Probe의 Ground Lead 길이

오실로스코프(oscilloscope)의 프루브(probe)를 사용할 때, 편의를 위해서 길이간 긴 그라운드 리드(ground lead)를 사용하는 경우가 많이 있다. 그라운드 길이가 길어지면 어떤 문제가 발생하는지 살펴보자.

프루브는 다음과 같은 등가 회로로 표현될 수 있다.

파란 부분은 프루브 자체의 등가회로이고 빨간 부분은 프루브와 프루빙할 회로의 그라운드를 연결하는 리드의 등가 회로 부분이다. 프루브의 대역폭을 결정하는 파란 부분은 변동이 없지만, 빨간 부분은 사용자가 어떤 리드를 사용하느냐에 따라서 달라진다.

회로를 보면 L과 C가 직렬 연결되어 공진을 일으킬 잠재성이 있는 것을 알 수 있다. 공진 주파수는 다음과 같다.

예들 들어, 그라운드 리드의 인덕턴스(inductance)가 85nH라고 하자 - 엄지와 검지를 붙여서 원을 만들었을 때의 크기 정도. 그러면 프루브 등가 회로는 대략 550MHz 정도의 공진 주파수를 갖게 된다. 따라서 프루빙하는 신호에서 550MHz 성분의 링잉(ringing)이 발생한다면 그라운드 리드를 더 줄여서 링잉이 없어지도록 해야한다. 리드 길이를 반으로 줄이면 공진주파수는 대략 2배 정도 증가한다.

다음은 짧은 리드를 사용한 경우와 긴 리드를 사용한 경우의 파형 그림이다.

<위 그림은 Tektronix P7240 4GHz 5X Active Probe User Manual에서 발췌한 것 입니다>