Como a baixa indutância das sondas de clipes de terra curtos evita interferências?

Abaixo estão fotos de duas sondas de escopo com diferentes comprimentos de clipes de terra:

Eu li que o terra mais curto é usado para minimizar a indutância do fio terra da sonda.

Mas o que isso ajuda? O que acontece quando a indutância do fio terra é baixa? Que tipo de interferência impede?

oscilloscope probe

— floppy380
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vire a questão, o que acontecerá quando a indutância do fio terra for alta.

— JonRB

Vou para a cama agora, mas, como expliquei na minha resposta, uma indutância em série não permite que as correntes terrestres de alta frequência se equilibrem através da sonda. Se você fizer medições de alta velocidade com um osciloscópio, precisará entender o que é impedância!

— Marcus Müller

@ user1234 e, como eu literalmente disse na minha resposta, não, não capta interferência.

— Marcus Müller

exatamente. e agora uma parte do caminho de medição tem uma impedância mais alta para o pico de suprimento se deslocar.

— Marcus Müller

Se você estiver interessado em uma resposta de formato mais longo, recomendo a leitura da Nota Linear Technologies App 47. É uma boa leitura em geral, mas o fio terra do osciloscópio é abordado na página 73-75. analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/…

— W5VO

Respostas:

Não impede interferência . Impede a impedância do fio terra.

Simplesmente imagine um indutor em série com sua conexão de terra: que atua como um filtro passa-baixo. Portanto, as correntes de alta velocidade não podem ser aterradas e, para isso, seu instrumento parece flutuar .

— Marcus Müller
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Fui convidado para ajudar na depuração de um IC regulador de comutação; O problema era "dois tipos de oscilação".

Perguntei qual era a frequência da oscilação e a resposta foi 80 MHz.

Eu perguntei "por quanto tempo o fio terra do osciloscópio" é a resposta "As 6 ou 8 polegadas usuais".

Expliquei: "A frequência ressonante, da sonda de osciloscópio de 200 nH (8") com capacidade de entrada de 15 pF, é de cerca de 90 MHz ".

Acontece que o designer de silício havia acionado LDOs em seu trabalho anterior de CI e nunca precisara aprender métodos rápidos de sondagem transitória. Aqui ele aprendeu sobre o toque da sonda no osciloscópio.

A outra forma de oscilação / ruído / comportamento estranho envolvia instabilidade no momento de entrar e sair dos modos descontínuos. Isso envolveu decaimentos muito lentos dos erros regulados de tensão e tempo causados pelo ruído térmico.

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Qual é a frequência de ressonância da estrutura do solo flexível em espiral, empurrada para a ponteira de terra? Ignore a possibilidade de contato inadequado, onde as inúmeras voltas aumentam a indutância. Em outras palavras, suponha que o comprimento do caminho seja 1 cm do centro mais 1 cm de retorno à terra, ou 2 cm no total ou cerca de 20 nH no total. Essa é uma boa suposição, porque a fórmula da indutância é Constante * Comprimento * (1 + log (comprimento / tamanho do fio)), fazendo com que a indutância calculada seja uma função principalmente linear do comprimento.

Qual é a frequência ressonante de 20nH e 15pF? eu uso

(F_MHZ) ^ 2 == 25.330 / (L_uH * C_pf)

onde 1 uH e 1 pF => F_MHz = sqrt (25.330) = 160 MHz

Temos 0,02 uH e 15 pF, com produto de 0,3.

Divida isso em 25.330, com quociente de 75.000.

O squareroot é de cerca de 280 MHz.

Que tal melhorar esse toque? Podemos umedecer? Sim. Adicione um resistor externo discreto na ponta da sonda. Valor? Vá para Q = 1, portanto, Xl = Xc = R. Xc de 15 pF a 280 MHz, dado 1 pF a 1 GHz é -j160 ohms, é 160/15 * 1.000 MHz / 280 MHz ou aprox. 30 ohms.

O que isso faz com o comportamento da sonda em alta frequência? O Trise será de aprox. 15 pF * 33 ohms, ou cerca de 0,45 nanoSec ou 450 picoSec. Rápido o suficiente? Basta pegar um resistor discreto de 33 ohm e usar um alicate de ponta fina para prensar o cabo do resistor em torno do pino central da ponta da sonda.

E não deve haver toque no Fring de 280 MHz.

— analogsystemsrf
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s = segundo. S = siemens.

— winny

Existem três efeitos que dois consideram aqui.

Ação do transformador (campo H): qualquer loop dentro de um campo magnético variável gera uma tensão induzida nele. Essa é a ideia por trás dos transformadores. Um longo pode ver mais fluxo e, portanto, é mais suscetível à captação magnética.
Efeitos capacitivos (E-Field): Quaisquer dois condutores separados por um isolador para um capacitor. Desde a $C = \dfrac{\epsilon \cdot A}{d}$ ter um fio mais curto reduz o ar de uma das placas e, portanto, a capacitância, reduzindo a sensibilidade do campo E.
Indutância do fio terra: Como apontado pela indutância de Marcus no fio terra, aumenta a impedância a sinais de alta frequência e um fio mais longo tem mais indutância. Você também pode reduzir a indutância envolvendo o solo firmemente na sonda, mas é menos bom do que você mostrou na segunda foto.

Qual desses domínios depende do circuito que você está testando. Eu conecto regularmente o fio terra da minha sonda à ponta da sonda. Isso não deve aparecer como você está medindo o 0V do osciloscópio. No entanto, ele mostrará onde existem campos magnéticos significativos em seu circuito.

— Warren Hill
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