Interesuje mnie tworzenie własnych tanich (w pewnym stopniu jednorazowych lub na stałe przymocowanych do prototypów) sond do moich oscyloskopów.

W skomplikowanych obwodach i gęstych płytkach drukowanych czasami podłączenie wszystkich (standardowych) sond może być trudne, punkty testowe mogą być niedostępne, połączenia mogą indukować dużą impedancję uziemienia zniekształcającą sygnały itp.

Rozwiązanie, które wymyśliłem, przylutowuje kabel koncentryczny do złącza BNC i lutuje kabel bezpośrednio do „interesującego” śladu na płytce drukowanej, tworząc bardziej niezawodne połączenie (bez odłączania haczyków, bardzo denerwujące), znacznie mniejsze uziemienie wskazówki. Trwałe przymocowanie sondy zapewni idealną płytkę do prototypowania / wywoływania, zawsze dostarczając wszystkie sygnały, gotowe do podłączenia do lunety.

Jak mogę to osiągnąć? Sygnały mogą znajdować się w zakresie MHz (na przykład 10-30 MHz).

Myślałem o standardowym 50-omowym kablu koncentrycznym, czy jest coś lepszego? Czy powinienem to zakończyć?

Dla sondowania 1:10 wydaje mi się, że wystarczy prosty dzielnik napięcia. Czy to prawda?

Co powiesz na kompensację pojemnościową? Jak ogólnie zmniejszyć pojemność sondy?

Coś jeszcze o sondach, o których należy pamiętać? Lub w jakikolwiek inny sposób, aby osiągnąć powyższe cele?

To na ogół nie jest świetny pomysł. O wiele lepiej jest robić punkty chwytania dla zwykłych sond pomiarowych (oczywiście upewnij się, że w pobliżu znajdują się punkty chwytania dla zaczepu naziemnego).

Istnieje wiele problemów, z których większość rzeczywiście rozważałeś - po prostu bezpośrednie połączenie koncentryczne nie jest sposobem na ich rozwiązanie.

Sygnały mogą znajdować się w zakresie MHz (na przykład 10-30 MHz).

Myślałem o standardowym 50-omowym kablu koncentrycznym, czy jest coś lepszego?

Oto twój pierwszy problem. Sygnały 30 MHz ulegną widocznej degradacji, jeśli zasilą odcinki kabla koncentrycznego, chyba że zostanie on zakończony. Twoje sygnały rozprzestrzeniają się na zakres, są odbijane, a następnie ponownie odbijane i zniekształcają sygnał zakresu itp. Chociaż warto pamiętać, że zwykłe sondy zakresu używają stratnej koncentrycznej koncentracji, nie jest to coś, z czego z powodzeniem korzystasz bez dużej ilości teoria.

Czy powinienem to zakończyć?

Och, absolutnie. Jeśli to zrobisz, otrzymasz doskonałe sygnały w zakresie. Ummm. Oczywiście kwestia prowadzenia kabla jest niewielka. W przypadku kabla o impedancji 50 omów należy podać źródło, które może z powodzeniem wysterować 50 omów. Wyklucza to wszystkie „normalne” wzmacniacze operacyjne i wszystkie „normalne” obwody logiczne. Oznacza to szereg szybkich wzmacniaczy dużej mocy na płycie, które są używane tylko po podłączeniu lunety do płyty, a dla większości obwodów będzie oznaczać znaczny wzrost rozproszenia mocy - więc będziesz potrzebował większych zasilaczy . Ale śmiało, zdecydowanie.

Dla sondowania 1:10 wydaje mi się, że wystarczy prosty dzielnik napięcia. Czy to prawda?

Niestety nie. Chociaż prawdą jest, że można zapewnić coś w rodzaju dzielnika 550/55 w celu wytworzenia nominalnego źródła 50 omów, po podłączeniu do obciążenia 50 omów można uzyskać podział około 20. W obwodzie wystąpi obciążenie około 600 omów, czyli lepiej niż 50 omów, ale nadal jest poza zakresem, z którym większość obwodów jest zadowolona.

