Мені цікаво зробити власні дешеві (дещо одноразові або постійно приєднані до прототипів) зонди для моїх осцилоскопів.

У складних схемах і щільних друкованих платах іноді може бути важко приєднати всі ці (стандартні) зонди, тестові точки можуть бути недоступними, з'єднання можуть спричинити великий імпеданс заземлення, спотворюючи сигнали тощо ...

Я придумав це рішення, щоб припаяти якийсь коаксіальний кабель до роз'єму BNC і припаяти кабель безпосередньо до "цікавого" сліду на друкованій платі, зробивши більш міцне з'єднання (немає гачків для від'єднання, дуже дратує), значно менший заземлення веде. Постійне приєднання зонда призведе до досконалої плати прототипу / розвитку, завжди надаючи всі сигнали, готові підключитися до області застосування.

Як я можу це досягти? Сигнали можуть бути в діапазоні МГц (наприклад, 10-30 МГц).

Я думав про стандартний коаксіальний кабель 50 Ом, чи є щось краще? Чи слід його припиняти?

Для зондування 1:10 я досить простого дільника напруги. Це правда?

Як щодо компенсації ємності? Як взагалі зменшити ємність зонда?

Що ще слід пам’ятати про зонди? Або будь-який інший спосіб досягти вищезазначених цілей?

Це взагалі не чудова ідея. Вам набагато краще робити точки захоплення для звичайних зондів діапазону (звичайно, обов'язково надайте неподалік точки захоплення для заземлення).

Існує низка проблем, більшість з яких ви насправді вважали - це просто те, що прямий коаксіальний зв’язок - це не спосіб їх вирішити.

Сигнали можуть бути в діапазоні МГц (наприклад, 10-30 МГц).

Я думав про стандартний коаксіальний кабель 50 Ом, чи є щось краще?

Ось ваша перша проблема. Сигнали 30 МГц зазнають видимої деградації, якщо вони живлять коаксіальні довжини, якщо коаксіація не припиняється. Ваші сигнали поширюватимуться на область, відбиватимуться, потім знову відображатимуться та спотворюватимуть сигнал діапазону і т. Д. Хоча варто пам’ятати, що регулярні зонди діапазону використовують коаксиальний збиток, це не те, що ви будете успішно використовувати без великої кількості теорія.

Чи слід його припиняти?

О, абсолютно. Якщо ви це зробите, ви отримаєте відмінні сигнали в масштабі. Уммм. Ну, там, звичайно, мала справа проїзду кабелю. Для кабелю 50 Ом потрібно надати джерело, яке може успішно приводити в дію 50 Ом. Це виключає всі "нормальні" підсилювачі та всі "нормальні" логічні схеми. Мається на увазі серія швидкісних, потужних підсилювачів на вашій платі, які використовуються лише тоді, коли ви підключите свій обсяг до плати, а для більшості схем буде значним збільшенням розсіювання потужності - тому вам знадобляться великі джерела живлення . Але йти вперед, будь-якими способами.

Для зондування 1:10 я досить простого дільника напруги. Це правда?

На жаль, ні. Хоча це правда, що ви можете надати щось подібне до дільника 550/55 для отримання номінального джерела 50 Ом, при підключенні до навантаження 50 Ом ви отримаєте приблизно ділення на 20. Ваша схема побачить близько 600 Ом навантаження, тобто краще, ніж 50 Ом, але це все ще поза діапазону, з яким більшість схем задоволені.

Як щодо компенсації ємності? Як взагалі зменшити ємність зонда?

Це правда, що це працює на поділ на 10 зондів, але лише з коаксиальним втратою. Ви можете спокуситись спробувати неперерваний коаксіаз, але це матиме значну ємність (як правило, 25 pf / ft для RG58, наприклад) завантаження ланцюга.

Єдиний «хороший» спосіб зробити те, що ви хочете, це, як я вже згадував, встановити 50-омний драйвер підсилювача в кожній точці, яку ви хочете контролювати, а потім перервіть кабель в межах 50 Ом. І це, мабуть, не дуже добре.

Типовий зонд пасивного розмаху виглядає приблизно так (перший хіт пошуку зображень Google):

і кожна частина в ньому розроблена добре, часто маючи на увазі десятиліття досвіду. Звичайно, ви можете робити свої зонди, і це залежить від вашої реальної мети. Бачите лише щось? Безумовно, легко, легко і дешево. Наприклад, подивіться на Z0-зонди. Маєте уявлення про те, як виглядає фактична форма хвилі? Зараз це стає неймовірно набагато складніше. Типова пропускна здатність комутаційних зондів в положенні 1X становить 5-8 МГц, і навіть найкраща інженерія не може досягти цього набагато вище, тож чи зможете ви з домашнім налаштуванням? Навряд чи.

Ось лише два приклади того, що зроблено в сучасних високопродуктивних зондах, які досить важко копіювати вдома, якщо ви не купуєте деталі:

• кабель зонда не є строго коаксіальним, його внутрішній провідник зім'ятий і втрачає опір 100-200 Ом на метр.
• Платиновий матеріал між наконечником і заземлюючим кільцем не тільки точно виготовлений за розміром, але є матеріалом з добре керованою діелектричною постійною, щоб утримувати ємність вниз.

