Шум пробника осциллографа

Question

Шум пробника осциллографа

Новичок

Я пытаюсь измерить сигнал постоянного тока в диапазоне мВ.

Ниже приведена форма волны, которую я получаю после подключения осциллографа к его щупу и без подключения к чему-либо:

Я получаю пульсирующую форму волны 50 мВ от пика до пика. Почему и откуда я получаю этот нежелательный пульсирующий шум 50 мВ от пика до пика, даже когда осциллограф и его зонд ни к чему не подключены?

Почему возникает этот шум и как устранить эту шумовую пульсацию для правильных и точных измерений?

Энди ака

То, что вы видите, — это электрическое поле в воздухе вокруг вас, вызванное силовой проводкой переменного тока в вашем здании. По моим оценкам, в вашей стране используется частота 50 Гц.

Бимпельрекки

поскольку я измеряю только сигнал постоянного тока с помощью осциллографа, я мог бы использовать режим связи по переменному току, чтобы удалить этот нежелательный шум, пульсацию. Хм, нет! Режим связи по переменному току блокирует постоянный ток, поэтому, если вы измеряете напряжение постоянного тока с небольшими пульсациями: в режиме связи по переменному току вы увидите только пульсацию . Похоже, эта пульсация составляет 50 Гц , может быть, частота сети в вашей стране тоже 50 Гц? Также помните, что осциллограф обладает высоким импедансом , поэтому даже малейшая связь с сетевыми проводами будет отображаться на трассе.

Руперто

также это может помочь: сигнальная земля прицела должна быть обрезана/подключена как можно ближе к сигнальной земле сигнала постоянного тока. Я надеюсь, что это помогает

Новичок

@ Andyaka Andyaka, значит, зонд улавливает электрическое поле из воздуха? Что определяет амплитуду сигнала 50 Гц?

Энди ака

Насколько близко вы находитесь к источнику и насколько низкое входное сопротивление пробника.

Новичок

@Bimpelrekkie, не могли бы вы объяснить, как прицел с высоким импедансом захватит связь? Не могли бы вы предоставить изображение того, как здесь происходит соединение, пожалуйста? Я так запутался насчёт этой муфты и откуда она муфта

Новичок

@Andyaka, спасибо. Просто вопрос. Не могли бы вы предоставить мне изображение связи в качестве ответа и как импеданс прицела (1 МОм в этом случае или 50 Ом в другом случае) влияет на амплитуду и частоту связи?

Энди ака

Связь емкостная от проводки в ваших стенах. Это может быть 1 или 2 пФ. По мере приближения оно может составлять десятки или сотни пФ. Определите импеданс на частоте 50 Гц и убедитесь, что он образует делитель потенциала с входным импедансом неподключенного пробника. Вот и все.

Новичок

Хорошо. Значит, не существует фактической физической связи, верно? Просто соединение по воздуху?

Новичок

Не могли бы вы предоставить формулу, по которой вы вычисляли амплитуду

Кайл Б.

Если вы подсоедините наконечник пробника напрямую к земле пробника, исчезнет ли этот фантомный сигнал? Должно. После того, как вы заметите этот эффект, погуглите «Закон Фарадея». Количество принимаемого сигнала зависит от площади петли. Причина этого может стать более ясной, и как только вы поймете причину, у вас будет больше возможностей ее избежать!

фрр

Входы осциллографа, как правило, имеют собственный входной импеданс, равный реальным низким мегаомам + примерно 2-3 пикофарада мнимым. Ваш прицел 10 GSps, возможно, имеет мнимую часть ниже (менее пикофарад?) - я ожидаю, что ваш прицел будет иметь аналоговую полосу пропускания на низких частотах ГГц. Когда пробник подключен к тестируемой цепи, этот импеданс объединяется с тестируемой цепью, применяются законы Кирхгофа и т. д. Точнее: кабель пробника вносит свой вклад во входное сопротивление осциллографа, делитель 1:10 тоже является резистивным, без делителя коаксиальный кабель зонда дает эффекты длины волны и т. д. Если вы посмотрите на RF.

Ответы (2)

