고속 패시브 프로브-저자 또는 다른 관점의 모순?


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문헌에서 Hiscocks et al. 오실로스코프 프로브 이론의 몇 가지 기본 사항을 설명합니다. 이 문서는 이해하기 쉽고 일관성이있는 것 같습니다. 그에게 나쁜 사람은 동축 케이블과 오실로스코프의 병렬 커패시턴스가 프로브의 팁에 병렬로 커패시턴스를 추가하여 보상해야한다는 점에 유의하십시오 (그래서 팁의 커패시턴스가 증가합니다).

그런 다음 d. 스미스 는 자신의 방법으로 1GHz 패시브 프로브를 구축했습니다. 첫째, 왜 그가 50ohm 저항으로 프로브를 종료하는지는 확실하지 않습니다. 반사를 피하기 위해 프로브의 한 쪽 (오실로스코프 쪽)이 50ohm 저항으로 종료되는 것으로 충분하지 않습니까? 나는 가정 이 훨씬 더 반사를 죽일 수있다. 그렇게 해주세요. 그러나 이상한 점은 케이블의 커패시턴스 나 오실로스코프의 커패시턴스를 고려하지 않는다는 것입니다. 그는 너무 특히, 그를 위해, 살해하는 짐승은 팁 정전 용량 (이다 증가케이블의 병렬 커패시턴스), 위 문서에서 Hiscoks의 정확한 대화. 이 사람이 초보자라면 프로브가 왜 작동하는지 이해하지 못하고 실제로 구리 박으로 팁의 커패시턴스를 증가 시킨다고 말할 수 있습니다. 그러나 이봐! 이 사람은 여러 저널에 여러 기사를 게시 한 프로브 전문가입니다.

그리고 지금 최고 중의 최고, The Art of Electronics , 12.2 p. 808 : 고속 수동 프로브를 수행하려면? 매우 간단합니다 :

... 그리고 직렬 저항 (950ohm과 같은)을 마른 50ohm 동축 (RG-178과 같은)의 길이에 연결하여 자신을 만드십시오. 동축 실드를 근처의 접지에 일시적으로 납땜하고 다른 쪽 끝을 스코프 (50 ohm 입력으로 설정)와 voila-고속 20 x 프로브에 연결하십시오!.

내 이해가 옳다면 케이블의 50 옴 특성 임피던스를 가진 950 옴 저항은 1:20 저항 분배기를 만들지 만 (현재까지는 OK) 프로브 보정은 어떻습니까? 어!

누군가 무슨 일인지 말해 줄 수 있습니까?

답변:


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100MHz 이하의 프로브의 경우, 문제의 신호의 파장은 케이블이 실제로 전송 라인처럼 작동하지 않고 프로브 팁이 스코프의 입력 임피던스를 거의 직접 '볼'정도로 충분합니다. 또한 프로브 임피던스 및 스코프 입력 임피던스가 케이블 특성 임피던스와 일치하지 않습니다. 이 경우 커패시턴스는 실제로 제어하고 보상 해야하는 주요 요소입니다. 이것은 Hiscocks et al. 문서.

고주파수에서 케이블은 전송 라인처럼 작동하며 프로브 팁은 스코프 입력 임피던스를 직접 보지 못합니다. 대신 프로브 팁에 케이블의 특성 임피던스가 표시됩니다. 일반적으로 고주파수 프로브의 경우 표준 50ohm RF 설계 기술이 사용됩니다. 모든 것이 스코프 입력과 프로브 팁 모두에서 50 옴에 일치합니다.

d의 차이점은. 스미스와 전자 기술 분야에서는 기본적으로 거의 같은 일을하려고합니다. 디. 스미스는 접지에 병렬 저항을 추가하여 ~ 40 : 1 프로브를 생성하기 위해 분압기의 한쪽을 형성합니다. 50ohm 저항은 50ohm 케이블과 병행하여 25ohm 저항에 해당합니다. 그런 다음 976ohm 직렬 저항으로 전압 분배기를 형성합니다. 그의 프로브의 팁 커패시턴스는 높은 주파수 응답을 얻기 위해 추가 보상이 필요할 정도로 충분히 높다. 이 저항은 종단 저항으로 실제로 필요하지 않습니다. 범위의 다른 쪽 끝이 스코프에서 올바르게 종단되었다고 가정하면 케이블에서 반사되어 반사 될 수있는 반사가 없어야합니다. 프로브 헤드에서의 임피던스 불일치.

전자 설계 기술은 동일한 기능을 수행하지만 전압 분배기의 한 측면으로 케이블의 특성 임피던스 만 사용합니다. 950ohm 시리즈 저항과 함께 사용하면 20 : 1 프로브가 생성됩니다. 올바른 저항을 사용하면 추가 보상없이 합리적으로 높은 주파수까지 '충분히'작동하지만 아마도 950 옴 저항과 동축 케이블 사이의 접지에 적절한 크기의 커패시터를 추가하면 조금 더 잘할 수 있다고 가정합니다 . 전자 설계 기술의 감쇠는 또한 d보다 낮다. 스미스 설계는 정전 용량의 불일치를 덜 문제로 만듭니다. 일반적으로 전자 디자인의 기술은 실제로 디버깅에는 충분하지만 더 많은 정확성이 필요할 경우 개선 될 수있는 빠르고 더러운 기술이라고 생각합니다.


