オシロスコープの入力容量とはどういう意味ですか?


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私のオシロスコープの定格:1Mohm || 12pF。100 MHzのオシロスコープです。ただし、静電容量のポイントがわかりません。プローブを10X(切り替え可能)に設定すると、9Mohmが直列に挿入されます。-3dBブレークポイント:〜1.473 kHzのRCフィルターを作成しましたが、10Xプローブでより高い帯域幅が得られ、1.4 kHz帯域幅リミッターは得られません!私は何が欠けていますか?

また、回路シミュレーターで回路をシミュレートしていました。プローブ抵抗がない場合、10pFのキャップは100 MHzで1Aを伝導します。これは、1 Mohmのインピーダンスと比較して大きな負荷になります。


私はこれに関する答えを思いとどまらせていませんが、これについては、High Speed Digital Design(amazon.com/High-Speed-Digital-Design-Handbook/dp/0133957241/…)で素晴らしい議論があります。これを一読することをお勧めします。スコープ帯域幅が何を意味するのかをよりよく理解できます。
-Kortuk

回答:


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ほとんどすべての実際の回路と同様に、オシロスコープの入力には寄生容量があります。良い設計でどれだけ小さくしても、定義された50Ω接続とスコープの入力での直接的な減衰を除いて、RF信号の取得に影響します。

f3dB=12πRn scopeCn scope=12π50Ω12pF=256MHz

またはさらに高く、スコープの入力インピーダンスC inを小さくすると、スコープは小さくなります。

ただし、通常、テスト対象の回路には、定義済みの50Ω接続をロードしません。テスト対象のほとんどの回路には50Ω以外のインピーダンスがあります(信号発生器の出力と同様に、インピーダンスマッチング用に特別に設計されているため) 50Ωシステム)。それでは、除去できない容量で何ができるのでしょうか?プローブとスコープの組み合わせで巧妙に使用するように選択されました。賢いので、実際には、プローブケーブルや接続中のその他のものによって引き起こされる可能性のある未知の静電容量は、スコープの入力静電容量と同様に補償でき、それらはすべて、実際の測定アプリケーションのほとんどのケースでは無視されます。

1:10プローブには、9MΩの内部抵抗、[1/9 * C in、scope ]の内部コンデンサが並列にあります。

プローブは、接続されている特定のスコープの正確な静電容量を知らないため、調整可能です。

プローブのコンデンサを適切に調整すると、信号のDC部分の抵抗分割器(プローブで9MΩ対スコープの1MΩ)だけでなく、高周波AC部分の容量性分割器もあります。 (プローブで1.33 pF対あなたの番号を使用して、スコープで12 pF)の組み合わせ、およびその組み合わせは、例えば500 MHz以上で美しく機能します。

また、プロービング時に1MΩと12 pFではなく、9MΩ+ 1MΩ= 10MΩと[12 pFと(12 pF / 9)に相当する直列)= 1.2 pFを回路に挿入するという利点があります。

ここに画像の説明を入力してください

写真のソースへのリンク:こちら。

リンクの画像が表示されず、これまで無視してきたのはプローブのケーブルの静電容量です。これは、スコープの入力の静電容量に追加されるだけで、プローブの可変キャップを回すときにも補正できます。 。

1:10プローブを使用すると、プローブの小さな静電容量は、スコープの大きな入力静電容量と直列になります。総静電容量(約1.2 pF)は、プローブする回路のポイントと並列です。スコープを回路に直接接続します。たとえば、まっすぐなBNCケーブルを使用して、実際にスコープの入力容量全体を測定対象と並列に配置します。測定中。せいぜい何とかうまくいくかもしれませんが、スコープの写真は、テスト対象の回路の実際の波形とはかけ離れた結果​​を示します。

はるかに小さな入力容量でスコープを構築することは可能ですが、その場合、プローブの先端近​​くの小さな可変コンデンサでプローブのケーブル容量を補償する方法はありません。結局のところ、スコープの入力で12 pFが意図的にそこ置かれ、適切なプローブでスコープがうまく機能するようになりました。

最後に、1:100プローブを使用すると、回路への負荷がさらに少なくなります。先端に非常に小さな静電容量を備えたアクティブプローブがない場合、1.2 pFでも回路に大きな負荷がかかる場合に1:100プローブを使用できます。プローブの1:100減衰。


コンデンサは入力と直列ですか?
トーマスO

はい、キャップは抵抗と同じように入力と直列になっています。入力では、2つの抵抗がDC電圧を分割し、2つのコンデンサがAC部分を分割します(非常に高い周波数まで)。(1/10)抵抗分割器の上部には大きな抵抗があり、(1/10)容量分割器の上部には小さなキャップがあることに注意してください。
-zebonaut

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共振並列同調回路で100 MHzの信号をチェックしていると仮定します。12 pFは、コイルの静電容量と比較して大きく、回路を離調させるため、測定の精度に大きな影響を与えます。


ええ...私はそれが悪いことだと思っていますが、そのような静電容量で100 MHzで測定することはできますか?
トーマスO

これは極端な例ですが、静電容量が重要な理由を示しています。低インピーダンスのポイントでは問題になりません。
レオン・ヘラー

わかりましたが、私のシミュレータでは、10pFのキャップは100Vp-pで±1アンペアを消費すると言います。私のスコープの定格は250Vp-pです。これは、より高い周波数が実際にそれを損傷する可能性があることを意味しますか? !
トーマスO

@Thomas-その1Aはシミュレーションのどこに行きますか?現実の世界では、直接グランドに接続するのではなく、高インピーダンスのアナログ入力に接続します。
ケビンフェルメール

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テスト対象の回路の極低負荷のための特別な秘密の秘((アクティブなFETプローブがない場合):1:100プローブを使用します。主に高電圧プローブ用に設計されていますが、1:10プローブを使用する場合よりもさらに低いキャパシタンスを回路に挿入する場合にも最適です。
-zebonaut
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