Шум пробника осциллографа

То, что вы видите, — это электрическое поле в воздухе вокруг вас, вызванное силовой проводкой переменного тока в вашем здании. По моим оценкам, в вашей стране используется частота 50 Гц.
поскольку я измеряю только сигнал постоянного тока с помощью осциллографа, я мог бы использовать режим связи по переменному току, чтобы удалить этот нежелательный шум, пульсацию. Хм, нет! Режим связи по переменному току блокирует постоянный ток, поэтому, если вы измеряете напряжение постоянного тока с небольшими пульсациями: в режиме связи по переменному току вы увидите только пульсацию . Похоже, эта пульсация составляет 50 Гц , может быть, частота сети в вашей стране тоже 50 Гц? Также помните, что осциллограф обладает высоким импедансом , поэтому даже малейшая связь с сетевыми проводами будет отображаться на трассе.
также это может помочь: сигнальная земля прицела должна быть обрезана/подключена как можно ближе к сигнальной земле сигнала постоянного тока. Я надеюсь, что это помогает
@ Andyaka Andyaka, значит, зонд улавливает электрическое поле из воздуха? Что определяет амплитуду сигнала 50 Гц?
Насколько близко вы находитесь к источнику и насколько низкое входное сопротивление пробника.
@Bimpelrekkie, не могли бы вы объяснить, как прицел с высоким импедансом захватит связь? Не могли бы вы предоставить изображение того, как здесь происходит соединение, пожалуйста? Я так запутался насчёт этой муфты и откуда она муфта
@Andyaka, спасибо. Просто вопрос. Не могли бы вы предоставить мне изображение связи в качестве ответа и как импеданс прицела (1 МОм в этом случае или 50 Ом в другом случае) влияет на амплитуду и частоту связи?
Связь емкостная от проводки в ваших стенах. Это может быть 1 или 2 пФ. По мере приближения оно может составлять десятки или сотни пФ. Определите импеданс на частоте 50 Гц и убедитесь, что он образует делитель потенциала с входным импедансом неподключенного пробника. Вот и все.
Хорошо. Значит, не существует фактической физической связи, верно? Просто соединение по воздуху?
Не могли бы вы предоставить формулу, по которой вы вычисляли амплитуду
Если вы подсоедините наконечник пробника напрямую к земле пробника, исчезнет ли этот фантомный сигнал? Должно. После того, как вы заметите этот эффект, погуглите «Закон Фарадея». Количество принимаемого сигнала зависит от площади петли. Причина этого может стать более ясной, и как только вы поймете причину, у вас будет больше возможностей ее избежать!
Входы осциллографа, как правило, имеют собственный входной импеданс, равный реальным низким мегаомам + примерно 2-3 пикофарада мнимым. Ваш прицел 10 GSps, возможно, имеет мнимую часть ниже (менее пикофарад?) - я ожидаю, что ваш прицел будет иметь аналоговую полосу пропускания на низких частотах ГГц. Когда пробник подключен к тестируемой цепи, этот импеданс объединяется с тестируемой цепью, применяются законы Кирхгофа и т. д. Точнее: кабель пробника вносит свой вклад во входное сопротивление осциллографа, делитель 1:10 тоже является резистивным, без делителя коаксиальный кабель зонда дает эффекты длины волны и т. д. Если вы посмотрите на RF.

Энди ака · Answer 1

Почему и откуда я получаю эти нежелательные пульсации 50 мВ от пика до пика?

Начните с размышлений о 220 вольтах (если это источник переменного тока, работающий в вашем здании). Поскольку он проходит по двум проводам, один из которых в основном заземлен (0 вольт), чистое напряжение ближнего поля составляет 50% или 110 вольт, и это поле рассеивается и уменьшается по мере удаления от проводки. Но мы также можем сказать, что наконечник зонда вашего прицела емкостно связан с напряжением 110 вольт через емкость, но сколько емкости.

_{Я не рассчитывал это раньше, поэтому мне также интересно, что это может быть.}

Похоже, ваш о-скоп показывает около 40 мВпик-пик и определенно на частоте 50 Гц: -

Это среднеквадратическая амплитуда около 14 мВ.

Это означает, что если ваш зонд o-scope имеет сопротивление 10 МОм, то он получает среднеквадратичное значение тока 1,4 нА. Этот ток протекает через емкость, существующую между стенной проводкой и наконечником пробника. Итак, вычисляем емкостное сопротивление: -

{Икс}_{С} "=" \frac{Напряжение}{текущий} "=" \frac{110 вольт - 14 мВ}{1,4 нА} "=" 78,57 Гом

$X_C = \dfrac{\text{voltage}}{\text{current}} = \dfrac{110 \text{ volts} - 14 \text{ mV}}{1.4 \text{nA}} = 78.57 \text{ Gohm}$

Какая емкость: -

С "=" \frac{1}{2 π ф {Икс}_{С}} "=" 0,04 пф

$C = \dfrac{1}{2\pi f X_C} = 0.04\text{ pF}$

Итак, если у вас есть источник питания 110 вольт (и 50 Гц), питающий резистор 10 МОм через конденсатор 0,04 пФ, вы увидите среднеквадратичное значение 14 мВ (40 вольтsp-p) на резисторе 10 МОм.

Если входное сопротивление вашего осциллографа составляет 1 МОм, то ток, протекающий через наконечник пробника, составляет 14 нА. Эффект домино заключается в том, что емкость между настенной проводкой и наконечником пробника будет в десять раз выше и составит 0,4 пФ.

Если вы действительно хотите получить более точный ответ, вы должны смоделировать / учесть емкость наконечника пробника относительно земли - это параллельно с вашим резистивным сопротивлением 10 или 1 МОм. Это может быть около 10 пФ, и вы сразу можете себе представить, что это формирует серьезный дополнительный аттенюатор с ранее предсказанными 0,4 пФ примерно 25: 1. На этом этапе, если бы я действительно хотел узнать значение емкости между настенной проводкой и наконечником оскопа, я бы подключил схему к симулятору и пошел ленивым путем.

