Was bedeutet Eingangskapazität bei einem Oszilloskop?

Mein Oszilloskop ist bewertet: 1Mohm || 12pF. Es ist ein 100-MHz-Oszilloskop. Ich verstehe jedoch nicht, worum es bei der Kapazität geht. Wenn ich meine Sonde auf 10X (umschaltbar) stelle, werden 9Mohm in Reihe geschaltet. Jetzt haben wir einen RC-Filter mit einem Breakpoint von -3dB von ~ 1.473 kHz erstellt, und dennoch bekomme ich mit 10X-Tastköpfen eine höhere Bandbreite und auf keinen Fall einen 1,4-kHz-Bandbreitenbegrenzer! Was vermisse ich?

Außerdem habe ich die Schaltung auf einem Schaltungssimulator simuliert. Ohne Sondenwiderstand leitet eine 10pF-Kappe 1A bei 100 MHz, was im Vergleich zur 1-Mohm-Impedanz eine massive Belastung darstellt.

Wie so ziemlich alle realen Schaltungen haben Oszilloskopeingänge eine parasitäre Kapazität. Egal wie klein Sie es durch gutes Design gemacht haben, es würde immer noch die HF-Signalerfassung beeinflussen, abgesehen von einer definierten 50-Ω-Verbindung und -Dämpfung direkt am Eingang des Oszilloskops. In diesem Fall mit den Zahlen aus Ihrer Frage.

Oder noch höher, wenn wir die Eingangsimpedanz C _{in des Oszilloskops} verkleinern würden.

In der Regel möchten wir den zu prüfenden Schaltkreis jedoch nicht mit einem definierten 50 Ω-Anschluss belasten, da die meisten zu prüfenden Schaltkreise eine Impedanz von weniger als 50 Ω haben (wie der Ausgang Ihres Signalgenerators, da er speziell für die Impedanzanpassung ausgelegt ist) 50 Ω Systeme). Was kann man also mit einer Kapazität machen, die nicht beseitigt werden kann? Es wurde ausgewählt, um es auf clevere Weise in der Kombination von Sonde und Zielfernrohr einzusetzen . Tatsächlich so clever, dass unbekannte Kapazitäten, die durch Sondenkabel und andere Dinge in Ihrer Verbindung verursacht werden können, genau wie die Eingangskapazität des Oszilloskops kompensiert werden können und sich für die meisten praktischen Messanwendungen nicht mehr interessieren.

Die 1:10 Sonde hat einen internen Widerstand von 9 MΩ und parallel einen internen Kondensator von [1/9 * C _{in, scope} ].

Sie ist einstellbar, da die Sonde nicht die genaue Kapazität des jeweiligen Oszilloskops kennt, an das sie angeschlossen ist.

Wenn der Kondensator in der Sonde richtig eingestellt ist, haben Sie nicht nur einen Widerstandsteiler für den DC-Teil des Signals (9 MΩ an der Sonde gegenüber 1 MΩ im Oszilloskop), sondern auch einen kapazitiven Teiler für den höherfrequenten AC-Teil des Signals (1,33 pF an der Sonde vs. 12 pF im Oszilloskop unter Verwendung Ihrer Zahlen) und die Kombination funktioniert wunderbar bis zu oder über 500 MHz hinaus.

Sie haben auch den Vorteil, dass Sie beim Prüfen nicht 1 MΩ und 12 pF in Ihren Schaltkreis einfügen, sondern 9 MΩ + 1 MΩ = 10 MΩ und [das Serienäquivalent von 12 pF und (12 pF / 9)] = 1,2 pF

Link zur Quelle des Bildes: Hier.

Was das Bild im Link nicht zeigt und was wir bisher vernachlässigt haben, ist die Kapazität des Sondenkabels. Dies würde nur die Kapazität am Eingang des Oszilloskops erhöhen und kann auch durch Drehen der variablen Kappe in der Sonde ausgeglichen werden .

Bei Verwendung einer 1:10-Sonde liegt die kleine Kapazität der Sonde in Reihe mit der größeren Eingangskapazität des Oszilloskops. Die Gesamtkapazität (ca. 1,2 pF) ist parallel zu dem Punkt Ihrer Schaltung, den Sie abtasten. Wenn Sie das Oszilloskop direkt an die Schaltung anschließen, z. B. mit einem geraden BNC-Kabel, wird tatsächlich die gesamte Eingangskapazität des Oszilloskops parallel zu dem, was Sie messen, geschaltet während gemessen wird. Im besten Fall funktioniert es immer noch, aber das Bild auf Ihrem Oszilloskop zeigt Ergebnisse, die weit von den tatsächlichen Wellenformen Ihres getesteten Schaltkreises entfernt sind.

Es wäre möglich, Oszilloskope mit einer viel kleineren Eingangskapazität zu bauen - aber dann könnte die Kabelkapazität der Sonde nicht mit einem kleinen variablen Kondensator in der Nähe der Sondenspitze kompensiert werden. Immerhin wurden die 12 pF am Eingang des Oszilloskops absichtlich dort abgelegt , damit das Oszilloskop mit einer guten Sonde gut zusammenarbeitet .

Eine letzte Anmerkung: Mit 1: 100 Sonden belasten Sie Ihre Schaltung noch weniger. In Ermangelung einer aktiven Sonde mit einer wirklich kleinen Kapazität an der Spitze kann eine 1: 100-Sonde in Fällen verwendet werden, in denen bereits 1,2 pF Ihre Schaltung überlasten würden - vorausgesetzt, das Signal ist groß genug, dass Sie noch etwas sehen Die Dämpfung der Sonde beträgt 1: 100.

Angenommen, Sie prüfen ein 100-MHz-Signal über einen Resonanz-Parallel-Schwingkreis. Die 12 pF würden die Genauigkeit der Messung erheblich beeinträchtigen, da sie im Vergleich zur Kapazität über der Spule groß wäre und die Schaltung verstimmen würde.