Co powiesz na kompensację pojemnościową? Jak ogólnie zmniejszyć pojemność sondy?

To prawda, że ​​działa to w przypadku podzielenia przez 10 sond, ale tylko z koncentrycznym stratnym. Możesz ulec pokusie wypróbowania nieskażonego kabla koncentrycznego, ale będzie to miało znaczną pojemność (na przykład 25 pf / ft dla RG58) obciążenia obwodu.

Jedynym „dobrym” sposobem na zrobienie tego, co chcesz, jest, jak wspomniałem, zainstalowanie wzmacniacza o impedancji 50 omów w każdym punkcie, który chcesz monitorować, a następnie zakończenie kabla w zakresie 50 omów. I to chyba nie jest zbyt dobre.

Typowa sonda pasywna wygląda trochę tak (pierwsze trafienie w wyszukiwarce grafiki Google):

a każda jego część jest dobrze zaprojektowana, często z myślą o dziesięcioleciach doświadczenia. Z pewnością możesz robić własne sondy, a to zależy od tego, jaki jest twój rzeczywisty cel. Widzisz tylko coś? Z pewnością możliwe, łatwe i tanie. Uważaj na przykład na sondy Z0. Masz pomysł, jak wygląda rzeczywisty przebieg? To staje się teraz znacznie trudniejsze. Typowa przepustowość przełączalnych sond w pozycji 1X wynosi 5-8 MHz, a nawet najlepsza inżynieria nie może osiągnąć tego znacznie wyżej, więc czy będziesz w stanie skonfigurować dom? Mało prawdopodobne.

Oto tylko dwa przykłady rzeczy wykonanych we współczesnych sondach o wysokiej wydajności, które trudno jest powielić w domu, chyba że kupisz części:

• kabel sondy nie jest ściśle koncentryczny, jego wewnętrzny przewodnik jest pomarszczony i ma straty przy rezystancji 100-200Ω na metr.
• Płaski materiał między końcówką a pierścieniem uziemiającym jest nie tylko precyzyjnie wykonany na wymiar, ale jest materiałem o dobrze kontrolowanej stałej dielektrycznej, aby utrzymać niską pojemność.

Pozwól, że pokażę ci kilka wyników wyszukiwania grafiki Google:

Jest to impedancja w omach w funkcji częstotliwości sygnału dla trzech różnych pojemności końcówki sondy. Jak widać, nawet dla już bardzo niskiego poziomu 5pf nadal masz setki omów impedancji zamiast poszukiwanych Megaomów (na rynku są sondy o wartości <1pf, a ich cena jest w tysiącach, i to ma powód) . Ta odpowiedź musi zostać spłaszczona, aby zobaczyć prawidłowe kształty fal.

Aby uzyskać więcej informacji o sondach zakresu w formie wideo, polecam:

• Dave Jones (EEVblog) na 1x Sondy
• Bob Pease i przyjaciele o Scope Sondy

Są to również dobre lektury

• Doug Fords Tajny świat sond
• Podstawy sondy Tektronix Scope
• Wskazówki do sondowania Agilent (szczególnie 2 i 8)

tl; dr

Czy możesz? Z pewnością z wystarczającą wiedzą możesz, ale szczerze mówiąc, gdybyś miał, nie zapytałbyś tutaj, prawda?

Powinieneś? Najprawdopodobniej nie, chyba że jedynym pytaniem, na które chcesz odpowiedzieć, jest „Czy jest coś”, w którym to przypadku sonda Z0 do domowej produkcji napojów jest prawdopodobnie jednym z najlepszych. Jeśli chcesz uzyskać pewną precyzję kształtów fali, musisz odpowiednio scharakteryzować odpowiedź częstotliwościową sond i spłaszczyć ją, aby nie było zniekształceń w ciele lub było minimalne.

Jeśli natomiast służy to do zabawy i nauki o działaniu sond lunety, to jest to bardzo dobry pomysł.

Jeśli najbardziej martwisz się osiągalnością i możliwością przyłączenia punktów testowych o ścieżkach o niskiej indukcyjności, obejrzyj film Boba Pease'a około godziny 8:00.

