DIY DC Sperrkondensator für Oszilloskop

Ich studiere Schaltwandler und möchte einen Tischaufbau, mit dem ich die verschiedenen Spannungswellenformen (Ausgang, Induktivität, Schalter) auf meinem Oszilloskop zuverlässig beobachten kann.

Ich stellte ziemlich schnell fest, dass es nicht sehr gut funktionieren würde, nur meine 10x-Sonde mit Hexenhut und geerdetem Zopf anzuschließen, große induktive Spitzen aufzunehmen und den Rest der Aktion im Rauschen zu verbergen:

Dieses Bild stammt aus dem App-Hinweis von Analog Devices hier zum Messen der Ausgangswelligkeit von Schaltreglern, was ziemlich genau das ist, was ich versuche. Die Ergebnisse, die ich bekomme, sind ziemlich ähnlich.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dieser App-Hinweis empfiehlt ein Setup wie dieses, das ich aufbauen möchte:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Grundidee ist eine Länge von 50 Ω Koaxialkabel direkt an den Ausgangskondensator (in diesem Fall SMD) gelötet, durch einen DC-Sperrkondensator (die röhrenförmige Aluminiumkupplung am Oszilloskopeingang 2) geführt und mit dem eingebauten 50 Ω Eingangsimpedanz des Oszilloskops.

Mein Zielfernrohr (Rigol DS1054Z) hat keine 50 Ω Option, aber ich habe einen Durchführungsabschluss, der dasselbe bewirkt.

Was ich nicht habe, ist ein DC-Sperrkondensator.

Also habe ich mich gewundert. Wie schwer könnte es sein, zumindest ein halbwegs brauchbares zusammenzustellen?

Meine Hauptfrage ist also, wie der Kondensator dimensioniert werden soll und welcher Typ / welches Dielektrikum geeignet wäre. Ich bestelle gerne den richtigen Typ und warte, würde aber auch gerne das nächste Ding einschlagen, das ich zur Hand habe und das funktionieren würde, nur um ein Gefühl zu bekommen. Die effektive Bandbreite wäre optimal etwa 10 kHz bis 100 MHz.

Ich nehme an, ich würde einen axialen Kondensator verwenden, ihn inline mit dem Koax-Mittelleiter verlöten, diesen einschrumpfen, dann etwas Kupferfolie verwenden, um ihn einzuwickeln und das Koax-Geflecht daran zu löten, und dann das Ganze vielleicht einschrumpfen nachdem Sie eine 2-Liter-Cola-Flasche aus Plastik um sie herum gewickelt haben, um sie mechanisch zu stärken.

Wenn SMD-Kappen den Trick machen würden, könnte ich ein kleines Stück Veroboard auf ungefähr die gleiche Weise verwenden.

Hat jemand Hinweise zur Kondensatorauswahl oder zum Konstruktionsansatz, die mir helfen könnten?

Keine AC-Kopplung am Oszilloskop?
@uint128_t -- Das Problem ist das 50 Ω Kündigung, das ist im Grunde a 50 Ω Widerstand vom Koax-Mittelleiter zur Masse. Dies geschieht vor dem internen Sperrkondensator und würde bei den Ausgangsspannungen von beispielsweise 5-48 V, die ich messen werde, viel Strom ziehen. Daher muss vor dem eine DC-Sperrkappe hinzugefügt werden 50 Ω Beendigung.
Ach, das vergessen. Macht Sinn.

Antworten (2)

Etwas wirklich Kleines (vielleicht könnte es zwischen zwei eng beieinander liegenden seitlichen Startanschlüssen montiert werden) und das bei Ihrer niedrigen Endfrequenz eine ausreichend niedrige Impedanz hat, um die 50-Ohm-Last nicht zu stark zu beeinflussen.

Wenn also Xc = 1/(2*pi*1E4*C) = 1 Ohm, Cmin ~= 15uF.

Sie können 1210 10uF X7R-Kappen erhalten. Ein oder zwei davon parallel – überprüfen Sie die Impedanzkurven bei Ihrer höchsten Frequenz und bei Bedarf parallel mit niedrigeren Werten. Wenn Sie viel mehr als 50V-63V benötigen, wird es schwieriger.

Dann verdoppeln oder verdreifachen Sie diesen Wert, da Sie den gesamten Reglerausgang als DC-Vorspannung über diese haben, was die effektive Kapazität des X7R massiv beeinflusst. muRata und andere Hersteller haben dafür tolle Grafiken.
Das ist genau das Richtige, danke Spehro! :) Ich denke, ich werde aus einem 25 x 25 x 50 mm stranggepressten Aluminiumgehäuse, das ich bestellt habe, eine BNC-Durchführung basteln und das ausprobieren. Ich habe einen hässlichen Prototyp mit einem 1uF-Röhrenfolienkondensator, den ich zur Hand hatte, zusammengehackt, in ein LDPE-Rohr gelegt und zur Abschirmung mit Aluminiumfolie und Klebeband umwickelt, und das beweist definitiv das Konzept; Das leise Rauschen wird auf das Grundrauschen des Oszilloskops reduziert, und ich kann jetzt etwas Nützliches sehen. Ich bin mir nicht sicher, was ich von der Wellenform halten soll, die ich jetzt sehe, aber das ist eine neue Frage :)
@pipe Guter Punkt, aber ich war ziemlich konservativ mit der 1 Ω also beschlossen, nicht darauf einzugehen.

Ein paar uF Kapazität sollten ausreichen, aber 20-30 nF können sogar angemessen sein (eine größere Kappe verstärkt niedrigere Frequenzwellen stärker im Vergleich zu höheren Frequenzwellen).

Tantalkappen sind das, worauf die meisten Leute schwören, aber jede nicht polarisierte Festkörperkappe von anständiger Qualität sollte zum "Spielen mit" funktionieren.

Versuchen Sie, einen kleinen Streifen Leiterplatte am Ende Ihres Steckers zu löten, mit einer Unterbrechung über der Ummantelung, um Kappen darüber zu löten; Befestigen Sie dann ein Ende an Ihrem Zielfernrohrstecker und das andere Ende am Koax-CTR-Leiter. Wickeln Sie die Platine und Ihre Koax-Ummantelung mit entfernbarem leitfähigem Klebeband ein (natürlich über der Isolierung zwischen Klebeband und Leiterplatte); Experimentieren Sie dann mit verschiedenen Wertobergrenzen, bis Sie eine finden, die Ihnen genug gefällt, um ein Tantal zu bestellen und einen dauerhafteren Steckverbinder darum herum zu bauen.

Tantal ist eine Form von Elektrolyt und ist polarisiert en.wikipedia.org/wiki/Tantalum_capacitor . Wie würde das funktionieren, wenn die Polarität des Gleichstroms in beide Richtungen sein kann? Was meinten Sie speziell mit "Solid State" -Kappe? nur kein flüssiger elektrolyt?
Mein Fehler auf den Tantalen vielleicht (ich schulde fehlerhafte Adressierung in der neuronalen Datenspeicherung). Endergebnis: Sie möchten eine nicht polarisierte Kappe, die kein Aluminium, Elektrolyt oder EDL/Supercap/Ultracap ist (oder irgendetwas anderes mit einem flüssigen Elektrolyten, der auslaufen/verdampfen/etc. und Ihre effektive Kapazität verringern kann).
DIY DC Sperrkondensator für Oszilloskop
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