オシロスコープ用に自分の安価なプローブ（使い捨て、またはプロトタイプに永久的に取り付けられる）を作ることに興味があります。

複雑な回路、および高密度のPCBでは、これらすべての（標準）プローブを接続することが困難な場合があり、テストポイントが利用できない場合があり、接続が大きなグランドインピーダンスを誘発して信号を歪める場合があります。

いくつかの同軸ケーブルをBNCコネクタにはんだ付けし、ケーブルをPCB上の「興味深い」トレースに直接はんだ付けして、より堅牢な接続（分離するフックがなく、非常に煩わしい）、非常に小さな接地を作成するために思いついたソリューションリード。プローブを永久的に取り付けると、完璧なプロトタイピング/開発ボードが得られ、常にすべての信号を提供し、スコープに接続する準備が整います。

どうすればこれを達成できますか？信号はMHzの範囲（たとえば、10〜30MHz）の場合があります。

標準の50Ω同軸ケーブルを考えていましたが、もっと良いものはありますか？終了しますか？

1:10のプローブでは、単純な分圧器で十分です。本当？

静電容量補償はどうですか？一般的にプローブの静電容量を減らす方法は？

プローブについて、他に覚えておくべきことはありますか？または上記の目標を達成するための他の方法？

これは一般的に良い考えではありません。通常のスコーププローブのグラブポイントを作成する方がはるかに優れています（もちろん、グラウンドクリップの近くのグラブポイントを提供するようにしてください）。

いくつかの問題がありますが、そのほとんどは実際に検討したものです。直接同軸接続では対処できないというだけのことです。

信号はMHzの範囲（たとえば、10〜30MHz）の場合があります。

標準の50Ω同軸ケーブルを考えていましたが、もっと良いものはありますか？

これが最初の問題です。30 MHz信号は、同軸が終端されていない限り、それらが同軸の長さをフィードする場合、目に見える劣化を被ります。信号はスコープに伝播し、反射されてから再度反射されて、スコープ信号を歪めます。通常のスコーププローブは損失のある同軸を使用することに注意してください。理論。

終了しますか？

ああ、絶対に。そうすると、スコープで優れた信号が得られます。うーん。もちろん、ケーブルを駆動するという小さな問題があります。50オームのケーブルの場合、50オームを正常に駆動できるソースを提供する必要があります。これにより、すべての「通常の」オペアンプとすべての「通常の」論理回路が除外されます。これは、スコープをボードに接続したときにのみ使用されるボード上の一連の高速、高出力アンプを意味します。ほとんどの回路では、電力消費が大幅に増加するため、より大きな電源が必要になります。 。しかし、どうぞ、どうぞ。

1:10のプローブでは、単純な分圧器で十分です。本当？

ああ、違う。公称50オームのソースを生成するために550/55分周器のようなものを提供できることは事実ですが、50オームの負荷に接続すると、約20で除算されます。回路には約600オームの負荷がかかります。 50オームより優れていますが、それでもほとんどの回路が満足できる範囲外です。

静電容量補償はどうですか？一般的にプローブの静電容量を減らす方法は？

これが10分割プローブで機能するのは事実ですが、損失のある同軸の場合のみです。終端処理されていない同軸を試してみたくなるかもしれませんが、これは回路にかなりの容量（たとえば、RG58の場合は通常25 pf / ft）の負荷をかけます。

あなたが望むことをするための唯一の「良い」方法は、私が述べたように、あなたがモニターしたいすべてのポイントに50オームのドライバーアンプをインストールし、そして50オームでスコープでケーブルを終端することです。そして、それはおそらくあまり良くありません。

典型的なパッシブスコーププローブは、次のようになります（最初のgoogle画像検索ヒット）。

そして、そのすべての部分は、しばしば数十年の経験を念頭に置いて、よく設計されています。確かにあなたはあなた自身の調査をすることができます、そしてそれはあなたの実際の目標が何であるかに依存します。何かが見える？確かに、簡単で安価です。たとえば、Z0プローブを探します。実際の波形がどのように見えるかを知っていますか？これは信じられないほどはるかに難しくなります。1X位置での切り替え可能なプローブの典型的な帯域幅は5-8MHzであり、最高のエンジニアリングでさえこれをこれ以上高くすることはできないので、自宅のセットアップで可能になりますか？ありそうもない。

以下は、部品を購入しない限り、自宅で複製するのが非常に難しい最新の高性能プローブで行われることの2つの例です。

• プローブケーブルは厳密には同軸ではなく、その内部導体はしわが寄っており、1メートルあたり100〜200Ωの抵抗で損失があります。
• チップとグランドリングの間のプラスチック材料は、サイズに合わせて正確に製造されるだけでなく、静電容量を低く抑えるために誘電率が適切に制御された材料です。

