오실로스코프 용 저가형 (일회용 또는 시제품에 영구적으로 부착 된) 프로브를 만드는 데 관심이 있습니다.

복잡한 회로 및 고밀도 PCB에서 때때로 이러한 모든 표준 프로브를 연결하는 것이 어려울 수 있으며, 테스트 포인트를 사용할 수 없으며, 연결은 신호를 왜곡시키는 큰 접지 임피던스를 유발할 수 있습니다.

솔루션은 동축 케이블을 BNC 커넥터에 납땜하고 케이블을 PCB의 "관심있는"트레이스에 직접 납땜하여 더 견고한 연결 (분리 할 고리가없고 매우 성가신), 매우 작은 접지를 만들었습니다. 리드. 프로브를 영구적으로 부착하면 완벽한 프로토 타이핑 / 개발 보드가 생성되어 항상 모든 신호를 제공하며 스코프에 연결할 수 있습니다.

어떻게하면 되나요? 신호는 MHz 범위에있을 수 있습니다 (예 : 10-30MHz).

표준 50ohm 동축 케이블을 생각하고 있었는데 더 좋은 것이 있습니까? 종료해야합니까?

1:10 프로빙의 경우 간단한 전압 분배기로 충분합니다. 그게 사실입니까?

정전 용량 보상은 어떻습니까? 일반적으로 프로브의 정전 용량을 줄이는 방법은 무엇입니까?

프로브에 대해 명심해야 할 것이 있습니까? 또는 위의 목표를 달성하는 다른 방법이 있습니까?

이것은 일반적으로 좋은 생각이 아닙니다. 일반 스코프 프로브에 대해 그랩 포인트를 만드는 것이 훨씬 좋습니다 (물론 접지 클립에 가까운 그랩 포인트를 제공해야 함).

많은 문제들이 있는데, 대부분 당신이 실제로 고려한 것은 직접 동축 연결이 문제를 해결하는 방법이 아니라는 것입니다.

신호는 MHz 범위에있을 수 있습니다 (예 : 10-30MHz).

표준 50ohm 동축 케이블을 생각하고 있었는데 더 좋은 것이 있습니까?

첫 번째 문제는 다음과 같습니다. 동축이 종료되지 않는 한 30 MHz 신호가 동축 길이를 공급하면 가시적 인 열화가 발생합니다. 신호는 스코프에 전파, 반사, 다시 반사 및 스코프 신호 등을 왜곡합니다. 일반 스코프 프로브는 손실 동축 케이블을 사용한다는 점을 명심해야합니다. 이론.

종료해야합니까?

아, 물론입니다. 그렇게하면 스코프에서 우수한 신호를 얻을 수 있습니다. 음 물론 케이블을 구동하는 작은 문제가 있습니다. 50 옴 케이블의 경우 50 옴을 성공적으로 구동 할 수있는 소스를 제공해야합니다. 이것은 모든 "정상"연산 증폭기와 모든 "정상"논리 회로를 배제합니다. 스코프를 보드에 연결할 때만 사용되는 보드의 일련의 고속, 고전력 증폭기를 의미하며 대부분의 회로에서 전력 소비가 크게 증가하므로 더 큰 전원 공급 장치가 필요합니다 . 그러나 반드시 가십시오.

1:10 프로빙의 경우 간단한 전압 분배기로 충분합니다. 그게 사실입니까?

아아, 아니 공칭 50 옴 소스를 생성하기 위해 550/55 분배기와 같은 것을 제공 할 수있는 것은 사실이지만, 50 옴 부하에 연결하면 20으로 나누어집니다. 회로는 약 600 옴 부하를 볼 수 있습니다. 50Ω보다 우수하지만 여전히 대부분의 회로가 다루는 범위를 벗어납니다.

정전 용량 보상은 어떻습니까? 일반적으로 프로브의 정전 용량을 줄이는 방법은 무엇입니까?