Краткий ответ - это несколько пФ.

Почему возникает этот шум и как устранить эту шумовую пульсацию для правильных и точных измерений?

Как только вы подключите пробник к узлу реальной цепи, импеданс сильно упадет, и вы не увидите этого эффекта.

OP также может подключить провод заземления зонда прицела к наконечнику зонда и, надеюсь, не увидит приема сигнала. Если они это сделают, то, вероятно, это плохой датчик.
Я считаю, что расчет неверный. $V_t = i\ Z$ где $Z=\sqrt{X_C^2+R^2}$ , нет $X_C+R$ . И поэтому, $V_t = \sqrt{V_C^2 + V_R^2}$ , нет $V_C+V_R$ . Векторы, углы векторов... Или я что-то упустил?
@RohatKılıç, вы технически правы, но если X_C значительно больше, чем сопротивление зонда (а оно есть), то сделанное мной приближение будет точным до небольших долей десятичных знаков.
@Andyaka, а, тогда ладно. По-видимому, аппроксимация - это та часть, которую я пропустил (12 мВ против 14 мВ). Спасибо.
Спасибо за ответ. Но как же напряжение ближнего поля принимается за 50% от 220В?
@ Новичок в очень-очень ближнем поле у вас есть провод на 220 вольт и провод на 0 вольт. Когда вы уходите от очень, очень ближнего поля, это усредняется до чистого электронного поля в 110 вольт, т. е. не очень близкое ближнее поле начинает выглядеть как одиночный проводник, несущий 110 вольт.
Спасибо за пояснение. Всего 2 основных вопроса. 1. Итак, Электронное Поле 110В просто присутствует вокруг нас, верно? И из вашего ответа я понимаю, что емкостная связь просто происходит через воздух, верно?
И в ваших расчетах это 1 МОм, а не 10 МОм, верно?
Да, по простому воздуху, но то же самое было бы и в вакууме. Электронное поле 110 вольт присутствует только вблизи проводов в стене. Он уменьшается по мере удаления от проводов, и вы можете почти сказать, что оно упало до уровня милливольт, как показывает оскоп. Я сделал расчеты как 1M, так и 10M, заметив, что вы упомянули 1M в своем вопросе. @Новичок
Спасибо за подробное и терпеливое объяснение
@Michael Karas: я позволю себе не согласиться :-) Если OP замыкает наконечник зонда на зонд GND и все еще видит, что некоторые электромагнитные помехи улавливаются, это означает, что петля между наконечником зонда и парой см поводка GND улавливает магнитная составляющая поля. Вы правы в том, что при частоте 50 Гц этот эффект не будет очень значительным, но OP может захотеть знать об этом датчике магнитной индукции при проверке схем с быстрыми переходными процессами dI / dt (SMPS, RF, что угодно).

аналоговые системы рф · Answer 2

Как подсчитал Энди, между силовой проводкой стены и наконечником зонда действует делитель напряжения.

Поместите под зонд кусок плоского металла, достаточно большой, чтобы заставить линии потока электрического поля прибыть ортогонально к металлической поверхности.

Заземлите этот кусок металла на шасси прицела (для этого прицелы обычно имеют металлические клеммы на передней панели).

Это позволяет плоскому металлу максимально собрать (почти весь) ток смещения электрического поля и несколько уменьшить токи смещения Scope_probe.

Здесь задействованы некоторые коэффициенты natural_log. Проверьте математические расчеты по соединению провод/провод, соединению пластина/провод, соединение пластина/пластина. Хотя в уравнениях появляется гиперболический триггер, вы можете преобразовать его в эквивалентный натуральный_логарифм, что упрощает рассуждения о причинно-следственной связи по сравнению с формами/плоскостностью/округлостью.

Шум пробника осциллографа

Новичок

Энди ака

Бимпельрекки

Руперто

Новичок

Энди ака

Новичок

Новичок

Энди ака

Новичок

Новичок

Кайл Б.

фрр

Ответы (2)

Энди ака

Майкл Карас

Рохат Кылыч

Энди ака

Рохат Кылыч

Новичок

Энди ака

Новичок

Новичок

Энди ака

Новичок

фрр

аналоговые системы рф

Хорошее применение зонда 1:1

Почему пассивный пробник осциллографа x1000 не имеет импеданса 1000 МОм?

Цепь пробника для измерения более высокого напряжения на осциллографе?

Муфта пробника осциллографа [дубликат]

С помощью осциллографа измерить напряжение на резисторе

Как я могу использовать осциллограф для измерения напряжений, которые относятся к узлам, отстоящим друг от друга на несколько сотен вольт?

Зажим аллигатора осциллографа против шума пружины

Измерение шума на шинах постоянного тока с помощью активного пробника

Максимальное входное напряжение цифрового осциллографа

Осциллограф: когда использовать коаксиальные датчики вместо пробников?