Warum das Hinzufügen eines Kondensators zu einem passiven 10-fach-Oszilloskop-Tastkopf?

Ich verstehe nicht, warum wir diese Kondensatoren in die Sondenschaltung einbauen und die Dinge komplizierter machen.

Sie machen die Dinge viel weniger kompliziert. Der sonst auftretende Tiefpassfilter entfällt.

Der Punkt besteht darin, einer passiven Sonde genügend Impedanz hinzuzufügen, um den Belastungseffekt der zu messenden Schaltung zu minimieren. Ein ausreichend großer Widerstand reicht aus und das mit nur Widerständen, ...

Nein. Durch Erhöhen des Sondenwiderstands wird die Hochpass-Grenzfrequenz verringert, da sie proportional dazu ist$\frac 1 {RC}$.

... Spannungsteiler funktioniert unabhängig von der Frequenz sowohl für AD- als auch für DC-Quellen gleich.

Nein. Sie haben den Effekt der Eingangskapazität des Oszilloskops ausgelassen.

Wenn die Verkabelung intrinsische Reaktanzen enthält, können wir dann nicht einfach einen Widerstand in Reihe schalten, der groß genug ist, um jede Reaktanz vernachlässigbar zu machen?

Durch Erhöhen des Widerstands wird das für das Oszilloskop verfügbare Signal so weit verringert, dass Sie keine ausreichend hohe Auflösung erzielen können und ADC-Rauschen zu einem Problem wird.

Abbildung 1. Von der Einführung zu Oszilloskopsonden .

Der Trick besteht darin, zwei Potentialteiler zu verwenden; eine resistive und eine kapazitive. Da wir mit dem resistiven Teiler ein Verhältnis von 9:1 haben, müssen wir dasselbe mit dem kapazitiven Teiler machen. Denken Sie daran, dass die Impedanz des Kondensators gegeben ist durch$Z_C = \frac 1 {2\pi fC}$So

Daraus bekommen wir$C_2 = 9C_1$. Mit den in Abbildung 1 gezeigten Werten können wir dies gerade noch erreichen, wenn C1 8 pF beträgt und C _COMP auf das Maximum aufgewickelt wird, um uns insgesamt 72 pF zu geben (obwohl dieses Modell die Kabelkapazität weglässt, damit wir Platz übrig haben).

Das Kabel hat eine Kapazität und der Oszilloskopeingang hat auch eine Kapazität. Wenn Sie Widerstand hinzufügen, würde dies nur die Bandbreite verringern.

Aus diesem Grund fügen Sie der Sonde eine Kapazität hinzu, um die anderen Kapazitäten aufzuheben.

Im Grunde ist es dasselbe mit den Widerständen und den Kapazitäten. Wenn Sie eine 10-fach-Sonde wünschen und Oszilloskope einen Widerstand von 1 M haben, fügen Sie 9 M hinzu, damit die Gleichspannungen durch 10 geteilt werden. Wenn Sie möchten, dass auch die Wechselstromwellenformen um das 10-fache gedämpft werden, und Sie bereits einige Kapazitäten im System haben, wählen Sie a Korrigieren Sie die Kapazität, um eine 10-fache Dämpfung zu erhalten.

Sie können weder Cs noch Cc abnehmen. Zusammen mit Rp würden sie einen RC-Tiefpassfilter bilden. Elementarimpedanzberechnungen zeigen, dass der Tiefpassfiltereffekt durch Hinzufügen von Cp kompensiert werden kann. Sie können es als Hochfrequenzanhebung betrachten. Die Gesamtbelastung des zu messenden Stromkreises ist immer noch geringer als ohne die Sonde.

Allgemeine Regel für den flachsten Frequenzgang: RpCp=Rs(Cc+Cs) Das ist sinnvoll, solange das Kabel kurz genug ist. Mit zunehmender Frequenz muss der Anwender schließlich berücksichtigen, dass das Kabel eigentlich eine Übertragungsleitung ist, die an beiden Enden schlecht angepasst ist. Die Kompensation wird mit zunehmender Frequenz allmählich schlechter. Es gibt keine strenge Grenze, wenn dies geschieht.