Istnieją dwa podstawowe typy sond pasywnych: sondy o niskiej impedancji i sondy o wysokiej impedancji.

Sondy o niskiej impedancji są używane z wejściem lunety ustawionym na tryb 50 omów i 50-omową linią koncentryczną do lunety. Następnie na końcu masz rezystor szeregowy, który podaje współczynnik skali (tj. 450 omów dla sondy x10). Zaletą tego ustawienia jest to, że jest prosty i działa dobrze na wysokich częstotliwościach. Ma te fajne cechy, ponieważ traktuje kabel jako właściwą linię przesyłową doprowadzającą do dopasowanego obciążenia. Minusem jest niska częstotliwość, która powoduje obciążenie testowanego urządzenia bardziej niż sonda o wysokiej impedancji. Również niektóre tanie lunety nie mają opcji wejściowej 50 omów, możesz użyć zewnętrznego T-peice i terminatora, ale nie jest to tak dobre pod względem wydajności.

Jeśli twoje sygnały są duże, możesz rozważyć wykonanie 100x sondy w ten sposób. Mniejsze obciążenie obwodu, ale oczywiście gorszy snr.

W przypadku sond o wysokiej impedancji masz zakres impedancji wejściowej 1 megohm. Tak więc rezystor szeregowy staje się 9 megaomów dla sondy x10. Jednak samo posiadanie rezystora spowoduje źle zachowaną sondę. Aby uzyskać dobrze zachowującą się sondę, należy dodać kondensator na rezystorze, który jest 9 razy mniejszy niż łączna pojemność wejścia lunety i kabla koncentrycznego (teraz traktujemy kabel jak kondensator, a nie jak transmisję linia działa tak długo, jak długo nasz kabel jest znacznie krótszy niż długość fali). Często stosuje się kondensator zmienny, ponieważ trudne jest przewidywanie pojemności błądzącej. Wraz ze wzrostem częstotliwości tworzenie dobrych sond o wysokiej impedancji staje się coraz trudniejsze, co wymaga dodatkowych trików, takich jak specjalne kable stratne wspomniane w innych odpowiedziach.

Fizyczna konstrukcja wysokowydajnej sondy pasywnej nie jest łatwa, ponieważ konieczne jest osiągnięcie wyjątkowo małej pojemności pasożytniczej, aby dzielnik napięcia działał poprawnie (wytwarzał płaską odpowiedź) w szerokim zakresie częstotliwości. Nawet kabel koncentryczny łączący sondę z oscyloskopem jest trudny, jeśli nadasz mu znaczną długość. To sprawia, że ​​zbudowanie pasywnej sondy, która nie obciąża obwodu, jest bardzo trudne.

Jeśli ma to dla Ciebie znaczenie, proponuję spróbować aktywnej sondy, dla której będziesz w stanie ustawić impedancję wyjściową 50 omów do bezpośredniego podłączenia do oscyloskopu. Można znaleźć szerokopasmowe wzmacniacze wejściowe FET, które mają stosunkowo małą pojemność wejściową, takie jak THS4631 , który ma 1 GOhm || Impedancja wejściowa 3,9 pF. Bardziej praktyczne powinno być uczynienie szerokopasmowego dzielnika napięcia lokalnym dla opampa niż zbudowanie pasywnej sondy o zaledwie kilku pF pojemności.

Wadą jest to, że nie jest to wcale trywialne i możesz nie chcieć traktować takich sond jako jednorazowych, ponieważ opampy kosztują po kilka dolarów, plus koszt płytek drukowanych. Oto dobry przykład projektu Rocketmagnet , który pokazuje, co może być zaangażowane. Pojedyncza sonda może być nieco prostsza, chociaż w zależności od twoich wymagań, wciąż możesz potrzebować więcej niż jednego opampa. Jeśli możesz uciec od minimum jednego lub dwóch opamp i dzielnika napięcia, potencjalnie możesz zbudować go na kawałku płyty pokrytej miedzią i pozostawić podłączony obwód do sondowania. To, czy jest to warte wysiłku i kosztu za każdym razem, zależy oczywiście od Ciebie.