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- ELETTRONICA OGGI 429 - LUGLIO/AGOSTO 2013
HIGH IMPEDANCE APPLICATIONS
EDA/SW/T&M
Messa a terra, schermatura
e grounding in applicazioni
ad alta impedenza
M
olto spesso una schermatura (shielding) inadeguata e una
non correttamessa a terra (grounding) sono ritenute respon-
sabili dell’imprecisione delle misure, specialmente nelle applica-
zioni ad alta impedenza. D’altra parte, i problemi di schermatura
e di messa a terra sono sovente responsabili di errori di misura,
anche se molti sviluppatori di sistemi di collaudo non sono del
tutto sicuri della ragione. Parecchi errori di misura possono
essere fatti risalire alle correnti provenienti da campi esterni che
si sono accoppiate nei terminali di misura. In questo articolo viene
spiegato come gli anelli di massa (ground loop) e una schermatura
elettrostatica inadeguata o assente possono provocare un flusso
di correnti di rumore o di errore nei terminali di misura o nel
dispositivo sottoposto a collaudo (DUT) e descritte le tecniche atte
a identificare queste correnti di errore e
impedire che esse compromettano l’in-
tegrità della misura. Un “ripasso” iniziale
di elettrostatica può contribuire a una
migliore comprensione dell’origine del
problema.
Elettrostatica: principi di base
Le cariche o particelle cariche sono
fonti puntuali di un campo elettrostati-
co (E-field). Le linee di campo partono
sempre da una carica positiva (o da più
cariche positive) e terminano su una
carica negativa (o più cariche negative).
La forza tra le particelle cariche è di
natura attrattiva nel caso le cariche su
ciascuna particella siano complementari
e di natura repulsiva nel caso le cariche siano identiche. Il campo
elettrostatico immagazzina energia e la quantità di energia imma-
gazzinata è proporzionale al numero totale delle linee di flusso (o
alla carica totale). La corrente di errore accoppiata nei conduttori
di misura è direttamente proporzionale all’intensità del campo.
Per ogni data tensione, la capacità descrive la relazione che inter-
corre tra la carica e la tensione su due corpi conduttivi. L’energia
immagazzinata è data dalla seguente equazione: (Joule) = ½ CV
2
.
Dovunque sia presente una tensione, vi è anche una distribuzione
di carichepositiveonegative anche seunodei conduttori èpostoa
massa. Le tensioni generano un campo ad alta impedenza mentre
le correnti (campi magnetici) generano un campo a bassa impe-
denza. L’impedenza del campo è sempre il rapporto tra il campo
elettrico e il campo
magnetico per ogni
onda elettromagnetica.
Gli schermi riflettono
o assorbono l’energia
del campo. Se l’impe-
denza di terminazione
di un’onda elettroma-
gnetica è ortogonale
all’impedenza dell’on-
da, predominerà la
riflessione. Se esse
hanno un’impedenza
simile, l’assorbimento
rappresenta l’unica via
percorribile.
James Niemann
Staff engineer
Keithley Instruments
In questo articolo viene spiegato come gli anelli
di massa e una schermatura elettrostatica
inadeguata o assente possono provocare un flusso
di correnti di rumore o di errore nei terminali
di misura o DUT e descritte le tecniche atte a
identificare queste correnti di errore e impedire
che esse compromettano l’integrità della misura
Fig. 1 – Uso corretto dello schermo in un sistema di test. Lo schermo elet-
trostatico è messo a terra nel terminale comune del circuito. Si noti che i
terminali HI e LO sono schermati e il box che circonda il DUT fornisce uno
schermo elettrostatico completo
