高频信号测量的万恶之源：鳄鱼地线

对于高频信号测量时，探头的鳄鱼接地线是万恶之源，无论多好的仪器都无法发挥价值，这是为什么呢？

1、高频晶振实测对比

我们先来感受一下，探头地线长与短其测量结果有何不同。

以晶振信号测量为例，如图1所示为常规的鳄鱼线接地测量方法，可看到信号过冲严重伴随振荡，和想像中的方波不一样。而图2所示的短地线弹簧接地测量方法，波形端正不少，显然资深工程师的方法没错。

图1  常规（鳄鱼线）测量方法（错误）

图2  短地（弹簧地）测量方法（正确）

2、核心区别：电感

种种迹象表明凶手就是"地线"那证据在哪呢?

且看图解，如图3所示为示波器使用探头进行信号测量理论上的等效模型。探头与示波器组成具有一定输入电阻和输入电容的测试设备；被测量信号等效为具有一定内阻与工作负载的源。

图3  理论测量等效模型

由于地线是一根导线，因此它有一定数量的分布式电感，线越长电感则越大。常规的测量方法就会由鳄鱼线引入分布式感，此时它的等效模型如图4所示的LG电感，这一电感将与探头电容相互影响，在LG和CP值确定的某个频点上形成谐振，导致减幅振荡现象的产生。

图4  长地线（鳄鱼线）测量等效模型

谐振点在频域及时域的影响如表1中所列图示。其中短地线（弹簧地）测量用图3所示模型分析；长地线（鳄鱼线）测量用图4所示模型分析。

可以发现，长地线测量对应的时域响应，其特征和我们前面常规（鳄鱼线）测量的波形相似，也验证了理论分析的正确性。

探头地线在电路中增加了分布电感；地线越长，电感越大，与探头的电容形成谐振频点，会在快沿脉冲上产生明显过冲减幅振荡。因此测量高频信号时，探头接地线越短越好。

总结

高频信号测量时不能只盯着仪器，一定要留意地线，越短越好，宁可自己焊一段短的导线，您也千万别用鳄鱼地。