专家谈测试：通过正确的线缆连接减少测量误差

随着产品的复杂程度越来越高，对测量精度和可靠性的要求也是水涨船高。由于版面限制，我将用这篇文章分成三部分，介绍一下仪器和被测件正确的布线和接地方法， 以达到减少测量误差的目的。当然，在文章中涉及的原理，可以应用于基本测量设置、 数据采集系统和自动测试系统。

电缆规格

可以使用各种各样的通用和专用的电缆。下列因素会影响您选择的电缆类型。

·信号的要求—如电压、 频率、 准确性和测量速度。
·互连的要求—比如线缆直径、 电缆长度和电缆布线。
·维护要求—过渡接头、 电缆终端、 应变、 电缆长度的限制、电缆布线等。

国际上通常会用到各种各样的方法标定电缆。请务必检查您打算使用的电缆类型， 务必关注以下的指标。


·标称阻抗 (绝缘电阻) —在电缆上可以找到， 从直流到一定的频率。 它随输入信号的频率变化而变化。检查高、低之间，通道与通道之间的屏蔽。高频和射频应用对电缆的阻抗有特别的要求。

·绝缘电压 — 对您的应用， 必须足够高。特别要注意是，为了防止电气振荡或设备损坏、 系统中所有通道绝缘要考虑到最大值。建议你使用 600 V 额定绝缘的电线。

·电缆电阻 — — 不同线径和长度的电缆的电阻都不同。 尽可能使用最大线径， 且尽量减少电缆的长度， 以尽可能降低电缆的电阻。下表列出了典型几种线径的铜线电缆电阻 （铜线温度系数是 0.35%° C）。在一些仪器中， 会用到仪器特殊的感应线，例如数字万用表四线电阻测量和高性能电源的远端感应， 可以补偿电缆电阻引起的电压损耗。

·电缆电容 — — 电容随着不同的保温材料类型、 电缆长度和电缆屏蔽而改变。电缆应尽量短，这样可以减少电缆电容。在某些情况下，可以使用低电容电缆。

接地技术

接地的目的之一是为了避免地环路， 并尽量减少共模噪声。大多数系统应具有至少三个单独的地环路：

1.第一是信号的接地 。您还需要在高电平信号、低电平信号和数字信号之间，提供分开的信号地。
2. 第二是高噪声硬件的接地， 例如继电器、 马达、 和大功率设备。
3. 第三是个接地是用于机箱、 机架和机柜。 交流电源接地一般应连接到这第三个接地。

一般情况下，对于频率低于 1 MHz 或低电平信号，使用单点接地。并联接地是比较好的，但这样做成本高，接线也困难一些，并联之后再单点接地是必须的。 最重要一点， 特别是对于小信号或最精确的测量要求，应该是就近接地。10 MHz 以上的频率，使用分开的接地系统。对于1 MHz 和 10 MHz 之间的信号，您可以使用单点接地系统，如果最长的地线回路不超过波长的 1/20。 在所有情况下，回路电阻和电感应尽量减少。

屏蔽技术

噪声屏蔽必须要考虑到电容和电感耦合。导体与周围的接地屏蔽之间，会产生很大的电容耦合。 在开关网络中，这种屏蔽与同轴缆线和连接器的形状相关。 对于频率在100 MHz 以上信号，建议使用双屏蔽同轴电缆， 以降低屏蔽效应。减少回路面积是最有效的应对电磁耦合的方法。 在几百千赫以下的信号，双绞线可以抵御电磁耦合。使用屏蔽双绞线， 可免于电磁和电容拾取。对1MHz 以下的信号可以提供的最大保护，但要确保屏蔽不是会用户传导任何信号。