Ist es jemals sinnvoll, einen 50Ω-Eingang mit 10X-Oszilloskop-Sonde zu verwenden?

Ich bin an dem Punkt in meinem Lernen angelangt, an dem man feststellt, dass der Messaufbau für ein Oszilloskop bei HF-Frequenzen viel komplizierter ist als ich dachte :)

• Ich sehe die Wichtigkeit, über den Eingang Sonde + Oszilloskop als eine eigene Schaltung / einen eigenen Schaltplan nachzudenken.

• Ich verstehe, dass und einen kapazitiven Teiler bilden, der dominiert, wenn Frequenzen in den MHz-Bereich und sogar etwas darunter gelangen.$C_p$$C_{in}$

• Ich verstehe, dass die Verwendung von Bodenpigtails eine direkte Einladung für den Teufel darstellt, einzutreten und Ihre Zielfernrohrspuren zu belügen, bis Sie verrückt werden. Eine andere Erdungsverbindung mit einer in Millimetern gemessenen Schleifengröße ist unerlässlich.

• Ich verstehe, dass die charakteristische Impedanz des Koax, das die Sonde mit dem Oszilloskop verbindet, 50 Ω beträgt. Außerdem verstehe ich, dass, wenn die Eingangsimpedanz des Oszilloskops nicht 50 Ω beträgt, ein Teil des Signals zurückreflektiert wird, aber ich denke, ich bin in diesem Punkt etwas unscharf, weil es normalerweise kein Problem zu sein scheint.

Bisher habe ich bei meiner Untersuchung des Aufbaus von Sondenströmen Strommessungen durchgeführt, indem ich Koax direkt an einen 1Ω-Widerstand gelötet und diesen in den Strompfad eingefügt habe. In dieser selbstoszillierenden Aufwärtswandlerschaltung lag eine Spitze in der Größenordnung von 100 mA, aber sie hatte eine Wellenform, die komplex genug war, um sowohl interessant als auch lehrreich zu sein. Es war ein lautes, stacheliges Durcheinander ohne den 50Ω-Durchgangsabschluss, wurde aber damit wirklich sauber. Ich denke, letzteres war die "wahre" Wellenform, habe aber bisher keine bestätigenden Beweise. Es war definitiv schöner anzusehen :)

Ich sehe also definitiv den Vorteil der Verwendung eines 50Ω-Signalpfads (ich glaube, ich bin es trotzdem :). Aber natürlich sind nicht alle Situationen wie diese sehr niederohmig und fragen sich, ob es in Situationen, in denen man es vorziehen könnte, die Schaltung nicht so stark zu belasten, Platz für einen 50-Ohm-Eingang gibt.

Wenn ich es mir nur überlege, neige ich dazu zu glauben, dass die Verwendung eines 50-Ω-Eingangs (Durchführung oder eingebaut) mit einer 10-fachen Sonde eine halbe Million-fache Sonde bei Gleichstrom ergibt, was natürlich nicht viel Sinn macht .

Gibt es Anwendungen, bei denen dies tatsächlich sinnvoll sein könnte?

Eine passive Oszilloskopsonde mit hoher Impedanz behandelt das Kabel als Kondensator und nicht als Übertragungsleitung. Die Kompensationskapazität in der Sonde gleicht (mit dem entsprechenden Skalierungsfaktor) die Kapazität des Kabels und die Kapazität des Oszilloskop-Eingangs aus.

Das Kabel einer hochwertigen hochohmigen Oszilloskopsonde ist etwas Besonderes, es ist kein normales 50-Ohm-Koaxialkabel. Das spezielle Kabel und die relativ kurzen Längen der Sondenkabel bedeuten, dass sie es schaffen können, es als Kondensator mit bis zu 100 MHz oder so zu behandeln, weit darüber hinaus, und herkömmliche hochohmige passive Oszilloskopsonden funktionieren nicht so gut.

Die Verwendung einer 10-fach-Sonde für einen 1-Megaohm-Oszilloskop-Eingang an einem 50-Ohm-Oszilloskop-Eingang ist wenig sinnvoll.

Die Alternative zur hochohmigen Oszilloskopprüfung besteht darin, eine 50-Ohm-Leitung zum Oszilloskop zu führen und das Oszilloskop im 50-Ohm-Modus zu betreiben (oder einen Inline-Abschlusswiderstand zu verwenden, wenn Ihr Oszilloskop zu billig ist, um eine 50-Ohm-Option zu haben). Kompensationskondensatoren werden nicht mehr benötigt.

Wenn 50 Ohm für Ihre Anwendung zu niedrig sind, können Sie am Prüfpunkt einen Vorwiderstand hinzufügen. Wenn Sie beispielsweise einen 450-Ohm-Vorwiderstand hinzufügen, erhalten Sie eine x10-Sonde mit einer Eingangsimpedanz von 500 Ohm. Wenn Sie einen 4950-Ohm-Vorwiderstand hinzufügen, erhalten Sie eine x100-Sonde mit einer Eingangsimpedanz von 5 Kiloohm.

Das Tolle an der Prüfung mit niedriger Impedanz ist, dass Sie keine Kompensationskapazität benötigen und die Leitung zurück zum Oszilloskop eine normale 50-Ohm-Leitung ist. Es ist also viel einfacher, eine niederohmige Prüfung in Ihr Design zu integrieren, als eine hochohmige Prüfung zu integrieren.

10X-Sonden (die normalerweise einen Eingangswiderstand von 10 Megaohm haben) werden verwendet, um die Belastung eines Stromkreises zu verringern. Sie sind jedoch nur für Frequenzen nützlich, bei denen die Impedanz der Eingangskapazität (normalerweise etwa 10 Picofarad) nicht zu niedrig ist. Beachten Sie, dass die Impedanz von 10 Picofarad bei 100 MHz nur etwa 159 Ohm beträgt. Somit sind die 10 Megaohm Widerstand der Sonde relativ nutzlos. Bei diesen Frequenzen sind die meisten Schaltungen für 50 Ohm ausgelegt. Daher haben die meisten Hochfrequenzoszilloskope zwei Eingänge: hohe Impedanz (normalerweise 1 Megaohm) und niedrige Impedanz (50 Ohm). Es gibt 50-Ohm-Feedthru-Anschlüsse, die mit Oszilloskopen ohne internen 50-Ohm-Abschluss verwendet werden können.