttavia, ti mostrerà dove ci sono campi magnetici significativi nel tuo circuito.