Чому вхідні опори осцилоскопа настільки низькі?

Моє запитання двояке:

Звідки береться вхідний опір?

Мені цікаво, звідки береться вхідний опір вашого середнього мультиметра або осцилографа? Це просто вхідний опір до вхідного ступеня пристрою (наприклад, підсилювача або вхідного ступеня АЦП), або це імпеданс фактичного резистора? Якщо це імпеданс фактичного резистора, то чому взагалі існує резистор? Чому б не просто вхідна схема?

Я вимірював вхідний опір мого осцилографа DMM. Коли область вимкнення була виміряна, DMM вимірював приблизно $1.2\mathrm{M\Omega}$ . Однак, коли область була включена, DMM вимірював майже рівно (я навіть міг бачити тестовий вхід 1В, застосований DMM на екрані осцилографа!). Це говорить про те, що у вхідному опорі області є активна схема. Якщо це правда, як можна так точно керувати вхідним опором? Виходячи з мого розуміння, вхідний опір до активної схеми буде дещо залежати від точних характеристик транзистора.$1\mathrm{M\Omega}$

Чому вхідний опір не може бути набагато вище?

Чому вхідний опір осцилографа є стандартним ? Чому він не може бути вищим за це? Етапи введення FET дозволяють досягти вхідних опорів на замовлення тераонів! Чому такий низький вхідний опір?$1\mathrm{M\Omega}$

Я припускаю, що одна з переваг точного стандартного - це дозволяє 10X зонди тощо, які працювали б лише в тому випадку, якщо область мала точний вхідний опір, який був не безпідставно великий (як, наприклад, вхід FET етап). Однак, навіть якщо область мала дійсно високий вхідний опір (наприклад, тераоми), мені здається, що ви все одно можете мати 10X зонди, просто маючи дільник напруги 10: 1 всередині самого зонда, при цьому обсяг вимірюється через резистор усередині зонда. Якби це було вхідним опором для порядку тераонів, це, здавалося б, можливо.$1\mathrm{M\Omega}$$1\mathrm{M\Omega}$

Я нерозумію вхідну схему сфери? Це складніше, ніж я це роблю? Які ваші думки з цього приводу?

Причина, про яку я подумав про це, полягає в тому, що я нещодавно намагався виміряти вхідний імпеданс загального режиму диференціальної пари, пов'язаної з випромінювачем, що набагато більше, ніж імпеданс вхідного діапазону, тому мене змусило замислитися, чому вхідний опір може не бути більшим.

Я б сказав, поєднання кількох факторів.

1. Вхідні етапи осцилоскопа є складним компромісом. Вони повинні мати широкий діапазон посилення / ослаблення, вони повинні бути терпимими до помилок користувачів, і вони повинні пропускати високу пропускну здатність. Додавання вимоги до дуже високого опору постійного струму просто ще більше ускладнить питання. Зокрема, аттенюатори, необхідні для обробки верхнього кінця діапазону вхідного рівня, отримали б набагато складніші / чутливіші, якщо їм потрібно мати дуже високий опір постійного струму.
2. Це де-факто стандарт, перехід на щось інше призведе до несумісності з існуючими зондами тощо.
3. Все одно користі не було б.

Для подальшого пояснення пункту 3 при помірних частотах (від декількох кілогерц вгору) опір постійного струму на 1 мегаом постійного струму не є домінуючим фактором загального вхідного опору. Домінуючим фактором є ємність, причому, мабуть, найбільший внесок має кабель.

(насправді на частотах УВЧ / НВЧ зазвичай зменшується вхідний опір діапазону до 50 Ом, тому індуктивність в кабелі може врівноважувати ємність, а кабель перетворюється на відповідну лінію передачі)

Що це означає, якщо бажані високі вхідні опори, то це набагато краще розібратися з цим в точці зондування, ніж в області застосування. Типовим компромісом вартості / гнучкості / вхідного опору для загального використання є пасивний зонд x10.

Якщо вам потрібен дійсно високий опір постійного струму, тоді рішенням слід додати підсилювач на основі FET перед рамкою, бажано якомога ближче до точки вимірювання.

Дуже багато речей є такими, якими вони є через історію та фактичну стандартизацію.

Вхід осцилоскопа загального призначення - важкий компроміс між не завантаженням ланцюга, не пошкодженням високої напруги, розумно низьким рівнем шуму і здатністю підтримувати пристойну пропускну здатність.

1Mohm паралельно з 15pF до 30pF задовольняє багато людей для багатьох застосувань. Виробникам мало стимулів для створення осцилографа загального призначення з різним входом для вирішення крихітних частин ринку.

Коли вам потрібен кращий шум, або диференціальний вхід, або більший вхідний опір, тоді ви використовуєте спеціальний попередній підсилювач. Коли вам потрібна ширша смуга пропускання, ви переходите на вхідний опір 50 Ом.

Існують осцилоскопи спеціального призначення, виготовлені за високими цінами, які стосуються нішевих застосувань.

Насправді, це смішно високо для широкосмугового входу.

Немає жодного практичного роз'єму чи кабелю, який би насправді мав імпеданс (з виду лінії електропередачі. Опір, але для коаксіальних кабелерів, позолотників та хвилеводів. Частоти радіочастот.) 1 мегаом, що робить вхід абсолютно невідповідним - ще гірше, конденсатор 15-45pf через вхід 1 мегаом (імпеданс лінії електропередачі) невідповідний його забуттю.

Причина, що це 1 мегаом, полягає в підтримці стандартних зондів 10: 1, яким вам дійсно не потрібно перевантажувати тип схеми, що передає звукові частотні сигнали з високим імпедансом і з великим зміщенням постійного струму (подумайте, що аудіо вакуумні ланцюги, конструкції зондів якраз та епоха).

Однак, як тільки ви маєте справу з радіочастотними або швидкими цифровими схемами, паралельна ємність вхідної області (яку ви не можете зробити занадто маленькою, знову ж таки через зонди, кабелі, роз'єми) буде домінувати ... і призведе до фактичного вхідного опору з цього входу до 5-10 кілоом, як тільки ви досягаєте одного мегагерца, 500 - 1000 Ом, як тільки ви досягаєте 10 мегагерців. Дістайтеся до УКХ (підказка: ACMOS або F-TTL схема - це УКХ, навіть якщо ви не запускаєте його на УКХ), і вам буде краще з відповідним входом 50 Ом, оскільки ви можете підключити (в межах причини) довгі 50 Ом кабель і все ще мають 50 Ом вхід на кінці ланцюга, а не ще більший ємнісний тягар.

Завдяки звичайному типу зонду та вводу, ви легко перевантажите радіочастотні схеми. ВЧ-оптимізовані осцилоскопи, як правило, мають входи, які можна переключити на вхідний опір 50 Ом (будь-який вхід осцилографа може, з паралельним / через термінатор) - що, що цікаво, ВИНАГО краще, оскільки тепер ви можете використовувати зонди (наприклад, зонди Z0 або активні Зонди FET), які насправді можна зробити таким, що представляють набагато більш високі ефективні вхідні опори в точці зонду. Або просто забезпечіть надійне підключення до 50 Ом до своєї схеми будь-яким старим кабелем RG58.