Funktionsgenerator, BNC T und Abschluss

Ich habe eine Frage zu Best Practices für die Verbindung zwischen Funktionsgenerator und Schaltung/Oszilloskop.

Ich hatte kürzlich ein Problem damit, übermäßiges Klingeln bei Rechteckwellensignalen zu verfolgen, die von einem Funktionsgenerator kommen, der auf den Hochimpedanzmodus eingestellt ist (Ausgang beträgt 50 Ohm, die Einstellung wirkt sich nur auf den Messwert aus). Die Verbindung am Generator war ein BNC-T-Stecker, wobei eine Seite über 3 Fuß Pomona-Koaxialkabel mit einem Oszilloskop ohne Terminierung verbunden war (nur die Standard-Eingangsimpedanz von 1 M), und das andere Ende mit einem 3 Fuß Pomona-Mini-Grabber für verbunden war Schaltungsverbindung. Laut "The Art of Electronics, 3rd. Ed." Anhang H.1.2 und H.2 zu Übertragungsleitungen, der Abschluss des Kabels an der Quelle (Reihen-/Rückterminierung durch die eingebauten 50 Ohm am Generatorausgang) sollte ausreichen, um Wellenreflexionen zu eliminieren, und ein Abschluss an beiden Enden ist nicht erforderlich.

Nachdem ich den Hersteller wegen des übermäßigen Klingelns kontaktiert hatte, diagnostizierten sie dies zunächst als einen fehlerhaften Generator, konnten jedoch die gleichen Ergebnisse auf anderen Generatoren mit demselben Setup reproduzieren, weshalb empfohlen wurde, kein BNC-T zu verwenden, wenn ich den HiZ-Modus verwenden möchte , sondern nur den Schaltungseingang mit einer Oszilloskopsonde zu prüfen. Ich finde die dauerhaftere Verbindung per T bequemer.

Gibt es hier also eine Art Best Practice, die die Leute befolgen, um saubere Rechteckwellen von ihren Generatoren zum DUT zu gewährleisten? Ist es im Allgemeinen keine gute Idee, BNC-T die Verbindung vom Generator zum Oszilloskop zu verwenden? Und/oder müssen beide Enden terminiert werden, im Gegensatz zur Position von AoE (obwohl es als "nur um sicher zu gehen"-Maßnahme erwähnt wird)?

UPDATE: nach einiger Zeit und Hardwareänderungen darauf zurückkommen (keine T-Anschlüsse, nur einzelnes 50-Ohm-Koaxialkabel):

Bild 1) eine 10-MHz-Rechteckwelle mit 50-Ohm-Koax, abgeschlossen mit einem 50-Ohm-Inline-BNC-Terminator und direkt mit dem Oszilloskop verbunden. Das Ergebnis ist anständig.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bild 2) wie 1, außer dass eine 10-M-Sonde verwendet wird, um den BNC-Ausgang des Durchführungswiderstands zu messen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bild 3) wie 2, außer mit einem kurzen BNC-auf-Mini-Grabber-Adapter, der an den 50-Ohm-Durchgangswiderstand angeschlossen ist. Die Scope-Sonde ist mit Mini-Grabber-Spitzen verbunden.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bild 4) wie 3, außer 100 kHz Rechteckwelle statt 10 MHz.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Jedes Mal, wenn der Mini-Grabber angeschlossen ist, bekomme ich bei jeder Frequenz ein massives Überschwingen bei Rechteckwellen, selbst bei ordnungsgemäßer Terminierung. Was ist die Ursache dafür, und wie behebe ich sie, damit eine ähnliche Welle wie in Bild 1 am Eingang meiner Testschaltungen erscheint (ohne dass eine Platine mit einer BNC-Verbindung hergestellt wurde)?

