Problem mit nicht übereinstimmender Impedanz des Oszilloskops

Schaltplan

Wir haben ein Oszilloskop und einen Funktionsgenerator über eine Anschlussplatte angeschlossen. Wir haben die Signalverbindungen vom Oszilloskop und dem Funktionsgenerator zur Anschlussplatte mit einem 50-Ohm-BNC-zu-BNC-Kabel abgeschlossen.

Das Problem ist, wenn wir eine 1-Mohm-10x-Sonde an die Anschlussplatte anschließen, wird das Signal nicht richtig angezeigt. Es wird gedämpft. Ich habe die Oszilloskopimpedanz auf 1 MOhm gehalten. Wenn ich die 1-Mohm-Sonde direkt an das Oszilloskop anschließe (unter Umgehung der Anschlussplatte), wird das Signal korrekt angezeigt.

Hier besteht das Problem meines Erachtens darin, dass das Oszilloskop über ein 50-Ohm-Kabel mit der Anschlussplatte verbunden ist und wir an der Anschlussplatte eine 1-Mohm-Sonde (mit BNC-Buchse an Buchse) anschließen, sodass diese Gesamtkabelimpedanz das Problem verursacht.

Kann mir bitte jemand helfen, wie ich das tatsächliche Signal bekomme, wenn wir die 1-Mohm-Sonde mit der Anschlussplatte verbinden? Hilft ein Kabelabschluss mit T-Verbinder?

Klingt so, als ob Sie einen 50-Ohm-Abschluss benötigen.
Zeigen Sie ein Schema des gesamten Setups. Die Kabelimpedanz ist NICHT das Problem, da dies eine charakteristische Impedanz ist (lesen Sie nach, was das bedeutet) und nichts, was Sie bei niedrigen Frequenzen wie 1 kHz bemerken würden. Sie müssen etwas über Abschlussimpedanzen lernen .
Können Sie ein "Bild" machen, wie Sie genau verkabeln? Schnelle Generatoren erfordern im Allgemeinen einen 50-Ohm-Abschluss, wie im Kommentar erwähnt ...
@Bimpelrekkie Ich werde sicherlich beide Themen studieren, die Sie erwähnt haben. Ich habe meinem Beitrag ein Anschlussdiagramm hinzugefügt. Bitte sehen Sie sich Ihre wertvollen Kommentare an und geben Sie sie ab.
@Antonio51 Ich habe das Anschlussdiagramm zu meinem Beitrag hinzugefügt. Bitte lesen und geben Sie Ihre wertvollen Kommentare ab. Ich stehe vor dem Problem, selbst wenn ich einen DUT-Ausgang mit einer 1-Megaohm-Sonde von der Anschlussplatte anschließe. Wenn ich die Sonde direkt an das Oszilloskop anschließe (ohne Anschlussplatte), wird die Wellenform korrekt angezeigt.
Wie lang ist das Kabel vom Zielfernrohr zur Platte? Wenn Sie „1 MOhm 10x“-Sonde sagen, meinen Sie damit eine Sonde, die zum Anschließen an ein Oszilloskop mit 1 MOhm-Terminierung ausgelegt ist (die dann einen Eingangswiderstand von 10 MOhm hätte)?
@BruceAbbott Cable von Scope hat eine Länge von 1 Meter. Ja, ich verwende einen einpoligen passiven Tastkopf mit einer Impedanz von 10 MOhm, einer Länge von 1,2 m und einer Eingangskapazität von 11 pF.
Beachten Sie, dass Sie einen Oszilloskop-Tastkopf nur richtig verwenden können, wenn er direkt mit dem Oszilloskop verbunden ist. Wenn Sie ein Kabel dazwischenschalten, wird das Signal verzerrt! Vielleicht gibt dieses Video: youtube.com/watch?v=OiAmER1OJh4 einen Einblick. Sie nennen die Sonde "1 Meg Ohm", das heißt, sie muss mit 1 MOhm abgeschlossen werden, was im Oszilloskop steht. Sie haben einen Draht und Anschlüsse dazwischen hinzugefügt, die Kapazität hinzufügen, und Ihre Signale werden gedämpft! Ein Oszilloskop-Tastkopf ist nicht dafür ausgelegt, so verwendet zu werden.
@Bruce Abbot - OK für alle Ideen hier oben. Sonden werden bei unsachgemäßer Verwendung nicht für eine Breitbandnutzung "kompensiert".
@BruceAbbott Aber das Signal, das ich überprüfe, liegt im Bereich von 1 kHz bis 5 kHz und der Sondenfrequenzbereich liegt zwischen DC und 500 MHz. Gibt es eine Workaround-Lösung für dieses Problem?

Antworten (1)

Eine 10-fach-Oszilloskopsonde dämpft das Signal mit einem 9-MΩ-Reihenwiderstand in der Sonde, der in Kombination mit dem 1-MΩ-Eingangswiderstand des Oszilloskops einen 10-fach-Widerstandsteiler bildet. Dies funktioniert gut für Gleichspannungen, aber die Kapazität des Kabels verursacht eine Dämpfung bei höheren Frequenzen. Um dies zu kompensieren, wird ein kleiner Kondensator über den 9-MΩ-Widerstand gelegt, sodass auch ein 10-facher Kondensatorteiler entsteht. Das Ersatzschaltbild sieht so aus: -

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

C1 ist der Kompensationskondensator, der in Verbindung mit C2 (Sondenkabelkapazität) und C3 (Oszilloskopeingangskapazität) eine 10-fache Teilung erzeugt, die zusammen 90 pF ergibt. Diese Schaltung teilt alle Frequenzen durch 10, sodass eine niederfrequente Rechteckwelle mit perfekt flachen Ober- und Unterseiten angezeigt werden sollte.

Aber was passiert, wenn Sie ein zusätzliches Stück Koaxialkabel zwischen Sonde und Oszilloskop einführen? Jetzt wird die Kabelkapazität erhöht, sodass das Kondensatorteilungsverhältnis höher ist, was zu einer verringerten Amplitude von Signalen mit höherer Frequenz und einer Verzerrung von Rechteckwellen mit niedriger Frequenz führt.

Die typische Kapazität eines 50-Ω-Koaxialkabels beträgt 80 bis 100 pF pro Meter. Wenn wir dem Kabelteil der obigen Schaltung weitere 90 pF hinzufügen und damit eine 1-kHz-Rechteckwelle "messen", erhalten wir Folgendes (simuliert mit LTspice ): -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

... und wenn wir den Frequenzgang (Amplitude einer Sinuswelle) darstellen, erhalten wir Folgendes: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies zeigt, dass selbst bei 1 kHz eine signifikante Dämpfung vorhanden ist.

Intuitiv denken Sie vielleicht, dass solch kleine Kapazitäten bei 1 kHz keine große Wirkung haben sollten. Aber 1 MΩ ist ein sehr großer Widerstand. Obwohl die Zeitkonstante von 1 MΩ x 90 pF nur 90 us beträgt, sind viele Zeitkonstanten erforderlich, damit sich das Signal einpendelt – und eine 1-kHz-Rechteckwelle ist jeweils nur für 500 μs aufwärts oder abwärts.

Fazit: Eine 10x passive Sonde sollte immer direkt in das Zielfernrohr eingesteckt werden.

Danke Bruce für die ausführliche Beschreibung. Ich habe das Problem verstanden. Ich dachte, mit einer Terminierung könnte ich dieses Problem möglicherweise lösen, aber aus dieser Beschreibung scheint es, dass ich das Design ändern muss. Danke schön.
Problem mit nicht übereinstimmender Impedanz des Oszilloskops
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v