Sonda pasywna o dużej prędkości - sprzeczność między autorami czy różne punkty widzenia?

W dokumencie Hiscocks i in. opisuje niektóre podstawy teorii sondy oscyloskopowej. Dokument jest bardzo zrozumiały i wydaje się spójny. Zwróć uwagę w szczególności, że dla niego złym facetem jest równoległa pojemność kabla koncentrycznego i oscyloskopu, którą należy skompensować, dodając pojemność równolegle do końcówki sondy (więc pojemność końcówki jest zwiększona).

Potem przychodzi d. Smith ze swoją metodą budowy pasywnej sondy 1 GHz. Po pierwsze, nie jest całkowicie jasne, dlaczego kończy on sondę opornością 50 Ω: aby uniknąć odbić, czy nie wystarczy, że jedna strona sondy (czyli strona oscyloskopu) zostanie zakończona rezystancją 50 Ω? I przypuszczam , że to jest zabić jeszcze odbicia. Niech tak zostanie. Ale dziwne jest dla mnie to, że nie bierze on pod uwagę pojemności kabla ani pojemności oscyloskopu. W szczególności dla niego bestią, która musi zostać zabita, jest pojemność szczytowa (więc wzrastarównoległa pojemność kabla), dokładna odwrotność tego, co mówi Hiscoks w powyższym dokumencie. Gdyby ten człowiek był nowicjuszem, powiedziałbym, że nie rozumie, dlaczego działa jego sonda i że faktycznie zwiększa pojemność końcówki za pomocą swojej miedzianej folii. Ale hej! ten człowiek jest guru sond, który opublikował kilka artykułów w różnych czasopismach.

A teraz najlepszy z najlepszych, The Art of Electronics , 12,2 s. 808: zrobić sondę pasywną o dużej prędkości? bardzo proste:

... i stwórz własny, podpinając rezystor szeregowy (lubimy 950 omów) na długość chudego 50-omowego kabla koncentrycznego (lubimy RG-178); tymczasowo lutujesz ekran koncentryczny do pobliskiego uziemienia, podłącz drugi koniec do lunety (ustawiony na wejście 50 omów) i voila - szybka sonda 20 x !.

Jeśli dobrze rozumiem, rezystor 950 omów z impedancją charakterystyczną 50 omów kabla tworzy dzielnik rezystora 1:20 (do tej pory OK), ale co z kompensacją sondy itp.? uh!

Czy ktoś może mi powiedzieć, co się dzieje?

Dla 100 MHz i wolniejszych sond długość fali omawianych sygnałów jest na tyle długa, że ​​kabel tak naprawdę nie działa jak linia transmisyjna, a końcówka sondy prawie „widzi” impedancję wejściową zakresu. Ponadto impedancja sondy i impedancja wejściowa zakresu nie odpowiadają impedancji charakterystycznej kabla. W tym przypadku pojemność jest naprawdę najważniejszą rzeczą, którą należy kontrolować i kompensować. Jest to opisane w Hiscocks i in. dokument.

Przy wysokich częstotliwościach kabel działa jak linia transmisyjna, a końcówka sondy nie widzi bezpośrednio impedancji wejściowej zakresu. Zamiast tego końcówka sondy rozpoznaje charakterystyczną impedancję kabla. Zwykle w przypadku sond o wysokiej częstotliwości stosuje się standardowe techniki projektowania RF o impedancji 50 omów. Wszystko po prostu dopasowuje się do 50 omów - zarówno wejście lunety, jak i końcówka sondy.

Jeśli chodzi o różnicę między d. Kowal i sztuka elektroniki, w zasadzie starają się robić mniej więcej to samo. re. Smith dodaje równoległy opór do masy, tworząc jedną stronę dzielnika napięcia, aby wytworzyć sondę ~ 40: 1. Ta rezystancja 50 omów pojawia się równolegle z kablem 50 omów, co odpowiada równoważnej rezystancji 25 omów. To następnie tworzy dzielnik napięcia z rezystorem szeregowym 976 omów. Najwyraźniej pojemność końcówki jego sondy jest na tyle wysoka, że ​​wymagana była dodatkowa kompensacja, aby uzyskać płaską odpowiedź częstotliwościową. Należy pamiętać, że ten rezystor nie jest tak naprawdę konieczny jako rezystor końcowy - zakładając, że drugi koniec linii (w zakresie) jest prawidłowo zakończony na 50 omów, wtedy nie powinno być żadnych odbić wracających po kablu, które mogłyby odbijać się od niedopasowanie impedancji na głowicy sondy.

