当前位置:主页 > 建站知识 > 软件开发 >

硬件电路测量中的陷阱分析

发布时间:2022-11-19 00:38   浏览次数:次   作者:金年会在线入口
本文摘要:在平时测试硬件电路时,我们往往不会遇到一些比较容易忽略、不容易检测到的问题,但一定要认识到这些问题的不存在,想方设法削弱或避免这些问题,这里称之为硬件电路测量中的陷阱。用万用表测量电压或电流时,万用表与被测物体并联或串联作为阻抗。如果将被测物体的阻抗与万用表的等效阻抗进行比较,如果属于同一个数量级,那么万用表的阻抗肯定会对被测物体产生影响。 例如,如果测得的阻抗是10K,那么如果所用万用表的等效阻抗也是这个数量级,测试结果肯定会有相当大的误差。

金年会在线入口

在平时测试硬件电路时,我们往往不会遇到一些比较容易忽略、不容易检测到的问题,但一定要认识到这些问题的不存在,想方设法削弱或避免这些问题,这里称之为硬件电路测量中的陷阱。用万用表测量电压或电流时,万用表与被测物体并联或串联作为阻抗。如果将被测物体的阻抗与万用表的等效阻抗进行比较,如果属于同一个数量级,那么万用表的阻抗肯定会对被测物体产生影响。

例如,如果测得的阻抗是10K,那么如果所用万用表的等效阻抗也是这个数量级,测试结果肯定会有相当大的误差。根据并联电路中的分流理论,如果要增加这个误差,就要自由选择等效阻抗大的万用表,万用表越大越好。一般来说,在测量电压时,指针式万用表的等效阻抗根据量程在几十千欧姆到几百千欧姆的数量级。

测量电压时,数字万用表使用有源电路作为等效阻抗,因此根据范围的不同,其值通常在兆欧姆到十兆欧姆的数量级。相对来说,它对被测对象的影响要小得多,测试结果的可靠性也较低。

但如果把数字万用表当成电压传感器,它的低阻等效阻抗就不会轻易掉一些噪声电压,所以不会引入一些测试误差。如果要增加高电阻的分析仪效应,在测量过程中,必须使探头和仪表尽可能靠近一些潜在的噪声干扰源。

矛盾论又体现在这里了。从连接的角度来看,测量仪器作为一个等效阻抗,实际上参与了被测电路的工作。如果要考虑其影响,一旦测量仪器介入测试电路,整个电路的工作状态又会发生变化。如果测量仪器对电路的影响很小,那么它的影响就是轻微的干扰,可以忽略不计。

如果测量仪器对电路的影响很大,那么它的影响就是对电路系统的影响。这就是为什么,有时候我们做测试的时候,一旦把探头放在测试对象上,我们看到测试对象是自激的,或者是不起作用的,或者是经常出现莫名其妙的噪音。这时,我们必须做的是更换阻抗效应小的仪器或探针分析仪。用万用表测量交流信号时,还必须注意被测物体的工作频率。

金年会在线入口

用万用表做阻抗测量时,如果从测量探头看万用表,可以指出万用表是滤波器,因为它的测量电路无非是一些电阻、电容、晶体管组成的测量电路,那么这个电路一定没有工作频率范围(比特率)。如果在该频率范围内测量,则测试结果有效,如果在该频率范围外测量。因此,需要注意测试仪器的频率范围。这就是万用表的滤波效果。

在一定程度上,在示波器、交流毫伏表、超高频微伏表、光谱仪中使用时,需要注意适当的阻抗效应和滤波效应,根据被测对象的阻抗和工作频率自由选择合适的仪器。在仪器的使用说明书中,通常有等效阻抗和工作频率的解释,这种解释很少,也很容易解释。一般来说,在测量低频交流信号时,如果想完全测量信号,可以自由选择数字万用表,如果想看到信号的时域波形,可以自由选择示波器。

如果信号较暗,可以自由选择毫伏表和示波器进行匹配。测量音频信号时,可以根据信号大小自由选择示波器或毫伏表,示波器和毫伏表可以匹配mV量级的交流信号。对于高频信号,可以选择UHF毫伏表或光谱仪。

在这些仪器中使用时,一定要注意阻抗效应和滤波效应。特别是在测量高频小信号(uV阶)电路时,如果高频放大器的阻抗是并联谐振电路,此时如果使用光谱仪(50欧姆阻抗效应)进行测量,50欧姆光谱仪和并联谐振电路会共同充当高频放大器的阻抗,肯定会降低放大器的增益,测试结果会不准确。此时,差动低压分析仪可以用来测量响应光谱仪,这可以在相当大的程度上使用。

此外,在测试晶体时,一般很少使用示波器测量时间序列,也很少测试晶体是否波动。这时候一定要注意示波器分析仪的阻抗效应,因为分析仪上的寄生电容是不会存在的,比较小,但是晶体的阻抗电容一般是pF,所以分析仪的介入不会引起晶体振荡电路的频移,从而影响晶体振荡电路的运行,这种情况比较严重,不会造成晶体电路无法开始振动。此时需要自由选择差动低压分析仪进行测量。

测量高频电路时,一般采用测试线的滤波效应和阻抗效应。我们一般用射频同轴线,比如RG-58C,比较少见。直觉上50欧姆的射频同轴线会对测量造成太大影响。

但是,如果从实际出发考虑,传输线可以看作是由一系列LCRG组成的网络。因为没有CL,这个网络一定没有工作频率范围。

因为RG不存在,所以这个网络一定没有损耗,所以传输线不会对测试系统产生滤波效应,也就是说传输线也有工作频段的问题。如果我们用网络分析仪测试一根RG-58C这样的射频同轴线,在很长的频率范围内扫描它的S21,我们就不会发现这条同轴线是低通滤波器。

金年会在线官方网站

从射频线的非理想性来看,这个测量结果应该是可以预期的。可以假设,如果我们完全让这条同轴线远离其低通滤波器的角频率工作,那么从给定的射频角度来看,这条同轴线不是给定50欧姆或75欧姆的同轴线。

如果用在这条线上,肯定会造成相当大的光损耗,所以需要自由选择其他射频线。下表是射频同轴线参数表。可以看出,每英尺长度的等效电容约为20~30pF,对于高频来说是一个比较大的电容,这也是我们在开发射频测量时必须尽可能自由选择短的同轴线的原因。

适当地,在测量高频信号(或高频数字信号)时,还必须考虑示波器分析仪地线的等效阻抗效应。分析仪地线的介入改变了测试系统的特性。分析仪的地线作为感性阻抗元件,必然会导致测试对象传输特性的转换,进而导致测试结果的变化,严重时会导致系统波动和自激。这就是测试线的滤波效应和阻抗效应。

如果我们从基本电路理论和信号与系统的角度去解读这些测试系统中的陷阱,我们将无法轻松解读,告诉我们在自由选择仪器或测试时如何增加和避免这些问题的影响。


本文关键词:硬件,电路,测量,中的,金年会在线入口,陷阱,分析,在,平时,测试

本文来源:金年会在线入口-www.gzshugu.com