Co oznacza pojemność wejściowa oscyloskopu?

Mój oscyloskop ma ocenę: 1Mohm || 12pF. To oscyloskop 100 MHz. Jednak nie rozumiem o pojemności. Jeśli ustawię moją sondę na 10X (można ją przełączać), wówczas wstawi szeregowo 9Mohm. Teraz stworzyliśmy filtr RC z punktem przerwania -3dB wynoszącym: ~ 1.473 kHz, a jednak dostaję większą przepustowość dzięki sondom 10X i na pewno nie dostaję ogranicznika przepustowości 1,4 kHz! czego mi brakuje?

Ponadto symulowałem obwód na symulatorze obwodu. Bez oporności sondy czapka 10pF przewodzi prąd 1A przy 100 MHz, co byłoby ogromnym obciążeniem w porównaniu z impedancją 1 Mohm.

Podobnie jak prawie wszystkie rzeczywiste obwody, wejścia oscyloskopów mają pasożytniczą pojemność. Bez względu na to, jak mały byłeś dzięki dobrej konstrukcji, nadal wpływałoby to na akwizycję sygnału RF, z wyjątkiem może określonego połączenia 50 Ω i tłumienia bezpośrednio na wejściu lunety, w takim przypadku z liczbami z twojego pytania -

Lub nawet wyżej, gdybyśmy zmniejszyli impedancję wejściową lunety C _{, zakres} byłby mniejszy.

Zwykle jednak nie chcemy obciążać testowanego obwodu zdefiniowanym połączeniem 50 Ω, ponieważ większość testowanych obwodów będzie miała dowolną impedancję, ale 50 Ω (podobnie jak moc wyjściowa generatora sygnału, ponieważ jest ona specjalnie zaprojektowana do dopasowania impedancji Układy 50 Ω). Co więc można zrobić z pojemnością, której nie można wyeliminować? Wybrano użycie go w sprytny sposób w kombinacji sonda-zakres . Tak sprytnie, że każda nieznana pojemność, która może być spowodowana przez kable sondy i inne rzeczy w twoim połączeniu, może być kompensowana tak samo jak pojemność wejściowa lunety, a wszystkie z nich stają się nieważne w większości przypadków praktycznych zastosowań pomiarowych.

Sonda 1:10 ma wewnętrzny rezystor 9 MΩ i równolegle wewnętrzny kondensator o wartości [1/9 * C _{in, zakres} ].

Jest regulowany, ponieważ sonda nie zna dokładnej pojemności konkretnego zakresu, do którego jest podłączony.

Przy odpowiednio wyregulowanym kondensatorze w sondzie masz nie tylko rezystywny dzielnik dla części DC sygnału (9 MΩ w sondzie vs. 1 MΩ w zakresie), ale także dzielnik pojemnościowy dla części AC o wyższej częstotliwości sygnału (1,33 pF na sondzie vs. 12 pF w zakresie, używając twoich liczb), a kombinacja działa pięknie do, powiedzmy, 500 MHz.

Dodatkową zaletą jest umieszczenie nie 1 MΩ i 12 pF w obwodzie podczas sondowania, ale 9 MΩ + 1 MΩ = 10 MΩ i [szeregowy odpowiednik 12 pF i (12 pF / 9)] = 1,2 pF

Link do źródła zdjęcia: tutaj.

To, czego nie pokazuje obraz w łączu i co do tej pory zaniedbywaliśmy, to pojemność kabla sondy, to tylko zwiększyłoby pojemność na wejściu lunety i można to również zrekompensować, obracając zmienną nasadkę w sondzie .

Używając sondy 1:10, mała pojemność sondy jest w szeregu z większą pojemnością wejściową lunety. Całkowita pojemność (ok. 1,2 pF) jest równoległa do punktu obwodu, który mierzysz. Podłączając lunetę bezpośrednio do obwodu, np. Za pomocą prostego kabla BNC, rzeczywiście ustawiasz całą pojemność wejściową lunety równolegle do tego, co mierzysz - być może obciążasz swój obwód tak bardzo, że przestanie działać podczas pomiaru. W najlepszym razie może nadal jakoś działać, ale obraz na twoim lunecie pokaże wyniki daleko od rzeczywistych kształtów fali w testowanym obwodzie.

Byłoby możliwe zbudowanie zakresów o znacznie mniejszej pojemności wejściowej - ale wtedy nie byłoby żadnej możliwości kompensacji pojemności kabla sondy małym zmiennym kondensatorem w pobliżu końcówki sondy. Po tym wszystkim, 12 pF na wejściu oscyloskopu zostały tam umieszczone celowo , aby uczynić pracę zakres dobrze razem z sondą dobry.

Ostatnia uwaga: za pomocą sond 1: 100 ładujesz swój obwód jeszcze mniej. Przy braku aktywnej sondy o naprawdę małej pojemności na końcówce można zastosować sondę 1: 100 w przypadkach, w których nawet 1,2 pF byłoby zbyt dużym obciążeniem w obwodzie - pod warunkiem, że sygnał jest wystarczająco duży, aby po czymś coś zobaczyć tłumienie 1: 100 sondy.

Załóżmy, że sprawdzałeś sygnał 100 MHz w równoległym rezonansowym obwodzie. 12 pF miałoby znaczący wpływ na dokładność pomiaru, ponieważ byłby duży w porównaniu z pojemnością na cewce i zniechęciłby obwód.