Sztuka projektowania elektroniki robi to samo, ale wykorzystuje charakterystyczną impedancję kabla tylko jako jedną stronę dzielnika napięcia. W połączeniu z rezystorem szeregowym 950 omów daje to sondę 20: 1. Prawdopodobnie działa to „wystarczająco dobrze” do dość wysokich częstotliwości bez dodatkowej kompensacji, jeśli użyty zostanie odpowiedni rezystor, ale przypuszczam, że można by zrobić trochę lepiej, jeśli dodasz odpowiednio dobrany kondensator do uziemienia między rezystorem 950 Ω a kablem koncentrycznym . Tłumienie sztuki projektowania elektroniki jest również niższe niż d. projekt Smitha, który prawdopodobnie sprawia, że ​​niedopasowanie pojemności jest mniejszym problemem. Ogólnie rzecz biorąc, myślę, że sztuka projektowania elektroniki ma być naprawdę szybką i brudną techniką, która działa wystarczająco dobrze do debugowania, ale można ją ulepszyć, jeśli wymagana jest większa dokładność.

Rzeczywiście dokument Hiscocka jest dość jasny, rezystancja serii 9 M w sondzie, 1 M do uziemienia w zakresie. Dodaj kondensatory równolegle, aby dla wysokich częstotliwości utrzymać stosunek 10: 1. To wszystko ma sens.

Uważam, że dobra sonda 10: 1 wykonana w ten sposób może osiągnąć przepustowość do 300 MHz.

Inne rozwiązania próbują osiągnąć wyższy BW (przepustowość). Zatem pierwszym ograniczeniem, którego musimy się pozbyć (w porównaniu ze standardową sondą 10: 1) jest kabel sondy. Kabel stosowany do sond 10: 1 jest czynnikiem ograniczającym BW. Musimy użyć kabla o wysokiej BW, który prawie zawsze ma impedancję charakterystyczną 50 omów, podobnie jak RG-178. Aby móc korzystać z tego BW, długość kabla musi być zakończona po obu stronach 50 omów. To sprawia, że ​​kabel jest linią transmisyjną .

Zarówno D. Smith, jak i Arts of Electronics wykorzystują tę linię transmisyjną jako podstawę. Zauważ, że rezystor końcowy 50 omów zwykle znajduje się wewnątrz oscyloskopu (musisz zmienić ustawienie w zakresie), jeśli nie ma takiego ustawienia, musisz w jakiś sposób dodać 50 omów.

Aby połączyć się z tą linią transmisyjną o wartości 50 omów, należy użyć opornika z opcjonalnym kondensatorem. Arts of Electronics najwyraźniej są już zadowoleni z BW, które otrzymują. Zwróć uwagę, że mówią głównie o tych sygnałach cyfrowych o ładnym kształcie!

Ponadto, ponieważ linia transmisyjna zachowuje się jak impedancja 50 omów bez dużej pojemności, nie można „zobaczyć” całej pojemności RG-178 na wejściu. Aby uzyskać odpowiednią kompensację częstotliwości, potrzebna byłaby tylko bardzo mała pojemność na oporniku 950 Ω.

Kompensacja sondy jest potrzebna, gdy masz lunetę o impedancji 1 megaoma

Kiedy zakres i impedancja kabla pasują do siebie, nie ma nic do kompensacji. Kabel jest linią transmisyjną, a indukcyjność kabla niweluje wpływ jego pojemności.

Powodem, dla którego większość zakresów nie ma sond 50 omów, jest to, że powoduje znaczące obciążenie mierzonego obwodu i należy zachować ostrożność, aby nie spowodować niepożądanego działania po prostu przez podłączenie sondy. za pomocą sondy o wysokiej impedancji możesz sondować obwód z mniejszymi zakłóceniami.

Smith kończy oba końce kabla koncentrycznego. Nie jestem pewien, co on z tego dostaje, a następnie musi zrekompensować pojemność swojego zakończenia, nie jestem pewien, czy coś zyskuje.

Sztuka elektroniki została sprawdzona przez wielu ekspertów i cieszy się uznaniem