이것은 10 개의 프로브로 나눌 수 있지만 동축이없는 경우에만 작동합니다. 종료되지 않은 동축을 시험 해보고 싶을 수도 있지만 상당한 정전 용량 (예 : RG58의 경우 25 pf / ft)이 회로에로드됩니다.

앞서 언급했듯이 모니터링하려는 모든 지점에 50ohm 드라이버 앰프를 설치 한 다음 스코프에서 케이블을 50ohm으로 종료하는 것이 "좋은"방법입니다. 그리고 아마 그다지 좋지 않습니다.

일반적인 수동 스코프 프로브는 다음과 같습니다 (처음 Google 이미지 검색 조회수).

그리고 수십 년의 경험을 염두에두고 모든 부분이 잘 설계되었습니다. 확실히 당신은 당신 자신의 프로브를 할 수 있으며, 그것은 실제 목표가 무엇인지에 달려 있습니다. 뭔가 보이죠? 확실히 가능하고 쉽고 저렴합니다. 예를 들어 Z0 프로브를 찾으십시오. 실제 파형이 어떻게 보이는지 알고 있습니까? 이제는 훨씬 더 어려워집니다. 1X 위치에서 스위치 가능한 프로브의 일반적인 대역폭은 5-8MHz이며 최고의 엔지니어링조차도 훨씬 더 높아질 수 없으므로 홈 설정을 할 수 있습니까? 있을 것 같지 않게.

다음은 부품을 구매하지 않는 한 집에서 복제하기 어려운 현대식 고성능 프로브에서 수행 된 작업의 두 가지 예입니다.

• 프로브 케이블은 반드시 동축이 아니며 내부 도체가 구겨지고 미터당 100-200Ω의 저항으로 손실됩니다.
• 팁과 접지 링 사이의 판상 물질은 정밀하게 크기로 제조 될뿐만 아니라 커패시턴스를 낮추기 위해 유전율이 잘 제어 된 물질입니다.

Google 이미지 검색이 여기에 다시 표시됩니다.

이것은 3 개의 다른 프로브 팁 캐패시턴스에 대한 신호의 주파수와 저항의 저항입니다. 보시다시피, 이미 매우 낮은 5pf의 경우에도 원하는 메가 옴 대신 수백 옴의 임피던스가 있습니다 (시장에 <1pf의 프로브가 있으며 가격은 수천에 있으므로 그 이유가 있습니다) . 적절한 파형을 보려면이 응답을 평평하게 만들어야합니다.

비디오 형식의 스코프 프로브에 대한 자세한 내용은 다음을 권장합니다.

• 1x 프로브의 Dave Jones (EEVblog)
• 스코프 프로브에 관한 Bob Pease와 친구들

또한 잘 읽어보십시오.

• 더그 포드 비밀의 세계 프로브
• 텍트로닉스 스코프 프로브 기본 사항
• 애질런트 스코프 프로브 팁 (특히 2 및 8)

tl; dr

너는 할수 있니? 확실히 충분한 지식으로 할 수 있지만, 솔직히 말하면, 당신은 여기에 묻지 않을 것입니다.

당신은해야합니까? 당신이 대답하고 싶은 유일한 질문이 "무엇인가?"인 경우를 제외하고는 아마도 그렇지 않을 것입니다. 파형의 정밀성을 원한다면 프로브 주파수 응답을 올바르게 특성화하고 평평하게 만들어 파형에 왜곡이 없거나 최소화해야합니다.

반면에 스코프 프로브의 작동 방식을 배우고 배우기위한 것이라면이 방법을 사용하는 것이 좋습니다.

가장 걱정되는 부분은 인덕턴스 경로가 낮은 테스트 포인트의 도달 가능성과 연결 가능성 인 경우 약 8 시경에 Bob Pease 비디오를보십시오.

수동 프로브에는 저임피던스 프로브와 고 임피던스 프로브의 두 가지 기본 유형이 있습니다.

