專(zhuān)家談測(cè)試：通過(guò)正確的線(xiàn)纜連接減少測(cè)量誤差

隨著產(chǎn)品的復(fù)雜程度越來(lái)越高，對(duì)測(cè)量精度和可靠性的要求也是水漲船高。由于版面限制，我將用這篇文章分成三部分，介紹一下儀器和被測(cè)件正確的布線(xiàn)和接地方法， 以達(dá)到減少測(cè)量誤差的目的。當(dāng)然，在文章中涉及的原理，可以應(yīng)用于基本測(cè)量設(shè)置、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

電纜規(guī)格

可以使用各種各樣的通用和專(zhuān)用的電纜。下列因素會(huì)影響您選擇的電纜類(lèi)型。

·信號(hào)的要求—如電壓、 頻率、 準(zhǔn)確性和測(cè)量速度。
·互連的要求—比如線(xiàn)纜直徑、 電纜長(zhǎng)度和電纜布線(xiàn)。
·維護(hù)要求—過(guò)渡接頭、 電纜終端、 應(yīng)變、 電纜長(zhǎng)度的限制、電纜布線(xiàn)等。

國(guó)際上通常會(huì)用到各種各樣的方法標(biāo)定電纜。請(qǐng)務(wù)必檢查您打算使用的電纜類(lèi)型， 務(wù)必關(guān)注以下的指標(biāo)。


·標(biāo)稱(chēng)阻抗 (絕緣電阻) —在電纜上可以找到， 從直流到一定的頻率。 它隨輸入信號(hào)的頻率變化而變化。檢查高、低之間，通道與通道之間的屏蔽。高頻和射頻應(yīng)用對(duì)電纜的阻抗有特別的要求。

·絕緣電壓 — 對(duì)您的應(yīng)用， 必須足夠高。特別要注意是，為了防止電氣振蕩或設(shè)備損壞、 系統(tǒng)中所有通道絕緣要考慮到最大值。建議你使用 600 V 額定絕緣的電線(xiàn)。

·電纜電阻 — — 不同線(xiàn)徑和長(zhǎng)度的電纜的電阻都不同。 盡可能使用最大線(xiàn)徑， 且盡量減少電纜的長(zhǎng)度， 以盡可能降低電纜的電阻。下表列出了典型幾種線(xiàn)徑的銅線(xiàn)電纜電阻 （銅線(xiàn)溫度系數(shù)是 0.35%° C）。在一些儀器中， 會(huì)用到儀器特殊的感應(yīng)線(xiàn)，例如數(shù)字萬(wàn)用表四線(xiàn)電阻測(cè)量和高性能電源的遠(yuǎn)端感應(yīng)， 可以補(bǔ)償電纜電阻引起的電壓損耗。

·電纜電容 — — 電容隨著不同的保溫材料類(lèi)型、 電纜長(zhǎng)度和電纜屏蔽而改變。電纜應(yīng)盡量短，這樣可以減少電纜電容。在某些情況下，可以使用低電容電纜。

接地技術(shù)

接地的目的之一是為了避免地環(huán)路， 并盡量減少共模噪聲。大多數(shù)系統(tǒng)應(yīng)具有至少三個(gè)單獨(dú)的地環(huán)路：

1.第一是信號(hào)的接地 。您還需要在高電平信號(hào)、低電平信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間，提供分開(kāi)的信號(hào)地。
2. 第二是高噪聲硬件的接地， 例如繼電器、 馬達(dá)、 和大功率設(shè)備。
3. 第三是個(gè)接地是用于機(jī)箱、 機(jī)架和機(jī)柜。 交流電源接地一般應(yīng)連接到這第三個(gè)接地。

一般情況下，對(duì)于頻率低于 1 MHz 或低電平信號(hào)，使用單點(diǎn)接地。并聯(lián)接地是比較好的，但這樣做成本高，接線(xiàn)也困難一些，并聯(lián)之后再單點(diǎn)接地是必須的。 最重要一點(diǎn)， 特別是對(duì)于小信號(hào)或最精確的測(cè)量要求，應(yīng)該是就近接地。10 MHz 以上的頻率，使用分開(kāi)的接地系統(tǒng)。對(duì)于1 MHz 和 10 MHz 之間的信號(hào)，您可以使用單點(diǎn)接地系統(tǒng)，如果最長(zhǎng)的地線(xiàn)回路不超過(guò)波長(zhǎng)的 1/20。 在所有情況下，回路電阻和電感應(yīng)盡量減少。

屏蔽技術(shù)

噪聲屏蔽必須要考慮到電容和電感耦合。導(dǎo)體與周?chē)慕拥仄帘沃g，會(huì)產(chǎn)生很大的電容耦合。 在開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中，這種屏蔽與同軸纜線(xiàn)和連接器的形狀相關(guān)。 對(duì)于頻率在100 MHz 以上信號(hào)，建議使用雙屏蔽同軸電纜， 以降低屏蔽效應(yīng)。減少回路面積是最有效的應(yīng)對(duì)電磁耦合的方法。 在幾百千赫以下的信號(hào)，雙絞線(xiàn)可以抵御電磁耦合。使用屏蔽雙絞線(xiàn)， 可免于電磁和電容拾取。對(duì)1MHz 以下的信號(hào)可以提供的最大保護(hù)，但要確保屏蔽不是會(huì)用戶(hù)傳導(dǎo)任何信號(hào)。