Что уменьшает ШУМ, когда датчики подключены к цепи?

Идеальное устройство измерения напряжения будет иметь бесконечный импеданс. Это невозможно, так как всем устройствам измерения напряжения требуется небольшое количество энергии при измерении напряжения. Обычные пробники для осциллографов имеют импеданс 10 миллионов Ом. Имеются вариации.

В обычном помещении, подключенном к сети (120 вольт переменного тока), имеется значительное количество сопутствующих электрических помех. Этот шум может индуцировать небольшой ток в любом проводящем материале. Насколько это влияет на измерение напряжения, зависит от импеданса того, что измеряется. Мы можем использовать закон Ома, чтобы узнать, какой ток необходим для вашего измерения 6 мВ от пика до пика осциллографом выше (при условии, что вы используете пробники с сопротивлением 10 МОм):

V = I x R
6mV = I x 10Mohm
I = 6E-3 / 10E6
I = 6E-10
I = 60nA

Как видите, для отклонения кривой осциллографа на 6 мВ требуется лишь очень небольшое количество тока.

Чтобы узнать, насколько этот шум повлияет на показания напряжения при подключении к резистору 27 Ом, нам сначала нужно найти общее сопротивление:

1/R(over-all) = 1/10E6 + 1/27
R = 26.9999271

Затем мы можем найти ожидаемое дополнительное напряжение из-за измеренного нами шума:

V = I x R
V = 60nA x 26.9999271
V = 1.62uV

Вторая кривая прицела настроена на чуть более 1/10 вольта на деление. Поэтому маловероятно, что будет наблюдаться отклонение в 1,62 мкВ.

Напряженность электрического поля на расстоянии многих метров от домашней или офисной проводки переменного тока может достигать сотен милливольт при измерении устройством с высоким входным сопротивлением, таким как осциллограф.

Поместите резистор на 27 Ом на щупы осциллографа, и то, что может составлять сотни милливольт при импедансе в 1 МОм, превратится примерно в 1 микровольт, и то, что вы можете увидеть, скорее всего, является входным шумом, создаваемым самим осциллографом.

Полное сопротивление пробника измеряет паразитное поле линии Е переменного тока в мВ/мм из-за длины провода заземления пробника, действующего как антенна.

• Если ваш палец касается наконечника пробника, не касаясь земли, ваше тело становится антенной и может улавливать напряжение переменного тока до 100 В пик-пик в зависимости от близости к сети переменного тока и петлям проводки.
• Затем, когда вы шунтируете другой палец на заземление или заземление пробника, это затухание в 100 пФ или более на частоте сети становится делителем напряжения от связи импеданса рассеяния до емкости рассеяния (хх пФ), которая становится емкостным делителем напряжения.
• Резистор делает то же самое, что и делитель напряжения Zc:R, поэтому вы можете вычислить паразитную емкость по отношению к источнику на частоте 50/60 Гц.
• поскольку Zc(f) падает с увеличением f, это отношение увеличивается, что приводит к большему высокочастотному шуму, который также можно использовать для вычисления отношения Zc:R, за исключением того, что теперь также имеется токовая петля с магнитной связью тока с рамочной антенной.
• некоторые шумы могут быть тепловыми, а другие могут быть вызваны другими источниками (логика, SMPS и т. д.)