Macht es jemals Sinn, einen 50-Ω-Eingang mit einer 10-fachen Oszilloskopsonde zu verwenden?

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

  • Ich sehe es als wichtig an, den Sonden- und Oszilloskopeingang als eine eigene Schaltung/einen eigenen Schaltplan zu betrachten.

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  • ich verstehe das C p und C ich n bilden einen kapazitiven Teiler, der dominiert, wenn Frequenzen in den MHz-Bereich und sogar etwas darunter gelangen.

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

  • Ich verstehe, dass die charakteristische Impedanz des Koaxialkabels, 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 dieser Hinsicht etwas unscharf, weil es normalerweise kein Problem zu sein scheint.

Bisher habe ich bei meiner Erkundung des Setups mit Sonden Strommessungen durchgeführt, indem ich Koaxialkabel direkt an einen 1-Ω-Widerstand gelötet und diesen in den Strompfad gelegt habe. In dieser selbstoszillierenden Aufwärtswandlerschaltung gab es 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. Ohne den 50-Ω-Durchgangsabschluss war es ein lautes, stacheliges Durcheinander, aber damit wurde es wirklich sauber. Ich denke, letzteres war die "wahre" Wellenform, habe aber bisher keine bestätigenden Beweise. Es war auf jeden Fall schöner anzusehen :)

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Ich sehe also definitiv den Vorteil, einen 50-Ω-Signalpfad zu verwenden (ich glaube sowieso, dass ich es bin :). Aber natürlich sind nicht alle Situationen so extrem niederohmig wie diese, also frage ich mich, ob es einen Platz für einen 50-Ohm-Eingang in Situationen gibt, in denen man es vorzieht, die Schaltung nicht so stark zu belasten.

Wenn ich es nur durchdenke, neige ich zu der Annahme, dass die Verwendung eines 50-Ω-Eingangs (Durchführung oder eingebaut) mit einer 10-fachen Sonde einer halben Million X-Sonde bei DC gleichkommt, was natürlich nicht viel nützen würde .

Gibt es Anwendungen, wo es sinnvoll sein könnte?

Antworten (2)

Eine hochohmige passive Oszilloskopsonde 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 Oszilloskopeingangs aus.

Das Kabel einer hochwertigen Oszilloskopsonde mit hoher Impedanz ist speziell, es ist kein normales 50-Ohm-Koaxialkabel. Das spezielle Kabel zusammen mit den relativ kurzen Sondenleitungen bedeutet, dass sie es als Kondensator bei bis zu 100 MHz oder so behandeln können, viel darüber hinaus, und herkömmliche passive Oszilloskopsonden mit hoher Impedanz funktionieren nicht allzu gut.

Die Verwendung einer 10x-Sonde, die für einen 1-Megohm-Oszilloskopeingang ausgelegt ist, an einem 50-Ohm-Oszilloskopeingang macht nicht viel Sinn.

Die Alternative zum Oszilloskop mit hoher Impedanz besteht darin, eine 50-Ohm-Leitung zum Oszilloskop zu führen und das Oszilloskop im 50-Ohm-Modus zu betreiben (oder einen Inline-Terminator 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 Messpunkt einen Vorwiderstand hinzufügen. Wenn Sie beispielsweise einen Vorwiderstand von 450 Ohm hinzufügen, erhalten Sie eine x10-Sonde mit einer Eingangsimpedanz von 500 Ohm. Durch Hinzufügen eines 4950-Ohm-Vorwiderstands erhalten Sie eine x100-Sonde mit einer Eingangsimpedanz von 5 Kiloohm.

Das Tolle an Sonden mit niedriger Impedanz ist, dass Sie keine Kompensationskapazität benötigen und die Leitung zurück zum Oszilloskop eine normale 50-Ohm-Leitung ist. Daher ist es viel einfacher, Sonden mit niedriger Impedanz in Ihr Design zu integrieren als Sonden mit hoher Impedanz.

10X-Sonden (die normalerweise einen Eingangswiderstand von 10 Megaohm haben) werden verwendet, um die Belastung einer Schaltung zu verringern. Sie sind jedoch nur für Frequenzen sinnvoll, bei denen die Impedanz der Eingangskapazität (normalerweise etwa 10 Picofarad) nicht zu niedrig ist. Beachten Sie, dass die Impedanz von 10 Pikofarad 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-Durchführungsabschlüsse, die mit Oszilloskopen verwendet werden können, die keinen internen 50-Ohm-Abschluss haben.

Macht es jemals Sinn, einen 50-Ω-Eingang mit einer 10-fachen Oszilloskopsonde zu verwenden?
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