ここでもう一度Google画像検索のヒットをお見せしましょう。

これは、3つの異なるプローブチップ容量に対する信号の周波数に対するオーム単位のインピーダンスです。ご覧のように、すでに非常に低い5pfであっても、必要なメガオームの代わりに数百オームのインピーダンスがあります（市場には1pf未満のプローブがあり、その価格は何千もの中にあり、それは理由があります）。 。適切な波形を表示するには、この応答を平坦化する必要があります。

ビデオ形式のスコーププローブの詳細については、以下をお勧めします。

• 1xプローブに関するDave Jones（EEVblog）
• スコーププローブについてのボブピースとその仲間

また、これらは良い読み物です

• プローブのダグフォードシークレットの世界
• テクトロニクスのスコーププローブの基礎
• Agilentスコープのプロービングのヒント（特に2および8）

tl; dr

あなたはできる？確かに十分な知識があればできますが、率直に言って、もしそれがあったとしても、ここで質問することはないでしょう。

しますか？あなたが答えたい唯一の質問が「何かありますか」である場合を除いて、ほとんどの場合そうではありません。その場合、自家製のZ0プローブはおそらく最高のものです。波形にある程度の精度が必要な場合は、プローブの周波数応答を適切に特性化して平坦化し、波形に歪みがないか最小限になるようにする必要があります。

一方、スコーププローブがどのように機能するかを再生および学習するためのものである場合、これは非常に良いアイデアです。

心配することが最も多いのは、低インダクタンスパスを備えたテストポイントの到達可能性と接続可能性である場合は、8時頃にボブピースのビデオをご覧ください。

パッシブプローブには、低インピーダンスプローブと高インピーダンスプローブの2つの基本タイプがあります。

低インピーダンスプローブは、スコープ入力を50オームモードに設定し、スコープへの50オーム同軸ラインで使用します。次に、先端に直列抵抗を使用して、スケール係数（x10プローブでは450オーム）を設定します。このセットアップの利点は、シンプルであり、高周波でうまく機能することです。これは、ケーブルを整合された負荷への適切な伝送ラインとして扱うため、これらの優れた特性を備えています。欠点は、低周波数で、高インピーダンスのプローブよりも被試験デバイスに負荷がかかることです。また、一部の安価なスコープには50オームの入力オプションがありません。外部のT字型部品とターミネーターを使用できますが、パフォーマンスはそれほど良くありません。

信号が大きい場合は、この方法で100xプローブを作成することを検討してください。回路への負荷は少ないが、SNRは明らかに悪い。

高インピーダンスプローブの場合、1メガオームの入力インピーダンスにスコープがあります。したがって、x10プローブでは、直列抵抗は9メガオームになります。ただし、抵抗があるだけではプローブの動作が低下します。正常に動作するプローブを取得するには、スコープ入力と同軸ケーブルの合計静電容量の9分の1の抵抗をコンデンサで追加する必要があります（ケーブルを伝送のように扱うのではなく、コンデンサのように扱っています。ライン、これは私たちのケーブルが波長よりもはるかに短い限り大丈夫です）。浮遊容量の予測が難しいため、可変コンデンサがよく使用されます。周波数が上がると、高インピーダンスのプローブを作るのが難しくなり、他の回答で言及されている特別な損失の多いケーブルなどの追加のトリックが必要になります。

広範囲の周波数にわたって分圧器が適切に機能する（フラットな応答を生成する）ためには、非常に小さな寄生容量を実現する必要があるため、高性能パッシブプローブの物理的な構築は容易ではありません。プローブをオシロスコープに接続する同軸ケーブルでさえ、かなりの長さを与えると難しいです。このため、回路に大きな負荷をかけないパッシブプローブを構築することは非常に困難です。

これが重要な場合は、オシロスコープに直接接続するために50Ωの出力インピーダンスを調整できるアクティブプローブを試すことをお勧めします。1 GOhmのTHS4631など、入力容量が比較的小さい広帯域FET入力オペアンプを見つけることができます|| 3.9 pFの入力インピーダンス。わずか数pFの静電容量でパッシブプローブを構成するよりも、オペアンプの近くで広帯域分圧器を作成する方が現実的です。

欠点は、これもそれほど簡単なことではなく、オペアンプがそれぞれ数ドルのコストとPCBのコストを伴うため、このようなプローブを使い捨てとして扱いたくない場合があります。ここによるデザインの良い例であるRocketmagnet関与することができるものを示し、。シングルエンドプローブは少し単純ですが、要件によっては、複数のオペアンプが必要になる場合もあります。最小限の1つまたは2つのオペアンプと分圧器で済む場合は、銅張基板上に構築し、プローブする回路を接続したままにしておくことができます。これが毎回の努力とコストに見合う価値があるかどうかは、もちろんあなた次第です。