Дозвольте знову показати вам кілька пошукових зображень google:

Це імпеданс в Омі проти частоти сигналу для трьох різних ємностей наконечника зонда. Як ви бачите, навіть для і без того низьких 5pf у вас все ще є сотні Ом імпедансу замість розшукуваного Megaohms (на ринку є зонди з <1pf, і їх ціна в тисячах, і це є причина) . Цю відповідь потрібно вирівняти, щоб побачити правильні форми хвиль.

Для отримання додаткової інформації про датчики сфери застосування у відео-формі рекомендую:

• Дейв Джонс (EEVblog) на 1x зондах
• Боб Піз та друзі про Scope Probes

Також добре читайте ці

• Дуг Фордс Таємний світ зондів
• Основи Tektronix Scope Probe
• Підказки для зондування гнучкої області (особливо 2 та 8)

тл; д-р

Ти можеш? Звичайно, маючи достатньо знань, ви можете, але відверто кажучи, якби у вас це було, ви б тут не питали, чи не так?

Ви повинні? Швидше за все, ні, якщо єдине питання, на яке ви хочете відповісти, - це "чи є щось"? Якщо ви хочете певної точності форм хвиль, вам належним чином охарактеризувати частотну характеристику зондів та вирівняти її, щоб у вашій формі сигналу не було жодних або мінімальних спотворень.

Якщо, з іншого боку, це для гри та вивчення того, як працюють зонди сфери, то це дуже гарна ідея.

Якщо вас найбільше турбує - це доступність та доступність тестових точок з низькою індуктивністю, дивіться відео Bob Pease приблизно о 8:00.

Існує два основні типи пасивного зонда, зонди низького опору та зонди високого опору.

Датчики низького опору використовуються з входом діапазону, встановленим в режимі 50 Ом, і коаксіальною лінією 50 Ом на область застосування. Потім у вас наконечник серійного резистора на кінчику, щоб надати масштабний коефіцієнт (тобто 450 Ом для зонда x10). Перевага цієї установки в тому, що вона проста і вона працює добре на високих частотах. Він має ці приємні характеристики, тому що він розглядає кабель як належну лінію електропередачі, що подає в відповідне навантаження. Мінус полягає в низькій частоті, і він завантажує випробуваний пристрій більше, ніж зонд високого опору. Крім того, у деяких дешевих областях немає опції вводу 50 Ом, ви можете використовувати зовнішній T-peice та термінатор, але це не настільки добре.

Якщо ваші сигнали великі, ви, можливо, захочете розглянути 100-кратний зонд таким чином. Менше навантаження на ланцюг, але, очевидно, гірший SNR.

Для зондів високого опору ви можете використовувати вхідний імпеданс на 1 мегаом. Тож ваш резистор серії стає 9 мегаом для зонда x10. Однак наявність резистора призведе до неякісного поводження зонда. Щоб отримати добре розроблений зонд, вам потрібно додати конденсатор через ваш резистор, який у 9 разів менший, ніж комбінований ємність вашого вхідного діапазону та ваш коаксіальний кабель (ми зараз трактуємо кабель як конденсатор, а не ставимось до нього як до передачі лінія, це працює нормально, поки наш кабель набагато коротший за довжину хвилі). Часто використовується змінний конденсатор, оскільки передбачити зниклу ємність важко. З підвищенням частоти виготовлення хороших зондів високого опору стає складніше, вимагаючи додаткових хитрощів, таких як спеціальні втратні кабелі, згадані в інших відповідях.

Фізична побудова високоефективного пасивного зонда непроста, оскільки вам потрібно буде досягти надзвичайно малої паразитичної ємності, щоб дільник напруги працював належним чином (виробляв рівну характеристику) на широкому діапазоні частот. Навіть коаксіальний кабель, який з'єднує зонд до осцилографа, є складним, якщо надати йому значну довжину. Це робить дуже складним побудувати пасивний зонд, який не навантажує схему сильно.

Якщо це має значення для вас, я пропоную вам спробувати активний зонд, для якого ви зможете влаштувати вихідний опір 50 Ом для прямого підключення до осцилографа. Ви можете знайти широкосмугові FET-вхідні підсилювачі, які мають відносно невелику вхідну ємність, наприклад, THS4631 , який має 1 ГОм || 3,9 пФ вхідний опір. Повинно бути більш практичним зробити широкосмуговий дільник напруги, локальний для підсилювача, ніж побудувати пасивний зонд із ємністю лише декількох pF.

Недолік полягає в тому, що це теж не зовсім банально, і ви, можливо, не хочете ставитись до таких зондів як одноразові, оскільки opamps коштують по кілька доларів кожна, плюс вартість друкованих плат. Ось хороший приклад дизайну від Rocketmagnet , який показує, що може бути залученим. Односмуговий зонд може бути трохи простішим, хоча залежно від ваших вимог, вам все одно може знадобитися більше ніж один операційний підсилювач. Якщо ви можете піти з мінімальним одним або двома opamps і дільником напруги, тоді, можливо, ви могли б побудувати його на шматку обкладеної міддю дошки і залишити його приєднаним ланцюгом, який буде досліджуватися. Зрозуміло, чи варто цього докладати зусиль і витрат кожного разу, звичайно, саме вам.