Wie wird eine 50 Ω-Rückterminierung auf einer Oszilloskop-Sondenleitung erreicht?

Ich habe gerade Jim Williams ' exzellentes Video über das Messen des Schaltreglerrauschens gesehen . Um 1:58 erwähnt Jim einen "50Ω Back Termination" im Sonden-Setup, der ungefähr so ​​aussieht (aber nicht optional, wie es in der linearen App-Anmerkung AN-104 ist, aus der dieses Diagramm stammt):

Es handelt sich um eine Serie von 50 Ohm, die nicht parallel zum Oszilloskopanschluss verläuft. Nach meinem Verständnis besteht ihre Aufgabe darin, Reflexionen zu absorbieren, die möglicherweise vom Oszilloskop zurückgehen.

Meine Frage lautet: "Wie wird ein 50Ω-Rückanschluss normalerweise in einer Oszilloskop-Sondenleitung erreicht?"

Ich nehme an, es gibt einen Durchgang, der ungefähr wie die üblichen parallelen Anschlüsse aussieht, aber statt 50 Ω zwischen dem Mittelanschluss und Masse sind es 50 Ω zwischen dem Mittelanschluss auf beiden Seiten. Aber ich werde verdammt sein, wenn ich so etwas auf der Suche finden kann.

Benutze ich nicht den richtigen Suchbegriff ("50-Ohm-Serie ODER Back-Termination-Oszilloskop") oder gibt es so etwas nicht, wie ich es mir vorstelle, und die Leute löten einfach einen 50-Ohm-Widerstand am Ende eines Koaxialstücks oder so? :) :)

Bei der Prüfung von Hochfrequenzsignalen besteht die Standardmethode zum Zulassen einer beliebigen Kabellänge zwischen dem Prüfling (DUT) und dem Oszilloskop darin, die Eingangsimpedanz des Oszilloskops auf 50 einzustellen und 50$\Omega$$\Omega$ Kabel.

In der idealen Welt ist das gut genug. Da das Kabel korrekt vom Zielfernrohr abgeschlossen wird, treten am Zielfernrohr keine Reflexionen auf, sodass keine Reflexionen zum angetriebenen Ende des Kabels zurückkehren. Der Eingang zum Kabel zeigt eine 50 an$\Omega$Belastung des zu messenden Geräts. Wir können diese Last so fahren, wie wir möchten.

In der realen Welt haben jedoch sowohl Umfang als auch Kabel eine Toleranz, und es wird einige Überlegungen geben. Bei sehr hohen Frequenzen kann das ziemlich groß sein. Machen Sie das Laufwerk zum Kabel ca. 50$\Omega$ absorbiert alles, was zurückkommt, und verbessert den Frequenzgang dramatisch.

Der "sauberste" Weg, dies zu erreichen, besteht darin, dafür zu sorgen, dass Ihr Prüfling eine 50 hat$\Omega$Ausgangsimpedanz an einen Stecker. Wenn die Signalquelle eine niedrige Impedanz hat, wie zum Beispiel der Ausgang eines Netzteils, dann eine Serie 50$\Omega$Widerstand wird gut tun. Wenn es nicht bequem ist, eine angeschlossene Schablone zu verwenden, löten Sie eine 50$\Omega$ in der Linie am Ende des Kabels.

Als ich wusste, was ich mit dem Matching gemacht hatte, war ich an meinem ersten Tag in einem Mikrowellenlabor überrascht, um zu sehen, wie sie Schaltkreise untersuchten. A 50$\Omega$ Kabel, mit einem 470$\Omega$Kohlenstoffwiderstand bis zum Ende verlötet. Dies war die -20dB-Sonde.

Denken Sie daran, ich sagte, der Eingang zu einem Kabel, das ordnungsgemäß vom Oszilloskop abgeschlossen wurde, sieht aus wie 50$\Omega$. Die 470$\Omega$Ein Widerstand in Reihe ergibt einen Pot-Down von ungefähr 10: 1 oder -20 dB. Es muss nicht am sendenden Ende abgeglichen werden. Es hätte einen flacheren Frequenzgang, wenn es so wäre, aber weitere 50$\Omega$Ein Widerstand am Sondenende würde die Sonde komplizieren (offensichtlich ist die Erdung des Kabels am "gleichen" Punkt mit der Schaltung geerdet, Größe ist wichtig!) und das Signal verringern oder die Schaltungsbelastung für den gleichen Abnehmer erhöhen. Für die meisten Messungen war es flach genug und war der richtige Preis!

Lassen Sie mich etwas anders vorgehen. Wie Neil_UK angegeben hat, erzeugt eine nicht abgeschlossene Übertragungsleitung Reflexionen am Lastende, wenn sie von einem Wechselstromsignal angesteuert wird. Um diese zu beseitigen, müssen Quelle und Last an die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung (Kabel) angepasst werden. Es gibt zwei einfache Möglichkeiten, dies zu tun. Die erste (und häufigste) ist die parallele oder Lastbeendigung. Dies erfolgt durch Anbringen eines Abschlusswiderstands am Lastende des Kabels, wie z

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab} Beachten Sie, dass die gesamte Signalspannung über dem Abschluss- / Lastwiderstand erscheint. Wenn Sie sich den Ausgang eines Netzteils ansehen, ist dies möglicherweise keine allzu große Idee. Eine 12-Volt-Versorgung verbraucht beispielsweise fast 3 Watt bei einem 50-Ohm-Abschluss.

Es gibt, wie ich bereits angedeutet habe, einen anderen Weg. Dies wird als Serien- oder Back-Terminierung bezeichnet und sieht so aus

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Für beste Ergebnisse ist hierfür ein unendlicher Lastwiderstand erforderlich. Da dies technisch ist und keine Perfektion vorliegt, funktioniert jede Last, die größer als das Zehnfache der Kabelimpedanz ist. Größer ist natürlich besser. Wenn ein 10-facher Lastwiderstand verwendet wird, erhalten Sie offensichtlich eine 10% ige Signalreduzierung, die jedoch normalerweise nicht von Bedeutung ist.

Dies hat den erheblichen Vorteil, dass, da der Lastwiderstand sehr hoch ist, nicht viel Gleichstrom verbraucht wird, und in diesem Fall sind es die hochfrequenten Wechselstromsignale, die eine Rolle spielen.

Die absolut besten Ergebnisse werden mit beiden Methoden erzielt, Serien- UND Parallelabschluss gleichzeitig, und die meisten Hochgeschwindigkeitsfunktionsgeneratoren verwenden dies. Um dies zu sehen, nehmen Sie einen Funktionsgenerator und verbinden Sie ihn mit einem Oszilloskop. Schalten Sie nun das Oszilloskop auf 50 Ohm Eingang oder belasten Sie den Ausgang mit 50 Ohm, und der Ausgang fällt um die Hälfte ab. Es führt zwar zu einer Signalreduzierung von 50%, aber solange Sie dies im Voraus wissen, können Sie dies kompensieren.