저임피던스 프로브는 스코프 입력을 50ohm 모드로 설정하고 50ohm 동축 라인을 스코프에 설정하여 사용됩니다. 그런 다음 팁에 직렬 저항을 사용하여 스케일 팩터 (즉, x10 프로브의 경우 450 옴)를 제공합니다. 이 설정의 장점은 간단하고 고주파수에서 잘 작동한다는 것입니다. 이 케이블은 적절한 부하로 공급되는 적절한 전송 라인으로 케이블을 취급하기 때문에 이러한 우수한 특성을 가지고 있습니다. 단점은 주파수가 낮기 때문에 테스트중인 장치를 고 임피던스 프로브 이상으로로드하는 것입니다. 또한 저렴한 스코프에는 50ohm 입력 옵션이 없으며 외부 T-Pice 및 터미네이터를 사용할 수 있지만 성능이 좋지 않습니다.

신호가 크면 이런 방식으로 100x 프로브를 만드는 것이 좋습니다. 회로의 부하는 적지 만 SNR은 분명히 악화됩니다.

고 임피던스 프로브의 경우 1 메그 옴 입력 임피던스 범위가 있습니다. 따라서 x10 프로브의 직렬 저항은 9 메그 옴이됩니다. 그러나 저항 만 있으면 프로브가 제대로 작동하지 않습니다. 올바르게 작동하는 프로브를 얻으려면 스코프 입력과 동축 케이블의 결합 된 커패시턴스보다 9 배 작은 저항에 커패시터를 추가해야합니다. 우리의 케이블이 파장보다 훨씬 짧은 한, 이것은 잘 작동합니다). 부유 캐패시턴스를 예측하기가 어려운 경우 가변 커패시터가 종종 사용됩니다. 주파수가 높아질수록 우수한 고 임피던스 프로브를 만들기가 어려워 지므로 다른 답변에서 언급 한 특수 손실 케이블과 같은 추가 트릭이 필요합니다.

고성능 패시브 프로브의 물리적 구성은 전압 분배기가 광범위한 주파수에서 올바르게 작동 (평평한 응답을 생성)하기 위해 매우 작은 기생 커패시턴스를 달성해야하기 때문에 쉽지 않습니다. 프로브를 오실로스코프에 연결하는 동축 케이블조차도 길이가 상당히 길면 어렵습니다. 따라서 회로를 강하게로드하지 않는 패시브 프로브를 구축하기가 매우 어렵습니다.

이것이 당신에게 중요하다면, 당신은 오실로스코프에 직접 연결하기 위해 50 ohm 출력 임피던스를 배열 할 수있는 능동 프로브를 시도 할 것을 제안합니다. 입력 커패시턴스가 비교적 작은 광대역 FET 입력 연산 증폭기 ( 예 : 1 GOhm || 의 THS4631 )를 찾을 수 있습니다. 3.9 pF 입력 임피던스. 단지 몇 pF의 커패시턴스를 갖는 수동 프로브를 구성하는 것보다 광대역 전압 분배기를 opamp에 국한시키는 것이 더 실용적이어야한다.

단점은 이것도 사소한 것이 아니며 opamp가 각각 몇 달러를 지불하고 PCB 비용을 지불하는 것처럼 그러한 프로브를 일회용으로 취급하고 싶지 않을 수 있습니다. 다음 은 Rocketmagnet 의 디자인에 대한 좋은 예입니다 . 단일 엔드 프로브는 조금 더 간단 할 수 있지만 요구 사항에 따라 여전히 하나 이상의 opamp가 필요할 수 있습니다. 최소한 하나 또는 두 개의 opamp와 전압 분배기에서 벗어날 수 있다면 구리 도금 보드에 구성하여 프로브 할 회로에 부착 할 수 있습니다. 이것이 매번 노력과 비용의 가치가 있는지 여부는 물론 당신에게 달려 있습니다.