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隨著產(chǎn)品的復(fù)雜程度越來越高，對(duì)測(cè)量精度和可靠性的要求也是水漲船高。由于版面限制，我將用這篇文章分成三部分,，介紹一下儀器和被測(cè)件正確的布線和接地方法,， 以達(dá)到減少測(cè)量誤差的目的。當(dāng)然,，在文章中涉及的原理,，可以應(yīng)用于基本測(cè)量設(shè)置、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),。
· 信號(hào)的要求— 如電壓,、 頻率,、 準(zhǔn)確性和測(cè)量速度。 · 互連的要求— 比如線纜直徑,、 電纜長度和電纜布線,。 · 維護(hù)要求— 過渡接頭、 電纜終端,、 應(yīng)變,、 電纜長度的限制、電纜布線等,。
國際上通常會(huì)用到各種各樣的方法標(biāo)定電纜,。請(qǐng)務(wù)必檢查您打算使用的電纜類型,， 務(wù)必關(guān)注以下的指標(biāo),。
· 標(biāo)稱阻抗 (絕緣電阻) — 在電纜上可以找到， 從直流到一定的頻率,。 它隨輸入信號(hào)的頻率變化而變化,。檢查高、低之間,，通道與通道之間的屏蔽,。高頻和射頻應(yīng)用對(duì)電纜的阻抗有特別的要求。 · 絕緣電壓 — 對(duì)您的應(yīng)用,， 必須足夠高,。特別要注意是，為了防止電氣振蕩或設(shè)備損壞,、 系統(tǒng)中所有通道絕緣要考慮到最大值,。建議你使用 600 V 額定絕緣的電線。 · 電纜電阻 — — 不同線徑和長度的電纜的電阻都不同。 盡可能使用最大線徑,， 且盡量減少電纜的長度,， 以盡可能降低電纜的電阻。下表列出了典型幾種線徑的銅線電纜電阻 （銅線溫度系數(shù)是 0.35%° C）,。在一些儀器中,， 會(huì)用到儀器特殊的感應(yīng)線，例如數(shù)字萬用表四線電阻測(cè)量和高性能電源的遠(yuǎn)端感應(yīng),，可以補(bǔ)償電纜電阻引起的電壓損耗,。 · 電纜電容 — — 電容隨著不同的保溫材料類型、 電纜長度和電纜屏蔽而改變,。電纜應(yīng)盡量短,，這樣可以減少電纜電容。在某些情況下,，可以使用低電容電纜,。
接地技術(shù)
1.第一是信號(hào)的接地 ,。您還需要在高電平信號(hào)、低電平信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間,，提供分開的信號(hào)地,。 2. 第二是高噪聲硬件的接地， 例如繼電器,、 馬達(dá),、 和大功率設(shè)備。 3. 第三是個(gè)接地是用于機(jī)箱,、 機(jī)架和機(jī)柜,。 交流電源接地一般應(yīng)連接到這第三個(gè)接地。
一般情況下,，對(duì)于頻率低于 1 MHz 或低電平信號(hào),，使用單點(diǎn)接地。并聯(lián)接地是比較好的,，但這樣做成本高,，接線也困難一些，并聯(lián)之后再單點(diǎn)接地是必須的,。 最重要一點(diǎn),， 特別是對(duì)于小信號(hào)或最精確的測(cè)量要求，應(yīng)該是就近接地,。10 MHz 以上的頻率,，使用分開的接地系統(tǒng),。對(duì)于1 MHz 和 10 MHz 之間的信號(hào)，您可以使用單點(diǎn)接地系統(tǒng),，如果最長的地線回路不超過波長的 1/20,。 在所有情況下，回路電阻和電感應(yīng)盡量減少,。
先談到這來,，我會(huì)在第二部分中繼續(xù)。
屏蔽技術(shù) 噪聲屏蔽必須要考慮到電容和電感耦合。導(dǎo)體與周圍的接地屏蔽之間,，會(huì)產(chǎn)生很大的電容耦合,。 在開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中，這種屏蔽與同軸纜線和連接器的形狀相關(guān),。 對(duì)于頻率在100 MHz 以上信號(hào),，建議使用雙屏蔽同軸電纜， 以降低屏蔽效應(yīng),。減少回路面積是最有效的應(yīng)對(duì)電磁耦合的方法,。 在幾百千赫以下的信號(hào)，雙絞線可以抵御電磁耦合,。使用屏蔽雙絞線,， 可免于電磁和電容拾取。對(duì)1MHz 以下的信號(hào)可以提供的最大保護(hù),，但要確保屏蔽不是會(huì)用戶傳導(dǎo)任何信號(hào),。 分離小信號(hào)和大信號(hào) 如果信號(hào)之間的強(qiáng)度比超過20：1，就應(yīng)該從物理上盡可能將他們分隔開來,。 應(yīng)審查整個(gè)信號(hào)路徑,， 包括布線和相鄰的連接。 所有未使用的線應(yīng)該接地或接低端,，并放置在感應(yīng)線通道中,。