오실로스코프에서 입력 커패시턴스 란 무엇입니까?


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내 오실로스코프의 등급은 1Mohm입니다. 12pF. 100MHz 오실로스코프입니다. 그러나 나는 커패시턴스의 지점을 얻지 못합니다. 프로브를 10X (전환 가능)로 설정하면 9Mohm이 직렬로 삽입됩니다. 이제 ~ 1.473kHz의 -3dB 브레이크 포인트로 RC 필터를 만들었지 만 10X 프로브로 더 높은 대역폭을 확보 할 수 있으며 확실히 1.4kHz 대역폭 리미터를 얻지 못합니다! 내가 무엇을 놓치고 있습니까?

또한 회로 시뮬레이터에서 회로를 시뮬레이션하고있었습니다. 프로브 저항이 없으면 10pF 캡은 100MHz에서 1A를 전도하는데 이는 1Mohm 임피던스에 비해 막대한 부하입니다.


이에 대한 답변을 권장하지는 않지만 High Speed ​​Digital Design ( amazon.com/High-Speed-Digital-Design-Handbook/dp/0133957241/… ) 에서 이에 대한 훌륭한 논의가 있습니다. 스코프 대역폭이 무엇을 의미하는지 훨씬 더 잘 알 수 있습니다.
Kortuk

답변:


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거의 모든 실제 회로와 마찬가지로 오실로스코프 입력에는 기생 용량이 있습니다. 좋은 디자인으로 얼마나 작게 만들었더라도 스코프의 입력에서 직접 정의 된 50 Ω 연결 및 감쇠를 제외하고 RF 신호 획득에 영향을 미칩니다.이 경우 질문의 숫자가-

에프=12π아르 자형나는, 에스영형이자형나는, 에스영형이자형=12π50Ω12에프=256미디엄H

또는 스코프의 입력 임피던스 C in을 스코프로 설정하면 스코프가 작아집니다.

그러나 일반적으로 테스트중인 대부분의 회로는 임피던스와 일치하도록 특별히 설계 되었기 때문에 테스트중인 대부분의 회로에는 50Ω 이외의 임피던스가 있기 때문에 테스트중인 회로를 정의 된 50Ω 연결로로드하고 싶지는 않습니다. 50Ω 시스템). 따라서 제거 할 수없는 정전 용량으로 무엇을 할 수 있습니까? 프로브와 스코프 조합 에서 영리한 방식으로 사용하도록 선택되었습니다 . 실제로 프로브 케이블 및 기타 연결로 인해 발생할 수있는 알 수없는 정전 용량은 스코프의 입력 정전 용량과 같이 보상 될 수 있으며, 대부분의 실제 측정 어플리케이션에서는 문제가되지 않습니다.

1:10 프로브는 9MΩ의 내부 저항 병렬 로 [1/9 * C in, scope ] 의 내부 커패시터 를 갖습니다 .

프로브가 연결된 특정 스코프의 정확한 정전 용량을 알지 못하므로 조정 가능합니다.

프로브의 커패시터를 올바르게 조정하면 신호의 DC 부분에 대한 저항 분배기 (프로브의 9MΩ 대 스코프의 1MΩ)뿐만 아니라 고주파 AC 부분의 용량 성 분배기도 있습니다 신호의 범위 (프로브에서 1.3pF, 스코프에서 12pF, 숫자를 사용하여), 조합은 최대 500MHz 이상으로 아름답게 작동합니다.

또한 프로빙 할 때 회로에 1MΩ 및 12pF가 아닌 9MΩ + 1MΩ = 10MΩ 및 [12pF 및 (12pF / 9)와 동일한 시리즈] = 1.2pF라는 이점이 있습니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

사진의 출처에 대한 링크 : 여기.

링크의 그림이 표시하지 않고 지금까지 무시한 것은 프로브 케이블의 커패시턴스입니다. 스코프 입력의 커패시턴스에 추가되고 프로브의 가변 캡을 돌릴 때 보상 할 수도 있습니다 .

1:10 프로브를 사용하면 프로브의 작은 정전 용량은 스코프의 더 큰 입력 정전 용량과 직렬로 연결됩니다. 총 커패시턴스 (약 1.2pF)는 프로빙중인 회로의 지점과 평행합니다. 직선형 BNC 케이블을 사용하여 스코프를 회로에 직접 연결하면 실제로 스코프의 전체 입력 커패시턴스를 측정 대상과 병렬로 배치 할 수 있습니다. 테스트중인 회로를 너무 많이로드하여 더 이상 작동하지 않을 수 있습니다. 측정하는 동안. 기껏해야 여전히 어쨌든 작동 할 수 있지만 스코프의 그림은 테스트중인 회로의 실제 파형에서 멀리 떨어진 결과를 보여줍니다.

입력 커패시턴스가 훨씬 작은 스코프를 구축 할 수 있지만 프로브 팁 근처의 작은 가변 커패시터로 프로브의 케이블 커패시턴스를 보상 할 방법이 없습니다. 결국 스코프 입력의 12 pF는 스코프 가 좋은 프로브와 함께 잘 작동하도록 의도적 으로 배치되었습니다 .

마지막 참고 사항 : 1 : 100 프로브를 사용하면 회로 부하가 훨씬 줄어 듭니다. 팁에 용량이 매우 작은 능동 프로브가없는 경우 1.2 pF조차 회로에 너무 많은 부하가 걸리는 경우 1 : 100 프로브를 사용할 수 있습니다. 프로브의 1 : 100 감쇠.


커패시터는 입력과 직렬입니까?
Thomas O

예. 캡은 저항과 마찬가지로 입력과 직렬로 연결되어 있습니다. 입력에서 두 개의 저항은 DC 전압을 나누고 두 개의 커패시터는 AC 부분을 분리합니다 (최대 주파수까지). (1/10) 저항 분배기는 상단부의 저항이 크며 (1/10) 용량 분배기는 상단에 작은 캡이 있습니다.
zebonaut

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공진 병렬 튜닝 회로에서 100MHz 신호를 확인한다고 가정합니다. 12 pF는 코일의 커패시턴스에 비해 커지고 회로를 디튠 할 수 있기 때문에 측정 정확도에 상당한 영향을 미칩니다.


그래 ... 나쁘다고 생각하지만 어떻게 그런 커패시턴스로 100MHz에서 측정 할 수 있을까?
Thomas O

극단적 인 예이지만 정전 용량이 중요한 이유를 보여줍니다. 임피던스가 낮은 지점에서는 문제가되지 않습니다.
레온 헬러

좋아,하지만 시뮬레이터는 10pF 캡이 100Vp-p에서 ± 1 amp를 소비한다고 말합니다. 내 범위는 250Vp-p입니다. 이것은 더 높은 주파수가 실제로 손상 될 수 있다는 것을 의미합니까? !
Thomas O

@Thomas-시뮬레이션에서 1A는 어디로 갈까요? 실제 세계에서는 직접 접지가 아닌 고 임피던스 아날로그 입력으로 연결됩니다.
케빈 베르메르

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테스트중인 회로의 극도로 낮은 부하에 대한 특별한 비밀 트릭 (활성 FET 프로브가없는 경우) : 1 : 100 프로브를 사용하십시오. 주로 고전압 프로빙을 위해 설계되었지만 1:10 프로브를 사용하는 것보다 회로에 더 낮은 정전 용량을 삽입하려는 경우에도 좋습니다.
zebonaut
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