为什么接地对测试设备至关重要?
接地如何影响测试设备，如示波器？
示波器、信号分析仪和频率计等测试设备依靠稳定的接地才能准确工作。不良或不稳定的接地会引入问题，影响测量的质量和安全性。让我们深入了解一下接地如何影响测试设备的各个方面。
测试信号精度和稳定性
稳定的接地可确保电压读数随时间保持一致。当信号缺乏可靠的接地时，可能会因电噪声或其他环境因素而波动。这种波动称为信号漂移，会使准确的测量结果难以解读。例如：在示波器中，不稳定的接地会导致显示的波形上下偏移，从而难以准确测量峰峰值电压或频率等属性。
示波器探头接地问题可通过积累探测经验来解决
探头接地是电流从探头返回源的低阻抗路径。增加该路径的长度将在高频时创建探头输入的大共模电压。根据下列方程式，产生电压的行为就好像该路径是一个感应器：
增加接地感应 (L)、增加电流 (di) 或降低转换时间 (dt) 都将导致电压增加(V)。当此电压超过示波器定义的阈值电压时，将出现错误的数据测量。
将一个探头接地与许多探头共享将强制流向每个探头的所有电流返回时流经该探头 （其接地返回被共用）的共用接地感应。结果是在上面的方程式中电流增大 (di)，且根据转换时间 (dt)，共模电压可能增加到一个会产生错误数据的水平。
除共模电压外，长接地回路也会降低探头系统的脉冲保真度。上升时间增加，振铃由于探头输入处的干燥 LC 电路也会增加。因为数字通道显示重建了波形，它们不会显示振铃和扰动。通过检查波形显示，您不会发现接地问题。事实上，可能通过杂乱的毛刺或矛盾的数据测量发现问题。使用模拟通道来查看振铃和扰动。
最佳探测习惯
由于变量 L、di 和 dt，您可能无法确定在测量设置中有多少余量。下面指导您样成好的探测习惯：
• 如果使用组中的任意通道捕获数据，每个数字通道组（D15–D8 和 D7–D0）的接地导线应该连接到被测设备的接地。
• 在嘈杂的环境中捕获数据时，除了通道组的接地之外，应该使用每三个数字通道探头的接地。
• 高速定时测量（上升时间 ）应该使用每个数字通道探头自己的接地。
设计高速数字系统时，您应该考虑设计直接面向仪器探头系统的专用测试端口。这将使得测量设置更容易并可重复用来获取测试数据。
减少接地环路和噪声
当系统中存在多个接地路径时，就会出现接地环路，这些环路会拾取不需要的信号或电磁干扰 (EMI)。这些接地环路会导致噪声干扰，从而可能使信号失真，难以区分真实的波形。对示波器的影响：接地环路噪声通常表现为波形显示上的随机尖峰或波动，这会掩盖实际信号并影响测量精度。
防止电压尖峰和设备损坏
测试设备对高电压非常敏感，接地错误有时会产生电压尖峰，从而损坏内部元件。对于示波器和其他敏感设备，这些尖峰可能会造成永久性损坏或导致昂贵的维修费用。安全提示：确保设备上的接地连接牢固可靠，以降低电压浪涌的风险。可靠的接地点可为过剩电流提供安全耗散的路径，防止对设备和操作人员造成潜在伤害。
提高信号保真度和分辨率
信号保真度是指设备在不失真的情况下捕获实际信号的精确度。不正确的接地连接会降低保真度，尤其是在噪声影响更大的高频应用中。保真度下降时，测量分辨率也会降低，从而限制您可以从波形中获取的细节信息。
隔离和差分测量
在某些测试场景中，直接接地连接可能会干扰信号，甚至导致短路。差分探头或隔离测量技术无需公共接地点，同时仍能保持测量精度。在这种情况下，了解接地点的作用有助于您确定直接接地还是隔离测量方法更适合您的需求。
什么是差分测量？接地 vs. 不接地测量
示波器探头的单端测量，即以地为参考点的测量。这意味使用任何探头时，都需要连接到电路中的两个点才能测量它们之间的电压差。对于单端探头，其中一个点必须是“地”，通常通过示波器连接到大地。
单端探头 = 参考地探头
•当使用任何探头时，需要将两个探针输入连接到一个电路，以测量它们之间的电压差。
•单端测量是指输入信号与地之间的电压差。对于单端探头，其中一个点必须“接地”。差值被输入到示波器的输入。
•单端输入可能会受到噪声或地面反弹问题，因为携带信号的导线拾取了电子背景噪声。
单端探头的一个问题是由于传输信号的导线会拾取电噪声，因此可能会受到噪声或地弹的影响。
差分测量 = 非接地测量
如果你想测量两点之间的电压差，而这两点都不是“地”，该怎么办？
你需要一个没有“地”连接的探针。这叫做差分探针。在这个电路中，中间电阻两端都不为0V，所以它是“浮空”的。这意味着如果我们用单端探针测量它的电压，电路就会接地——这是非常危险的，会损坏电路！
•如果你想测量两个点之间的电压差，但没有一个是“地”怎么办?你需要一个能很好测量非接地信号的探头。
•差动探头的主要优点是高的共模噪声抑制，因为噪声被同时加到两根导线上，然后可以被差分放大器的共模抑制滤波掉。
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