識別ESD源位置的關鍵是測量兩個天線之間的到達時間。

ESD放電難以定位，因為它們不是周期性發生的。相反，它們是間歇性的。我之前寫過一份應用說明，講述如何使用示波器追蹤ESD電流在產品中的路徑[1]。然而，在許多情況下，ESD放電可能來自大型工業設施的各種組裝或生產區域。我曾在一家輪胎廠追蹤ESD事件，這些事件正在逐步損壞一個自主機器人系統的電池。

我們如何利用示波器在工廠環境中檢測靜電放電？我最初在Doug Smith的一次公開研討會上得到這個想法?；鞠敕ㄊ菍蓚€短而相同的單極天線[3]連接到示波器上的獨立輸入（將輸入切換到50 Ω阻抗），并設置通道1觸發器、自動觸發和上升時觸發。通過使用壓電燒烤打火機調整觸發電平以實現穩定捕獲，這種打火機在大多數五金店都有售（燃氣耗盡后，你就有一個火花發生器）。從水平天線設置為2納秒/分，垂直天線設置為200毫伏/分。

像Micsig TO3004示波器[4]這樣的示波器非常適合這個應用，因為所有輸入端口都位于頂部。這樣我就能把短伸縮天線連接到頻道1和4（用于間距）。圖1展示了示波器和我的燒烤打火機作為測試源。

圖1。在示波器1和4的示波器上連接兩個天線，可以獲得它們之間的最大距離。

靜電效應事件的方向尋找

ESD事件由于電感導線作為發射“環”天線，導致環形。波形的重要部分是來自1和4頻道信號的兩個前緣。注意，隨著波環減小，頻率也隨之降低;因此，為了獲得最佳準確性，我們希望光標設置在振鈴開始附近。

圖2顯示了左側ESD源關閉后產生的波形。黃色走線（圖1中的通道1和左側天線）是第一個被觸發的，因此我們看到左側天線先接收到該波。落后560 ps的是綠色波（通道4和右側天線）。

圖2。產生的波形顯示在示波器左側的靜電干擾源。到達時間的差異表明了與各天線的相對距離，從而決定了ESD事件的方向。

一個有趣的點是“飛行時間”計算。這可以通過560 ps的差異觀察到。電磁波在自由空間中以約每納秒12英寸的速度傳播。天線間距約為5.5英寸，因此計算兩天線之間的飛行時間等于5.5/12 = 0.4583或458 ps。這大致上是我們用光標測量的560 ps。

圖3展示了ESD源正對、面向示波器、距離各天線等距的波形。這里，我們可以看到兩個波前重合，表明ESD源要么正前方，要么正好在示波器面后方，同時到達天線。

圖3。由此產生的波前是重合的，表明靜電磁源正好位于示波器面的正前方或正后方。

圖4顯示了將ESD源移至右側時產生的波形。綠色走線（通道4和右側天線）是最先觸發的，因此我們看到右側天線先接收到波。落后520 ps的是黃色波段（通道1，左側天線）。

圖4。產生的波形顯示在示波器右側的靜電信號源。時間差決定了方向。

由于Micsig TO3004便攜性強，且每個天線都能捕捉ESD波，簡單地將波前對齊，要么直接指向ESD源，要么遠離源。通過向某一方向走幾英尺，你應該能夠三角定位源頭的位置。

一點點。由于天線相對較短且距離較近，信號捕獲可能不足。你可能需要把伸縮天線拉得更遠，或者提高垂直幅度靈敏度。我還發現把兩個天線分開，有助于讓波前更分開一些。

另一個觀點是，通過將天線間距更遠，可以記錄到兩個波前飛行時間間距的差異更大。例如，如果兩個天線連接在相等長度的同軸線上，且手持接線，最壞情況下波前差約為3×1納秒/英尺=3納秒。

實際工廠靜電示例

現實中的靜電放電通常不會像燒烤火器那樣干凈利落的環波，但看起來可能很難看（見圖5）。這是我之前提到的那個輪胎工廠拍攝的一個例子，包含多次靜電電擊發。雖然看起來復雜，但請記住，波形中重要的部分是示波器捕捉到的前沿。波前的差異會讓你找到方向，就像上面的例子一樣。

圖5。工廠環境中多次靜電放電的實際例子。

摘要

雖然任何示波器都可以用來“定位”靜電放電的源頭，但便攜式示波器如Micsig TO3004是理想的，因為便攜性強，且頂部有四個輸入端口，天線可以彼此分開放置，以獲得最佳的方向性角度分辨率。