工频干扰现象
当示波器的输入端连接上探头时,即使探头木与任何信号源相连,示波器的显示屏上往往也会m现波形。这就是工频干扰波形。按通常的理解,示波器的探头既然没有馈入任何信号,那显示屏上按说应该显示水平扫描线,怎么会出现波形呢?既然是工频干扰,对信号的测量又有什么影响呢?
示波器的低频输入阻抗是很高的。对于高频信号,由于输入电容的容抗下降,输入阻抗就会下降。由于示波器探头的馈线较长,所以,虽然外层是具有屏蔽层的同轴电缆,但对于丁频这么低的频率,几乎没有屏蔽作用。于是,对于工频来说,探头的馈线就相当于“天线”,会捡拾工频电磁波中的电场干扰,在显示屏上显示出工频干扰的波形,且幅度很大(可达十几伏特)。如果将探头的探针与地线短接,则显示屏上的波形就会消失。这是因为线间的阻抗下降到零阻抗。实际上,凡是低频高阻抗的测量仪器,都会对工频干扰产生反应(T频干扰本身也是很强的干扰源)。那么,在用示波器进行测量时,工频干扰对测量结果会有什么影响呢?对一般的被测电路而言,其输出阻抗大多比较低,故工频干扰的影响一般反映不出来。即当示波器的探头与输出阻抗较低的被测电路相连时,显示屏上的工频干扰波形会消失。绝大多数的情况下是这样的。但是,如果被测电路测试点的阻抗很高肘(例如高达几百千欧姆),这种影响就会变得显著了。例如要测量一个场效应管放大器输入端的波形,当把测试点选为其输入耦合电容之后的场效应管的栅极,尽管放大器的输入端所接的信号源的阻抗可能很低。但是,由于场效应管放大器的输入电容的容量一般很小(一般为零点几微法或者更小),对于工频来说,阻抗很高,场效应管的输入阻抗也很高,此时工频干扰的影响将会使测量无法进行,必须采取某些措施来消除工频干扰的影响。
实际上,当探头的探针与地线短接时,虽然可避免捡拾空间IS61LV2568L-10TL/电磁波的电场干扰。但是,由于此时探针与地线之间构成了一个闭合回路,故它可以捡拾空间电磁波的磁场干扰,尤其是高频磁场干扰(_丁频干扰因为频率低,其磁场干扰就不是那么显著)。如果将这个闭合环路放到一个频率较高(例如10MHz)的振荡器附近,即可观察到显示屏上的干扰波形,虽然,此时示波器的探头并未与振荡器有任何的连接。故对于电场干扰,在低频和探头与地线之间阻抗高时显著;而对于磁场干扰,则在高频和探头与地线之间阻抗低时显著。所以,在某些场合下,需要判断所显示波形是正常的被测信号,还是被测信号中混有干扰。关于电磁干扰,这是一个专业的技术问题,此处不多涉及。
对于示波器所显示的工频干扰波形,如果正确认识了它,就会将其转变为一种经验,并且利用这种经验进行某些判断。
例如,被测信号是几千赫兹的正弦波,示波器的显示屏上也显示出的正弦波,而且叠加在幅度较大的工频干扰的波形上。
而如果又知道被测线路(例如放大器)的输出阻抗并不高(例如不超过十千欧),就可以断定示波器探头昀地线没有连接好。因为只有在地线没有连接上的时候,才会因为探头与地线之间的阻抗大而产生工频干扰。
如果将示波器探头与被测信号源相连,打开信号源和示波器的电源,确定信号源和示波器的开关旋钮的位置正确。但是,示波器上却只显示一条水平扫描线,而没有波形显示。此时,如果信号源的幅度不是过小,则可能的情况有:①信号源根本就没有输出,信号源损坏;②示波器探头损坏;③示波器Y轴通道损坏。那么,如何判断故障部位呢?将示波器的探头与信号源之间的连接断开,用手捏住探针(人体同样是一个“天线”,同样可接收丁频干扰),这时示波器上应该显示出幅度很大的工频干扰(假定示波器的垂直模式开关置于CH1挡位,探头连接到CH1输入端),如果示波器上确实显示出幅度很大的工频干扰波形,则说明探头和示波器是正常的,而信号源有问题。如果没有波形显示,则可能是探头,或者示波器有问题。此时,将示波器探头从示波器上取下来,用手拿镊子或者一段裸导线接触示波器y轴输入端的内导体(即芯线),如果显示屏上出现工频干扰波形,则可肯定是探头损坏(一般探头损坏率比较高),如果没有出现波形,则问题出在示波器上。