降低测试系统开关中的噪声

一点接地系统

信号接地可以为一点接地或多点接地。系统中的 一点接地能经串联或并联连接。对于噪声耦合，最差的 接地方案是串联接地，但这也是最廉价和最简单的接 线方法。因此使用面也最广。对于非关键性的应用，串 联接地有可能得到满意的结果。但最重要的电路应最 接近主要接地点。图 10 示出串联接地连接；电路 1 应 是最关键的电路。

并联接地如第 9 页的图 11 所示，这是低频时的最 好配置。它消除了流过不同电路地电流的交叉耦合。但 这种方案的接线和使用都比较麻烦。

在高频时，并联的单点连接是极受限制的，原因在 于接地导体的阻抗增加了接地阻抗，从而在接地线间产 生电容性耦合。随着频率的增加，情况将变得更坏，接 地线会成为天线，并辐射噪声。作为规则，接地线应
保持短于波长的1/20，以防止辐射和保持低阻抗。

多点接地系统

高频应用应使用多点接地系统。在多点接地系统 中，来自所有电路的全部接地电流都流过公共的地阻 抗，如图 12 所示。通常要把电路接到最近的低阻抗接 地平面，一般为系统的机箱。接地平面的低阻抗由于有 较小的电感，至接地平面的连接必须尽可能短，以把电 路和地之间的阻抗减到最小。

一般情况下，低于 1MHz 时应首选单点接地系统；
10MHz以上时多点接地为最佳。对于1MHz至10MHz， 也可使用单点接地系统，只要最长接地返回的长度短 于波长的 1/20。如果做不到，则应使用多点接地。

接地电缆和连接器的屏蔽

为最小化屏蔽中的噪声电流，在低频下的信号电 路有一个接地点时，屏蔽电缆应只在一点接地。如果同 轴电缆接到一个以上的接地点，屏蔽中噪声造成的 IR 压降将耦合至信号导体。对于屏蔽双绞线，可能会把不 相等的噪声电压经电感性耦合进入信号电缆，从而在 这里产生噪声。

必须仔细选择一个接地点。如果只有源是接地的（图 13），那么电缆屏蔽应只接到源的公共端，即使该 点不是大地。

而如果负载接地（图 14），那么电缆屏蔽应只接到 负载的公共端，即使该点不是大地。

当信号电路为两端接地（图 15）时，只可能有 限地降低噪声。屏蔽的两端接地将造成一些地环路电 流流过屏蔽，而不是信号线。如果需要采取其它降低噪 声的措施，可断开由源和负载接地所构成的地环路。您 能用变压器或其它隔离器件实现。

隔离地环

当电路两端接地时，就构成了地环路（图 16a）。 可使用隔离变压器断开喧闹环境中的地环路（ 图16b）。在必须保持直流路径的情况下，可用纵向抗流 圈仅抑制更高频率环路（图 16c）。同样可用光隔离器件断开地环路

降低地环路噪声影响的其它方法是直接使用测量 接收器放大器。可配置接收器，用平衡输入最小化地环 路噪声的影响。采用围绕放大器的地屏蔽甚至能得到 更好的低频噪声抑制。

高频时的屏蔽接地

1MHz以上高频的屏蔽接地需要一个以上的接地 连接，以保证屏蔽保持在地电位。此外，屏蔽与接地平 面间的电容性耦合构成高频地环路，使不接地端的隔 离非常困难，甚至是不可能的。高频时通常应把屏蔽的 两端接地。

为保证高频时长电缆的良好接地，常用做法
是屏蔽在每 1/10 波长处接地。每 1/10 波长处把一 个小电容器接地的混合接地提供直流的单点接地和高 频的多点接地。其性能也能可靠地予以表征。

通过连接器保持信号完整性

只要有可能，就应通过连接器贯通信号及其屏蔽。 在屏蔽的保持和隔离，以及保持电缆阻抗上，绝缘的 BNC 连接器就是近乎理想连接器的一个例子。

在需要较高密度连接器的测试系统中，有些连接 器是不实用的。这里的高电平和低电平信号应通过不 同的连接器。如果必须通过同一连接器，则应尽可能远 离，并把地线放在它们中间。

屏蔽必须接到连接器的多个引脚，而不应只接到 一个引脚上。把所有屏蔽接到一个引脚时，连接器会构 成地环路，使屏蔽电流在各屏蔽间流过。

开关系统中的噪声降低技术
DUT 和开关系统间的接口是噪声进入测试系统的 便捷途径。为避免这一问题，需遵循如下方针。

使用电缆的指导方针
1. 电缆中不应既有高电平线，又有低电平线。
2. 在整个系统范围内不得破坏屏蔽完整性。对于低 频，屏蔽必须绝缘，避免在系统中的其它某点接地。

使用连接器的指导方针
1. 隔离导体上的高电平线和低电平线。
2. 如有可能，应把地线放在信号线之间。
3. 任何不使用的连接器引脚应放在信号线之间，并 接地。
4. 每一电缆屏蔽在通过连接器时，都应有自己的连 接器引脚。
在大系统中，常可看到用树状开关减小接通开关 的杂散电容，方法是把系统中不用的开关以并联方式 连接。由输入继电器与引入继电器的串联而减小了电 容量。对于 16 通道的多路转换器，这一串联开关把测 量电路的杂散电容有效降到没有树状开关时的 1/16。 从而使系统有较低的串扰和更快的测量稳定时间。图17示出树状开关图。