测量电力轨道上的噪音似乎是一项简单的任务。然而，有一些基本的陷阱可能会导致不正确的，甚至是完全奇怪的结果。让我们来看看其中一个挑战:射频拾取。我们将演示RF拾取对动力轨测量的影响，然后我们将向您展示减轻这种影响的有效方法。

但在我们深入讨论这个问题之前，让我们先后退一步。了解示波器的功能(和限制)总是很重要的，因为有了这些知识，你可以更好地预测你的测量结果。

如果我们谈论测量噪声，特别是在低电平信号的情况下，我们真正想知道的是示波器的噪声底限。前端放大器本身产生多少噪声?

对于这个例子，我们使用的是Teledyne LeCroy HDO8108A示波器(图1)，带宽为1ghz, 8个模拟输入通道，12位垂直分辨率。开云体育官网登录平台网址我们可以通过接地输入通道来观察仪器内部放大器的噪声(图2)。由于示波器的垂直分辨率，我们可以得到相当精确的测量。

图1:Teledyne LeCroy的HDO8108A具有约145 μV的极低噪声底板

图2:这个屏幕截图显示了HDO8108A固有放大器噪声的采集

请记住，也有几种方法来查看噪声测量:RMS值和标准偏差(图3)。前者包括任何直流偏移，而后者在计算RMS之前减去每个测量电压的平均值(平方和的平方根)。因此，标准偏差是对噪声水平变化的更真实的测量。

图3:噪音测量可以用RMS值或标准偏差来考虑

从图3可以看出，图2的噪声底迹的标准差约为145 μV。现在我们有了一个关于噪声测量范围的概念。

现在，让我们做一个最简单的电力轨道测量:1.5 V电池。考虑到电池内部发生的电化学反应，以及由于探测而产生的电流，我们可能会在电压迹线上预测到一些噪声。所以我们把电池装在一个盒子里，连接导线，然后把它们连接到示波器上。显示的结果至少可以说是令人惊讶的(图4)。

图4:1.5 v电池的初始测量结果

在图4的顶部是我们的电池(洋红色，Ch2);下面是我们的噪声底测量作为参考(黄色，Ch1)，两者在相同的垂直尺度上。我们在电池电压上看到了噪音，很多噪音，而且比我们预期的要多得多。我们测量的平均电压为1.56 V, RMS为3 V，峰对峰的噪声水平为33 mV。

不仅如此，噪音中似乎有一些相当高频率的成分，以及某种周期性。我们将示波器的水平时基设置为20 μV/div，我们检查采样率，这是仪器的最大10gs /s。因此，我们确实是在捕捉示波器所能捕捉到的尽可能多的高频信息。

我们可以做的一致性检查是使用示波器的快速傅里叶分析功能在频域观察这个信号(图5)。从顶部的全频谱频率图中，我们看到噪声本质上确实是非常宽频带的，达到示波器的全带宽1ghz，没有减弱的迹象。

图5:电池电压测量的频谱分析视图

在图5的底部是频谱的前100 MHz的放大视图，在噪声中有明显的峰值，奇怪的是，这些峰值几乎恰好从15 MHz开始，然后是30 MHz、45 MHz，等等。这无疑是人为的射频噪声对我们的电池信号。

还要注意，频谱分析显示了一种奇怪的现象:偶谐波。这只有在噪声的信号源被扭曲时才会发生，在一个周期内波形是反对称的。那么，我们的噪声源可能是一个占空比失真的时钟，或者是脉冲的上升和下降时间不同。由于高次谐波的下降速度比1/f慢，我们的噪声源可能更像一串脉冲

那么，显而易见的补救办法就是为我们的1.5 v电池提供一些屏蔽。在仔细地用铝箔包裹它之后，我们重复测量，却发现噪声频谱与第一次测量时几乎相同。嗯?

然后我们仔细观察我们的屏蔽电池和外壳，并注意到一些东西:只有同轴电缆的中心导体与箔接触。哄鹰的盾牌不是;这是浮动的。当然，只有当它连接到仪器底盘的返回路径时，屏蔽才真正有效。与电池周围的箔断开的同轴屏蔽，射频拾取将是完全的，将被传输到信号线，几乎就像它没有箔一样。

让我们再试一次，这次把同轴电缆的屏蔽连接到铝箔上。如图6底部所示，差异非常大。我们的噪声值从-60 dBm范围下降到-100 dBm范围，减少了4倍。我们说的是大约45nv的振幅。

图6:电池电压的另一个频谱分析视图(电池现在被正确屏蔽)

作为最后的完整检查，让我们将适当屏蔽的电池噪声与示波器的噪声底测量(图7)进行比较。这是示波器上的Ch1(黄色痕迹)和Ch2上的电池(洋红色痕迹)，它们实际上是相同的。事实上，电池的噪声低于示波器的噪声底限。

图7:示波器的噪声底测量(黄色)和屏蔽电池测量(洋红色)几乎完全相同

那么，关于如何在动力轨测量中减少射频拾取，我们发现了什么?

1. 每当我们探测低电平信号时，除了屏蔽良好的同轴电缆连接外，我们都会遇到射频干扰。任何从DUT的屏蔽中分离出来的暴露导体都会起到天线的作用。
2. 此外，射频拾取通常具有宽带性质。为了尽量减少这方面，我们希望我们的探头尖端设计得尽可能像哄。尖端的任何电感都会降低测量带宽，并可能在测量中引起一些振铃。但更糟糕的是，你会得到“天线效应”，探头将容易射频拾取。所以你希望示波器和DUT之间的连接看起来尽可能像同轴连接。
3. 在测试设计方面，如果您可以以微同轴电缆连接器的形式将测试点添加到您的电路板上，然后将同轴电缆连接到这些点上，那么您将大大消除测量中任何潜在的RF干扰。

以前在Teledyne LeCroy出版的版本测试发生博客：http://blog.teledynelecroy.com/2018/01/understand-rf-pickup-when-measuring.html