가장 좋은 답변이지만 독자는 아래 질문에 대한 이해를 돕기 위해 아래의 Jasen의 답변 (및 의견)을 살펴보고이 답변을 완성하도록 초대받습니다.
MikeTeX

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실제로 Hiscocks 문서는 범위가지면에서 1M에 이르는 프로브에서 9M 직렬 저항으로 매우 명확합니다. 고주파수의 경우 10 : 1 비율이 유지되도록 커패시터를 병렬로 추가하십시오. 그게 말이 되네요

이렇게 만든 10 : 1 프로브는 최대 300MHz의 대역폭을 달성 할 수 있다고 생각합니다.

다른 솔루션은 더 높은 BW (대역폭)를 달성하려고합니다. 그런 다음 표준 10 : 1 프로브와 비교하여 제거해야 할 첫 번째 제한은 프로브 케이블입니다. 10 : 1 프로브에 사용되는 케이블은 BW의 제한 요소입니다. 우리는 높은 BW 케이블을 사용해야하며 RG-178과 같이 거의 항상 50 옴 특성 임피던스를가집니다. 할 수 있도록 사용하는 케이블의 아이폰에가에 종료해야한다는 것을 BW 모두 50 옴과 측면을. 그것은 케이블을 전송선으로 만듭니다 .

D. Smith와 전자 기술 모두이 전송 라인을 기본으로 사용합니다. 50 옴 종단 저항은 일반적으로 오실로스코프 내부에 위치합니다 (스코프에서 설정을 변경해야 함). 그러한 설정이없는 경우 50 옴을 직접 추가해야합니다.

50ohm 전송 라인에 연결하려면 옵션 커패시터가있는 저항을 사용하십시오. 전자 예술은 분명히 그들이 얻는 BW에 만족합니다. 그들이 좋은 모양의 디지털 신호 에 대해 주로 이야기하는 것을 주목하십시오 !

또한 전송 라인은 커패시턴스가 크지 않은 50 옴 임피던스로 작동하기 때문에 입력에서 RG-178의 커패시턴스를 모두 "볼 수는 없습니다". 따라서 적절한 주파수 보상을 얻으려면 950ohm 저항에서 매우 작은 정전 용량 만 있으면됩니다.


답변은 +1입니다. 결국, 당신은 Hiscocks에 노출 된 이론에 전적으로 의존합니다. 그러나 Jasen은 위의 답변에서 케이블의 커패시턴스가 인덕턴스에 의해 취소된다고 말합니다. 누구가 옳습니까?
MikeTeX

인덕턴스로 커패시턴스를 취소 할 수 있지만 L과 C가 공진하는 특정 주파수에서만 작동합니다. 전송 라인은 분산 LC 네트워크로 볼 수 있습니다. 이제 T- 라인이 50 옴이므로 케이블의 전체 커패시턴스를 "볼"수 없으므로 답의 마지막 단락에는 편집하다.
Bimpelrekkie

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1 메가 옴 임피던스의 스코프를 사용하는 경우 프로브 보정이 필요합니다.

스코프와 케이블의 임피던스가 일치하면 보상 할 것이 없습니다. 케이블은 전송 라인이며 케이블의 인덕턴스는 커패시턴스의 영향을 취소합니다.

대부분의 스코프에 50ohm 문제가없는 이유는 측정중인 회로에 상당한 부하를 가하고 프로브를 연결하는 것만으로 원치 않는 작동이 발생하지 않도록주의해야하기 때문입니다. 고 임피던스 프로브를 사용하면 방해가 적은 회로를 프로브 할 수 있습니다.

Smith는 동축 케이블의 양쪽 끝을 종료합니다. 그로부터 무엇을 얻고 있는지 잘 모르겠습니다. 그리고 종단의 커패시턴스를 보상해야합니다. 그가 얻는 것이 확실하지 않습니다.

전자 기술은 많은 전문가들에 의해 입증되었으며 잘 알려져 있습니다.


d의 프로브는 어떻습니까? 스미스? 또한 왜 이것이 사실인지 수학적으로 설명 할 수 있습니까?
MikeTeX

아마 2 : 1 프로브를 원할까요?
Jasen

이것이 1:40 프로브라고 생각합니다.
MikeTeX

프로브 보상은 1 메가 옴 임피던스의 스코프가있을 때 필요 합니다. ... 그리고 추가 할 것입니다 : ... 어쨌든 쓰레기 대역폭을 갖는 1M 옴 1 : 1 프로브를 제외 하는 10 : 1 프로브를 사용하고 있습니다!
Bimpelrekkie

이론이 Hiscocks et al.에 공개 되었기 때문에이 답변에 만족하지 않습니다. 스코프의 임피던스가 1 메가 옴인지 여부에 관계없이 적용됩니다. 병렬 커패시턴스는 어떤 경우에도 존재하며 고주파에서는 매우 바람직하지 않습니다.
MikeTeX
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