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或 ATE 系統(tǒng)中,，在使用螺絲在接口上固定接線時(shí),，切勿影響到臨近通道的連接和功能。 無線輻射干擾 熱電動(dòng)勢(shì)誤差 熱電動(dòng)勢(shì)誤差是在小直流電壓測(cè)量中最常見的來源。 當(dāng)您在不同的溫度下使用不同的金屬電路連接時(shí),，會(huì)生成熱電勢(shì)電壓,。每個(gè)金屬--金屬連接處，都會(huì)形成熱電偶,， 它生成的電壓與連接處的溫度差成正比,。 您應(yīng)采取必要的預(yù)防措施，盡量減少熱電偶電壓,， 以及在低電壓測(cè)量中的溫度變化,。 最佳的連接是使用銅--銅的卷壓連接方式。下表顯示了常見的不同金屬之間的連接產(chǎn)生的熱電勢(shì),。 請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注本文的第三部分 磁場(chǎng)所造成的噪聲 如果您正在磁場(chǎng)附近測(cè)量,， 您應(yīng)采取預(yù)防措施,，避免測(cè)量連接中的感應(yīng)電壓。 如果在磁場(chǎng)中,， 輸入的連接布線發(fā)生抖動(dòng),， 或磁場(chǎng)發(fā)生變化，都可能感應(yīng)電壓,。 在地球的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的無屏蔽,、 裸露的輸入的導(dǎo)線， 可以生成幾個(gè)毫伏,。 在交流電源線周圍,， 不同的磁場(chǎng)還可以導(dǎo)致高達(dá)幾百毫伏的感應(yīng)電壓。在大電流的導(dǎo)體附近工作時(shí),，您應(yīng)該特別小心,。 如有可能,，您應(yīng)該將布線遠(yuǎn)離磁場(chǎng)。在電動(dòng)馬達(dá),、 發(fā)電機(jī),、 電視和電腦CRT顯示器周圍， 磁場(chǎng)都普遍存在,。 此外,，如果在工作區(qū)域附近有磁場(chǎng)， 操作時(shí)請(qǐng)確保您輸入的接線已經(jīng)拉直,，并**固定好,。使用雙絞線連接到儀器可以減少噪聲拾取的回路面積，或盡可能將電線緊密困在一起,。 在校準(zhǔn)時(shí),， 如果計(jì)量毫歐表和毫伏表， 磁場(chǎng)造成的測(cè)量波動(dòng)可能會(huì)引起比較大的問題,。 要減少這些波動(dòng),， 我們可以構(gòu)建了一個(gè)金屬屏蔽箱， 隔離開儀表和周圍的磁場(chǎng),。 箱體上可以有一個(gè)小開口,，開口只需足夠大，以讀取測(cè)量結(jié)果和更改設(shè)置,。 低電平的 AC 測(cè)量誤差 當(dāng)測(cè)量的交流電壓小于 100 mV時(shí),， 要知道這些測(cè)量都是特別容易受到外來噪聲源的影響，而引入錯(cuò)誤,。 暴露的測(cè)試引線都可能成為天線,， 內(nèi)部數(shù)字萬用表將測(cè)量收到的信號(hào)。 整個(gè)測(cè)量路徑,，包括電源線,， 都可能成為一個(gè)環(huán)形天線。 回路中的電流,， 在通過包括儀器輸入在內(nèi)的一系列串行阻抗后,， 將產(chǎn)生電壓誤差。 出于這個(gè)原因,， 您應(yīng)該使用屏蔽線,，將低電平的 AC 電壓輸入儀器。 您還應(yīng)該將屏蔽連接到低端,。 如果無法避免,， 也一定要盡量減少接地回路的面積。相比于低阻抗源,， 一個(gè)高阻抗源容易拾取到更多的噪聲,。 您可以通過與儀器的輸入終端并聯(lián)一個(gè)電容的方法，來降低源的高頻阻抗,。 您可能需要試驗(yàn),，以確定適合您應(yīng)用的正確電容值。 大部分的外部噪聲是與輸入信號(hào)不相關(guān)的,。 如下所示,，您可以用這個(gè)公式確定誤差。 與被測(cè)件有關(guān)聯(lián)的噪聲,，雖然極為少見,，但尤其有害。 這種噪聲將總是直接添加在輸入信號(hào)上,。 測(cè)量低電平信號(hào)時(shí),， 如果有同頻率的其它信號(hào)存在，例如與本地交流電源的頻率相同時(shí),，是容易產(chǎn)生誤差的,。 如果在同一個(gè)開關(guān)卡或模塊上，切換大信號(hào)和小信號(hào)時(shí)必須十分小心,。 因?yàn)樵谶@種情況下,，有可能大信號(hào)的充電電源，會(huì)在小信號(hào)的的通道上釋放,。 這時(shí),，建議您可以使用兩個(gè)不同的模塊，或者將小信號(hào)通道與大信號(hào)通道分開,， 在它們中間增加一個(gè)未使用的通道,，連接到大地。 本文結(jié)束,。歡迎閱讀 |
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