Übertragungsleitungseffekte sind ein kompliziertes Biest. Impedanzsprünge führen immer zu unerwünschtem Verhalten des Feldes, meist zu Reflexionen. AT in einer Übertragungsleitung ist normalerweise eine solche Diskontinuität, die auch nur ein Stecker ist.
Was ist Ihr "Durchgangs" -Widerstand? Ist es ein Mitte-zu-Schirm-Widerstandsabschluss oder (wie einige) ein Mitte-zu-Mitte-Vorwiderstand? Im letzteren Fall wird das Signal des Funktionsgenerators NICHT abgeschlossen, es sei denn, Ihr Tastkopf ist an Punkte mit sehr NIEDRIGER Impedanz angeschlossen (normalerweise nicht der Fall).
Center-to-Shield, das Datenblatt ist in der Beschreibung oben verlinkt

Antworten (3)

Der Generator hat eine Quellenimpedanz von 50 Ohm. Für beste Ergebnisse sollte es mit einem 50-Ohm-Koaxialkabel an das zu testende Gerät angeschlossen werden, das dann mit einer 50-Ohm-Last abgeschlossen wird. Ohne die 50-Ohm-Last ist der Generator im Wesentlichen nicht abgeschlossen und das Signal wird zurückreflektiert, da es eine Impedanzfehlanpassung sieht. Der beste Abschluss ist eine 50-Ohm-Durchführung, aber ein T-Stecker reicht aus, wenn die Durchführung nicht verfügbar ist.

Laut AoE wird das Signal zurückreflektiert, aber vom 50-Ohm-Widerstand am Generator absorbiert, wodurch die Notwendigkeit eines zweiten (lastseitigen) Abschlusses entfällt. Sie nennen dies "Serie" oder "Backtermination". Ich habe einen 50-Ohm-Durchgangsabschluss, aber manchmal ist die Verwendung von Hi-Z besser geeignet für die größere Amplitude/Offset-Fähigkeit.
Sehen Sie sich den Unterschied im Oszilloskopsignal an, wenn es nicht beendet wird und wenn es beendet wird. Sie sagten bereits, es klingelte ohne Terminierung.

Stecken Sie an den Eingang Ihres Oszilloskops einen T-BNC-Stecker. Verlängern Sie das Kabel von dort zu Ihrem Stromkreis. Haben Sie eine angepasste 50-Ohm-Last am Stromkreis. Fügen Sie bei Bedarf einen parallelen oder seriellen Widerstand für die richtige Anpassung am Schaltungsende hinzu. Ohne sie bleibt die Reflexion bestehen und Ihr Oszilloskop kann eine andere Spannung anzeigen als Ihre Schaltung. Sie können auch ein Dämpfungsglied am Schaltungsende des Kabels anbringen. Es sorgt für eine gewisse Isolierung zwischen den Instrumenten und Ihrer Schaltung. Bei schlechter Anpassung ist die Signalstärke unsicher.

Ich persönlich versuche, wenn möglich, das Oszilloskop mit Hi-Z-Tastköpfen an die Schaltung anzuschließen.

Interessant, warum genau schlagen Sie vor, das T am Oszilloskop anstelle des Generators zu verwenden? Um die Enden der Signalkette im Gegensatz zur Mitte gezielt zu terminieren? Ist da ein Unterschied?
@ User7251 Der 1-Megohm-Eingang des Oszilloskops ist ein leiser Zuschauer, für den reflexionsfreien Betrieb wird nur ein angepasster Abschluss benötigt.
Richtig, aber wie erklärt das den Unterschied? Wenn sich der Abschluss in der Mitte des Kabels gegenüber dem Ende befindet, haben Sie immer noch einen Abschluss.
@ User7251 Der 1-Megohm-Eingang des Oszilloskops ist kein Abschluss, er beobachtet das Geschehen im Kabel ohne wesentliche Rolle. Meine Antwort schlägt vor, dass sich die richtigen 50-Ohm-Abschlüsse an den Enden der Leitung befinden - einer automatisch im Generator und einer muss am DUT gebaut werden. Meine Lösung ist nicht gut, wenn die Frequenz im VHF- oder UHF-Bereich liegt oder Sie Anstiegszeiten im Nanosekundenbereich haben. Der Eingang des Oszilloskops hat auch eine gewisse Kapazität, was zu einer erheblichen Fehlanpassung bei hohen Frequenzen führen kann.

Ein 3-Fuß-Abschnitt, außen und hinten, mit einem angenommenen Er von 4, hat eine elektrische Länge von

3 Fuß * 2x (hinten, hinten) * 2x (sqrt(Er)) 3 * 2 * 2 = 12 Nanosekunden.

Wenn Ihre Generator-Anstiegszeit schneller als 5- oder 10-mal schneller als 12 Nanosekunden ist, sehen Sie eine verschlechterte Impulsflachheit (auch bekannt als Überschwingen).

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