Was reduziert das Rauschen, wenn Sonden an einen Stromkreis angeschlossen sind?

Ein ideales Spannungsmessgerät hat eine unendliche Impedanz. Dies ist unmöglich, da alle Spannungsmessgeräte bei der Spannungsmessung eine geringe Leistung benötigen. Herkömmliche Oszilloskopsonden haben eine Impedanz von 10 Millionen Ohm. Es sind Variationen verfügbar.

In einem normalen Raum mit Netzanschluss (120-Volt-Wechselstrom) gibt es eine beträchtliche Menge an damit verbundenem elektrischem Rauschen. Dieses Rauschen kann in jedem leitfähigen Material einen kleinen Strom induzieren. Wie stark sich das auf eine Spannungsmessung auswirkt, hängt von der Impedanz dessen ab, was gemessen wird. Wir können das Ohmsche Gesetz verwenden, um herauszufinden, wie viel Strom für Ihre obige 6-mV-Spitze-zu-Spitze-Oszilloskopmessung benötigt wird (vorausgesetzt, Sie verwenden 10-MOhm-Ohm-Tastköpfe):

V = I x R
6mV = I x 10Mohm
I = 6E-3 / 10E6
I = 6E-10
I = 60nA

Wie Sie sehen können, wird nur ein sehr geringer Strom benötigt, um die Oszilloskopkurve um 6 mV abzulenken.

Um herauszufinden, wie stark dieses Rauschen Ihren Spannungsmesswert beeinflusst, während es an Ihren 27-Ohm-Widerstand angeschlossen ist, müssen wir zuerst den Gesamtwiderstand ermitteln:

1/R(over-all) = 1/10E6 + 1/27
R = 26.9999271

Dann können wir die erwartete zusätzliche Spannung aufgrund des von uns gemessenen Rauschens finden:

V = I x R
V = 60nA x 26.9999271
V = 1.62uV

Die zweite Scope-Spur ist auf etwas mehr als 1/10 Volt pro Teilung eingestellt. Daher ist es unwahrscheinlich, dass eine Auslenkung von 1,62 uV beobachtbar ist.

Die elektrische Feldstärke viele Meter von Haushalts- oder Bürostromkabeln entfernt kann bis zu Hunderte von Millivolt betragen, gemessen an einem Gerät mit hoher Eingangsimpedanz wie einem Oszilloskop.

Legen Sie einen 27-Ohm-Widerstand über die Oszilloskopsonden, und was Hunderte von Millivolt in einer 1-Mohm-Impedanz sein könnte, wird zu etwa 1 Mikrovolt, und was Sie sehen könnten, ist eher das vom Oszilloskop selbst erzeugte Eingangsrauschen.

Die Sondenimpedanz misst das Streufeld der AC-Leitung E in mV/mm aufgrund der Länge des Sondenerdungskabels, das als Antenne fungiert.

• Wenn Ihr Finger die Sondenspitze berührt, ohne die Erde zu berühren, wird Ihr Körper zur Antenne und kann je nach Nähe zu Wechselspannungen und Kabelschleifen bis zu 100 Vpp der Wechselspannung aufnehmen.
• Wenn Sie dann einen anderen Finger zur Erdung oder Sondenerde kurzschließen, wird diese Dämpfung von 100 pF oder mehr bei Netzfrequenz zu einem Spannungsteiler von der Streuimpedanzkopplung zur Streukapazität (xx pF), um zu einem Kapazitätsspannungsteiler zu werden.
• Der Widerstand macht dasselbe wie ein Zc:R-Spannungsteiler, sodass Sie die Streukapazität zur Quelle bei 50/60 Hz berechnen können
• Da Zc(f) mit steigendem f abfällt, erhöht sich dieses Verhältnis, was zu mehr Hochfrequenzrauschen führt, das auch zur Berechnung des Zc:R-Verhältnisses verwendet werden kann, außer dass jetzt auch eine Stromschleife mit magnetischer Kopplung des Stroms an die Rahmenantenne vorhanden ist.
• Einige Geräusche können thermisch sein, während andere von anderen Quellen stammen können (Logik, SMPS usw.)