Високошвидкісний пасивний зонд - протиріччя між авторами чи різними точками зору?

У документі Hiscocks et al. описує основи теорії зондування осцилоскопа. Документ дуже зрозумілий і здається цілісним. Зауважте, зокрема, що для нього недобрий хлопець - це паралельна ємність коаксіального кабелю та осцилоскопа, яку слід компенсувати додаванням ємності паралельно кінчику щупа (таким чином, ємність наконечника збільшується).

Тоді приходить d. Сміт зі своїм методом побудови пасивного зонда 1 ГГц. По-перше, не зовсім зрозуміло, чому він припиняє свій зонд опором 50 Ом: щоб уникнути роздумів, чи не достатньо, щоб одна сторона зонда (тобто сторона осцилографа) була закінчена опором 50 Ом? Я припускаю, що це вбиває ще більше роздумів. Отже, хай буде. Але що для мене дивно, що він не враховує ні ємність кабелю, ні ємність осцилографа. Зокрема, для нього звір, якого треба вбити, є ємність наконечника (тому він збільшуєтьсяпаралельна ємність кабелю), точне зворотнє тому, що говорить Хіскокс у вищенаведеному документі. Якби цей чоловік був новачком, я б сказав, що він не розуміє, чому працює його зонд, і що він фактично збільшує ємність наконечника своєю мідною фольгою. Але ей! ця людина є гуру зондів, які опублікували кілька статей у різних журналах.

А тепер найкраще з найкращих, « Мистецтво електроніки» , 12,2 с. 808: робити високошвидкісний пасивний зонд? дуже просто:

... і зробіть власне, підключивши серійний резистор (нам подобається 950 Ом) на довжину стрункого коаксіалу 50 Ом (нам подобається RG-178); Ви тимчасово припаяйте коаксіальний щит на сусідній грунт, підключіть інший кінець до сфери застосування (встановлено на вхід 50 Ом) і вуаля - високошвидкісний 20 х зонд !.

Якщо я розумію правильно, резистор 950 Ом з характеристичним імпедансом кабелю 50 Ом зробить дільник резистора 1:20 (до цих пір нормально), а як щодо компенсації зонда тощо? е-е!

Може хтось скаже мені, що відбувається?

Для 100 МГц і більш повільних зондів довжина хвилі розглянутих сигналів є достатньо довгою, що кабель насправді не працює як лінія передачі, а наконечник зонда майже безпосередньо "бачить" вхідний опір області. Також імпеданс зонда та вхідний опір діапазону не відповідають характеристичному опору кабелю. У цьому випадку ємність - це справді головне, що потрібно контролювати і компенсувати. Це описано в Hiscocks et al. документ.

На високих частотах кабель діє як лінія електропередачі, а наконечник зонда не бачить прямого вхідного опору області. Натомість наконечник зонда бачить характерний опір кабелю. Зазвичай для високочастотних зондів застосовують стандартні радіочастотні методи проектування 50 Ом. Все просто узгоджується до 50 Ом - і вхід в область дії, і наконечник зонда.

Щодо різниці між d. Сміт і мистецтво електроніки, вони в основному намагаються зробити більш-менш те саме. г. Сміт додає паралельний опір заземленню для формування однієї сторони дільника напруги для отримання зонда ~ 40: 1. Цей опір 50 Ом з’являється паралельно 50-омному кабелю для еквівалентного опору 25 Ом. Потім формується дільник напруги з резистором серії 976 Ом. Мабуть, накопичувальна ємність його зонда досить висока, що потрібна була додаткова компенсація для отримання плоскої частотної характеристики. Зауважте, що цей резистор насправді не потрібен як резистор припинення - припускаючи, що інший кінець лінії (в межах області) належним чином закінчується на 50 Ом, то не повинно бути жодних відбитків, що повертаються до кабелю, який міг би відбиватися від невідповідність опору на головці зонда.

Мистецтво дизайну електроніки робить те саме, але використовує лише характерний опір кабелю як одну сторону дільника напруги. У поєднанні з резистором серії 950 Ом, це дає зонд 20: 1. Це, ймовірно, працює «досить добре» до досить високих частот без додаткової компенсації, якщо використовується правильний резистор, але я припускаю, що ви могли б зробити трохи краще, якщо ви додасте конденсатор належного розміру для заземлення між резистором 950 Ом і коаксіальним кабелем . Загасання мистецтва дизайну електроніки також нижче, ніж у d. Сміт дизайн, який, ймовірно, робить невідповідність ємності менш проблемою. Взагалі, я думаю, що мистецтво дизайну електроніки насправді призначене для швидкої та брудної техніки, яка працює досить добре для налагодження, але може бути покращена, якщо потрібна більша точність.

Насправді документ Хіскока є цілком зрозумілим, опір серії 9 М у зонді, 1 М на землю за обсягом. Паралельно додайте конденсатори, щоб на високих частотах зберігалося співвідношення 10: 1. Це все має сенс.

Хороший зонд 10: 1, зроблений таким чином, може досягти до 300 МГц смуги пропускання, я вважаю.

Інші рішення намагаються досягти більшого BW (пропускної здатності). Тоді першим обмеженням, яке нам потрібно позбутися (порівняно зі стандартним зондом 10: 1), є кабель зонда. Обмежуючим фактором для BW є кабель, який використовується для зондів 10: 1. Нам потрібно використовувати кабель високої BW, і вони майже завжди мають 50 Ом, характерний опір, як RG-178. Щоб мати можливість використовувати цю BW, довжина кабелю повинна бути розірвана з обох боків 50 Ом. Це робить кабель лінією електропередачі .

І Д. Сміт, і мистецтво електроніки використовують цю лінію електропередачі як основу. Зауважте, що резистор закінчення 50 Ом зазвичай сидить усередині осцилографа (вам потрібно змінити налаштування на області), якщо у нього немає такого налаштування, вам доведеться якось додати 50 Ом.

Щоб з'єднатись в цю лінію електропередачі 50 Ом, обидва використовують резистор з додатковим конденсатором. Мистецтво електроніки, очевидно, вже задоволене BW, яке вони отримують. Зверніть увагу, як вони в основному говорять про ті цифрові сигнали, які мають гарну форму!

Крім того, оскільки лінія електропередачі веде себе як опір 50 Ом без великої ємності, ви б не "бачили" всю ємність RG-178 на вході. Тож вам знадобиться лише дуже мала ємність через резистор 950 Ом, щоб отримати належну компенсацію частоти.

Компенсація зонда потрібна, коли ви маєте область з імпедансом 1 мегаом

Коли обсяг і імпеданс кабелю збігаються, нічого не можна компенсувати. Кабель - лінія електропередачі, а індуктивність кабелю скасовує ефект його ємності.

Причина, по якій більшість областей не має 50 Ом, полягає в тому, що вона ставить значне навантаження на вимірювану ланцюг, і потрібно буде обережно, щоб не викликати небажану роботу просто підключенням зонда. за допомогою зонда з високим опором ви можете зондувати ланцюг з меншими порушеннями.

Сміт закінчує обидва кінці свого коаксіального кабелю. Я не впевнений, що він отримує від цього, і тоді потрібно компенсувати ємність його припинення, я не впевнений, що він щось набирає.

Мистецтво електроніки було прочитане численними експертами і його добре оцінюють