Bagaimana induktansi rendah dari klip klip ground pendek mencegah gangguan?

Di bawah ini adalah foto dari dua probe lingkup dengan panjang klip ground yang berbeda:

Saya telah membaca bahwa ground yang lebih pendek digunakan untuk meminimalkan induktansi lead ground probe.

Tapi untuk apa itu membantu? Apa yang terjadi ketika induktansi ground lead rendah? Gangguan macam apa yang mencegahnya?

Itu tidak mencegah gangguan . Ini mencegah impedansi timbal dari tanah.

Bayangkan saja sebuah induktor secara seri dengan koneksi ground Anda: yang bertindak sebagai filter low-pass. Jadi, arus kecepatan tinggi tidak dapat di-ground, dan untuk ini, instrumen Anda tampaknya mengambang .

Saya diundang untuk membantu debugging IC regulator switching; Masalahnya adalah "dua jenis osilasi".

Saya bertanya berapa frekuensi osilasi, dan jawabannya adalah 80 MHz.

Saya bertanya "berapa lama lead ground lingkup" dengan jawaban adalah "Yang biasa 6 atau 8 inci".

Saya menjelaskan "Frekuensi resonansi, dari 200 nH (8") probe lingkup gnd-lead dengan kapasitas input 15 pF, adalah sekitar 90 MHz. "

Ternyata perancang silikon telah menghidupkan LDO dalam pekerjaan IC sebelumnya, dan tidak pernah perlu mempelajari metode penyelidikan sementara yang cepat. Di sini dia harus belajar tentang dering probe lingkup.

Bentuk lain dari osilasi / kebisingan / perilaku aneh melibatkan jitter dalam waktu memasuki dan keluar dari mode diskontinyu. Itu melibatkan peluruhan sangat lambat dari tegangan yang diatur dan kesalahan waktu yang disebabkan oleh kebisingan termal.

===================================

Berapa frekuensi resonansi dari struktur Ground berpegas yang digulung, didorong ke ferrule Ground? Abaikan kemungkinan kontak yang buruk, di mana banyak belokan meningkatkan induktansi. Dengan kata lain, anggap panjang jalur adalah 1 cm dari Centre ditambah 1 cm dari GROUND return, atau total 2 cm atau sekitar 20 nH total. Ini adalah asumsi yang baik, karena rumus untuk induktansi adalah Konstan * Panjang * (1 + log (panjang / kabel)), menyebabkan induktansi yang dikomputasi menjadi fungsi panjang yang sebagian besar linear.

Berapa frekuensi resonansi 20nH dan 15pF? saya menggunakan

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

di mana 1 uH dan 1 pF => F_MHz = sqrt (25,330) = 160 MHz

Kami memiliki 0,02 uH dan 15 pF, dengan produk 0,3.

Bagilah menjadi 25.330, dengan hasil bagi 75.000.

Squareroot sekitar 280 MHz.

Bagaimana dengan memperbaiki dering itu? Bisakah kita meredamnya? Iya. Tambahkan resistor diskrit eksternal di ujung probe. Nilai? Pilih Q = 1, dengan demikian Xl = Xc = R. Xc dari 15 pF pada 280 MHz, diberikan 1 pF pada 1 GHz adalah -j160 ohm, adalah 160/15 * 1.000 MHz / 280 MHz atau sekitar. 30 ohm.

Apa yang dilakukan ini terhadap perilaku probe pada frekuensi tinggi? Trise akan menjadi sekitar. 15 pF * 33 ohm, atau sekitar 0,45 nanoSec atau 450 picoSec. Cukup cepat? Ambil saja resistor diskrit 33 ohm dan gunakan tang hidung untuk mengaitkan resistor tersebut di sekitar pin tengah ujung probe.

Dan seharusnya tidak ada dering di Fring 280 MHz.

Ada tiga efek yang dipertimbangkan di sini.

1. Transformer Action (H-Field): Setiap loop dalam medan magnet yang berubah mendapat tegangan yang diinduksi ke dalamnya. Ini adalah ide di balik transformer. Panjang dapat melihat lebih banyak fluks sehingga lebih rentan terhadap pickup magnetik.

2. Efek Kapasitif (E-Field): Setiap dua konduktor dipisahkan oleh isolator untuk kapasitor. Sejak$C = \dfrac{\epsilon \cdot A}{d}$ memiliki kawat yang lebih pendek mengurangi are dari satu pelat dan karenanya kapasitansi mengurangi sensitivitas E-Field.

3. Ground lead inductance: Seperti yang ditunjukkan oleh Marcus inductance di ground lead meningkatkan impedansi terhadap sinyal frekuensi tinggi dan kabel yang lebih panjang memiliki lebih banyak induktansi. Anda juga dapat mengurangi induktansi dengan membungkus tanah dengan erat ke probe tetapi itu kurang bagus daripada yang Anda tunjukkan pada gambar kedua.

Manakah dari ini yang mendominasi tergantung pada sirkuit yang Anda uji. Saya secara teratur menghubungkan ujung kabel ground probe saya ke ujung probe. Ini seharusnya tidak melihat apa-apa saat Anda mengukur 0V dari ruang lingkup. Namun, ini akan menunjukkan kepada Anda di mana ada medan magnet yang signifikan di sirkuit Anda.