电子仪器共地常出现的测量错误研究

　　问 题 的 提 出

　　在电工电子技术实验中，有些实验用信号发生器、示波器、交流毫伏表、频率计等电子仪器进行测量时，实际测量结果和理论值比较常常存在很大的差异，出现明显的错误。经研究分析发现，出现这些错误是由于电子仪器共地造成的。这些问题特别容易被忽视，不少实验教材和设备制造商编写的实验讲义都存在这样的错误，很多人做实验时也常犯这种错误，一定要引起高度重视。

　　常见电子仪器的输入输出大多是双极型的，即正极和负极(屏蔽线)。经过对实验室的仪器设备进行检测发现，绝大多数电子仪器的负极都与地直接连接。当多台仪器同时使用时，这些仪器的负极同时接地，都接在同样的参考点—地上，电位相同都为零，这就是仪器共地。仪器接地，可以减少静电、电磁感应等对仪器的影响，同时由于不同仪器都以大地作为参考点，参考点选择相同，仪器具有准确度高、安全可靠、工作稳定等优点，可以大大提高测量精度和电子仪器的使用寿命。笔者通过对实验室所使用的函数信号发生器、交流毫伏表、泰克示波器、部分电源等仪器进行检测，仪器的输入或输出端的负极都与地相连，当这些仪器同时使用时，这些仪器输入输出端负极电位相同，即这些仪器共地。

　　电子仪器共地常出现的测 量 错 误 实 例 分 析

　　仪器共地虽然有很多优点，但测量时如果不考虑仪器共地，把不同仪器看成浮地、相互独立的仪器，在某些情况下，实验时很容易出现错误。如果不能正确的分析处理，可能会造成测量结果不准确、错误甚至损坏电路及仪器仪表。在电学实验中，这样的实例很多，下面列出一些常出现的错误的实例：

　　1.RLC串联正弦交流电路实验

　　RLC串联正弦交流电路实验如图1所示。实验内容有：测电路的频率特性、各元件的电压相位关系研究电路的谐振特性、测量电路的品质因数等。

　　用示波器观察电容C和电感L的波形和相位关系，一般教材介绍的方法都是把示波器接在电容和电感两端来测量。如果交流信号源、双踪示波器的双踪独立不共地，则可以直接正确观察R，L，C的电压波形和相位关系。但当示波器的双踪和信号源共地时，如果要观察电容两端的电压，把示波器探头的两极直接接在电容b，c两端，连接图如图1所示，这时由于电阻R的o端因接在交流信号源负极而接地，另一端c和示波器负极连接也接地，此时电阻两端同时接地，电阻相当于被短路，RLC串联电路变成了LC串联电路，所以用负极接地的示波器直接测量电容的电压，测量结果显然是错误的。所以如果存在仪器共地，就不能直接把示波器接在电感、电容的两端看其波形和相位。