Comment la faible inductance des sondes à pince de terre courtes empêche les interférences?

Vous trouverez ci-dessous des photos de deux sondes de portée avec différentes longueurs de clip de mise à la terre:

J'ai lu que la terre plus courte est utilisée pour minimiser l'inductance du fil de terre de la sonde.

Mais à quoi cela sert-il? Que se passe-t-il lorsque l'inductance du fil de terre est faible? Quel genre d'interférence cela empêche-t-il?

Cela n'empêche pas les interférences . Il empêche l'impédance du fil de terre.

Imaginez simplement une inductance en série avec votre connexion à la terre: elle agit comme un filtre passe-bas. Ainsi, les courants à grande vitesse ne peuvent pas être mis à la terre, et pour ceux-ci, votre instrument semble flotter .

J'ai été invité à aider au débogage d'un circuit intégré de régulateur de commutation; le problème était "deux sortes d'oscillations".

J'ai demandé quelle était la fréquence d'oscillation et la réponse était 80 MHz.

J'ai demandé "quelle est la longueur de la portée au sol", la réponse étant "les 6 ou 8 pouces habituels".

J'ai expliqué: "La fréquence de résonance, d'une sonde de portée de 200 nH (8") gnd-lead avec une capacité d'entrée de 15 pF, est d'environ 90 MHz. "

Il s'avère que le concepteur de silicium avait lancé des LDO dans ses travaux IC précédents et n'avait jamais eu besoin d'apprendre des méthodes de sondage transitoires rapides. Ici, il a appris la sonnerie des sondes.

L'autre forme d'oscillation / bruit / comportement étrange impliquait une gigue dans le moment d'entrée et de sortie des modes discontinus. Cela impliquait des déclins très très lents de la tension régulée et des erreurs de synchronisation causées par le bruit thermique.

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Quelle est la fréquence de résonance de la structure de sol élastique enroulée, poussée sur la virole de sol? Ignorez la possibilité d'un mauvais contact, où les nombreux tours augmentent l'inductance. En d'autres termes, supposons que la longueur du trajet soit de 1 cm de centre plus 1 cm de retour au sol, ou 2 cm au total ou environ 20 nH au total. C'est une bonne hypothèse, car la formule pour l'inductance est Constante * Longueur * (1 + log (longueur / taille de fil)), ce qui fait que l'inductance calculée est une fonction principalement linéaire de la longueur.

Quelle est la fréquence de résonance de 20nH et 15pF? j'utilise

(F_MHZ) ^ 2 == 25 330 / (L_uH * C_pf)

où 1 uH et 1 pF => F_MHz = sqrt (25,330) = 160 MHz

Nous avons 0,02 uH et 15 pF, avec un produit de 0,3.

Divisez cela en 25 330, avec un quotient de 75 000.

La racine carrée est d'environ 280 MHz.

Que diriez-vous d'améliorer cette sonnerie? Pouvons-nous amortir? Oui. Ajoutez une résistance discrète externe à l'extrémité de la sonde. Valeur? Optez pour Q = 1, donc Xl = Xc = R. Xc de 15 pF à 280 MHz, étant donné 1 pF à 1 GHz est de -j160 ohms, soit 160/15 * 1000 MHz / 280 MHz ou environ. 30 ohms.

Qu'est-ce que cela fait au comportement de la sonde à haute fréquence? La Trise sera d'env. 15 pF * 33 ohms, soit environ 0,45 nanoSec ou 450 picoSec. Assez rapide? Saisissez simplement une résistance discrète de 33 ohms et utilisez une pince à bec effilé pour sertir ce fil de résistance autour de la broche centrale de la pointe de la sonde.

Et il ne devrait pas y avoir de sonnerie au Fring 280 MHz.

Il y a trois effets que deux considèrent ici.

1. Action du transformateur (champ H): toute boucle dans un champ magnétique changeant reçoit une tension induite. C'est l'idée derrière les transformateurs. Un long peut voir plus de flux et est donc plus sensible à la capture magnétique.

2. Effets capacitifs (champ E): deux conducteurs quelconques séparés par un isolant pour un condensateur. Depuis$C = \dfrac{\epsilon \cdot A}{d}$ Le fait d'avoir un fil plus court réduit la taille de l'une des plaques et donc la capacité de réduire la sensibilité du champ E.

3. Inductance du fil de terre: comme l'indique Marcus, l'inductance du fil de terre augmente l'impédance aux signaux haute fréquence et un fil plus long a plus d'inductance. Vous pouvez également réduire l'inductance en enveloppant le sol étroitement à la sonde, mais elle est moins bonne que celle que vous avez montrée dans votre deuxième image.

Laquelle de ces options dépend du circuit que vous testez. Je connecte régulièrement le fil de terre de ma sonde à la pointe de la sonde. Cela ne devrait rien voir lorsque vous mesurez le 0V de l'oscilloscope. Cependant, il vous montrera où il y a des champs magnétiques importants dans votre circuit.