降低测试系统开关中的噪声

热度1189票  浏览3726次 时间:2011年5月06日 23:21
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首先,确定是理想地的标准说明。第二强调IR压降的事实,这可发生在地平板内并耦合噪声进入信号导线。

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gkO De6u&i0  设计合理的系统将具有信号通路和确定的返回通路,因为这两个通路对于工作系统是基本的。但是,往往忽略了返回通路。 中国环境保护网 J9~5fR$_ h%gk3R6k1~

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  设计不好的返回通路可改变依赖关系。改变返回通路可出现间断问题,并产生不希望噪声。 中国环境保护网V M3a%lA;p~

)i']m%q |W0  在大多数系统中,对于系统的不同元件需要分离地返回通路。低电平信号地应该与硬件地和有噪声的地(如继电器和马达地)分离。在敏感系统中,分离信号地为低电平和数字地,避免较高电平,较多噪声的数字信号耦合到低电平信号线。

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2E0L b"I3G+i(G;F[:f0  若AC电源分布在整个系统,则电源地应该连接到扣壳或硬件地。单地基准点应该用于低电平工作。另外,地电平的任何差别将在信号通路中呈现出噪声。 中国环境保护网 l,? zK$h-D r

!q}}a+wRk} S0  如图4所示,若仪器的低端接地(Z2=0),则ECM直接跨接在Rb,它是与输入信号串联,然而,浮置的仪器低端(见图4)使Z2增加到较大的值,并构成电压分压器,这可降低测量通路噪声大约Rb/Z2倍。 中国环境保护网)o&o I lB(rZ

浮置仪器的等效电路中国环境保护网JQ$~2]xH[jQ

-tE Non/d&OCQ7K0  单点地系统

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3S{*~xu#F o,x J(L0  单地不是单点就是多点。单点地可以并联或串联。为了避免噪声耦合,最合乎需求的接地方法是串联地。这也是最便宜和最容易连线的,所以最广泛采用。

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sc1J.O/`fV3m&Sl0  对于非关键性应用,串联地工作令人满意。最关键性电路应放置在最靠近主地点。

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  在高频,限制并联单点连接地采用。地导线电感增加地阻抗,而几个并联地导线会引起它们之间的电容耦合。随着频率的增高,情况会更加严重,在足够高的高频,接地线将如同天线并幅射噪声。通常,接地线的长度应小于波长的1/20,以避免幅射和保持低阻抗。 中国环境保护网qY*ZCo5n

h|-O,uDr~*_0  多点地系统 中国环境保护网$U5R1L6j-tM"G V

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  多点地系统用在高频,在多点地系统中,来自所有电路的所有地电流流经公共地阻抗。通常,连接电路到最近的可用的低阻抗地平板,这往往是系统机壳。

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}jEC J _ qF$C0  地平板的低阻抗是由于它的较低的电感所致。到地平板的连接必须尽可能短以使电路和地之间的阻抗最小。 中国环境保护网9]d}8]Woe ?;g

$b e7y `6T0  频率低于1MHz,通常单点地系统是较好的;10MHz以上,多点地系统是最好的。对于1~10MHz,若最长的地返回长度小于波长的1/20,则可采用单点地系统。假若这是不可能的,则应该采用多点地系统。

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4c@#r)B#iC\m0  缆线比较

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Vlpgk?!^A3r0  选择合适的缆线类型是一个主要的系统设计功能,在两个屏蔽间具有绝缘的双屏蔽同轴电缆或3线电缆,能提供抗噪声耦合的最大保护。因为噪声电流流经外层屏蔽,信号返回电流流经内层屏蔽,这使得两个电流不流经一个公共阻抗,并不产生噪声耦合。 中国环境保护网"E/q&pTt2d"F6nO W-a L

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  带屏蔽地的同轴电缆在1个点,能提供对电容拾取噪声的真正有价值的保护。在1MHz以上,沿同轴缆屏蔽表面的趋肤效应势必会在影响噪声电流流经屏蔽外部,信号返回电流将流经屏蔽内部。在DC-VHF频率(30MHz~300MHz),同轴电缆的阻抗比较一致。

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  双绞线和屏蔽双绞线适合于几百KHz的应用。然而,几百KHz以上,这类电缆易于信号损失。屏蔽双绞线在较低频率,其性能可与同轴电缆相比。除非同在平衡电路中,非屏蔽双绞线抗电容拾取噪声的能力较弱。然而,它对磁拾取具有有效的抗噪声度。 中国环境保护网j)A;o)l h$b

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  保持经过连接器的信号完整性 中国环境保护网'P z/IS#T F0o

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  只要有可能,应该保持信号及其屏蔽能经过连接器。隔离的BNC连接器近乎理想,因为为屏蔽是连续的保持电缆隔离和阻抗。 中国环境保护网/d!t*VEj+|0ixv8[

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  但是,这样的连接器在测试系统中往往是不现实的,因为测试系统需要较高密度的连接器。在这种情况下,高电平和低电平信号应该经分离连接器运行。若它们必须经同一连接器运行,则它们放置在相隔尽可能远处,用接地线放置在它们之间以增强隔离。

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BF!`/ks ^*w0  通过分离引脚的连接器,必须保持屏蔽。连接所有的屏蔽到单引脚或连接器外壳会形成地环路并使屏蔽电流流经个别屏蔽之间。 中国环境保护网Hc$U(t FsI[

'Do&w(Z(G(Ohf0  缆线线束和连接器准则 中国环境保护网!Hs&JsgO.p$g

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  DUT和开关系统之间的接口为噪声进入测试系统提供方便通路。为避免此问题应遵从下列准则: 中国环境保护网7gIs(X_,Z!Br

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  缆线线束

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  • 高电平和低电平引线不应共享同一缆线线束。
  • 在系统中不应该破坏屏蔽的完整性。
  • 对于低频,应该隔离屏蔽以避免在系统其地点接地。
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  连接器

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  • 在连接器中应该分离高电平和低电平引线。
  • 接地线应该尽可能放置在信号引线之间。
  • 任何未用的连接器引脚应放置在信号引线之间,并应接地。
  • 每个缆线屏蔽应有自身的连接器引脚通过电接器。
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  结语

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  在测试系统中为了得到精确的测量,保持信号完整性是极其重要的。最好的方法是抑制噪声和保持噪声耦合最小。根据DUT、测试仪器,开关和其他元件及连接器的输入和输出特性,仔细关注合适的接地和屏蔽可以做到这点。

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  对于当今高性能系统,小的误差可能导致显著的噪声。适中的频率和幅度是相当容易路由和测量的,但必须注意避免地环路。对于高频和低电平信号需要特别注意开关类型和开关配置,以保持整个系统中信号完整性。 中国环境保护网;V4Sn+g-g;{iH

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