Warum sind die Eingangsimpedanzen von Oszilloskopen so niedrig?

Meine Frage ist zweigeteilt:

Woher kommt die Eingangsimpedanz?

Ich frage mich, woher die Eingangsimpedanz Ihres durchschnittlichen Multimeters oder Oszilloskops kommt. Ist es nur die Eingangsimpedanz zur Eingangsstufe des Geräts (z. B. ein Verstärker oder eine ADC-Eingangsstufe) oder ist es die Impedanz eines tatsächlichen Widerstands? Wenn es die Impedanz eines tatsächlichen Widerstands ist, warum gibt es dann überhaupt einen Widerstand? Warum nicht nur die Eingangsschaltung?

Ich habe die Eingangsimpedanz meines Oszilloskops mit einem DMM gemessen. Als das Oszilloskop ausgeschaltet war, maß das DMM ungefähr 1.2 M Ω . Wenn das Oszilloskop jedoch eingeschaltet war, maß das DMM ziemlich genau 1 M Ω (Ich konnte sogar den vom DMM angelegten 1-V-Testeingang auf dem Oszilloskopbildschirm sehen!). Dies deutet für mich darauf hin, dass an der Eingangsimpedanz des Oszilloskops eine aktive Schaltung beteiligt ist. Wenn dies zutrifft, wie kann die Eingangsimpedanz so präzise gesteuert werden? Nach meinem Verständnis hängt die Eingangsimpedanz für aktive Schaltungen etwas von den genauen Transistoreigenschaften ab.

Warum kann die Eingangsimpedanz nicht viel höher sein?

Warum ist die Eingangsimpedanz eines Oszilloskops ein Standard? 1 M Ω ? Warum kann es nicht höher sein? FET-Eingangsstufen können Eingangsimpedanzen in der Größenordnung von Teraohm erreichen! Warum so eine niedrige Eingangsimpedanz?

Ich nehme an, ein Vorteil eines genauen Standards 1 M Ω erlaubt es 10X-Sonden und dergleichen, was nur funktionieren würde, wenn das Oszilloskop eine präzise Eingangsimpedanz hätte, die nicht unangemessen groß wäre (wie die einer FET-Eingangsstufe). Aber selbst wenn das Oszilloskop eine wirklich hohe Eingangsimpedanz (z. B. Teraohm) hätte, scheint es mir, dass Sie immer noch 10X-Sonden haben könnten, indem Sie einfach einen 10: 1-Spannungsteiler in der Sonde selbst haben, wobei das Oszilloskop über a misst 1 M Ω Widerstand in der Sonde. Wenn es eine Eingangsimpedanz in der Größenordnung von Teraohm hätte, wäre dies machbar.

Verstehe ich die Eingangsschaltung eines Oszilloskops falsch? Ist es komplizierter, als ich es mir vorstelle? Was sind Ihre Gedanken dazu?

Der Grund, warum ich daran dachte, ist, dass ich kürzlich versucht habe, die Gleichtakt-Eingangsimpedanz eines emittergekoppelten Differenzpaars zu messen, die viel größer ist als die Eingangsimpedanz des Oszilloskops, sodass ich mich gefragt habe, warum die Eingangsimpedanz dies kann nicht größer sein.

Das Thema ist viel komplexer als man denkt. Sie scheinen nur die DC-Antwort zu berücksichtigen, aber tatsächlich muss ein Oszilloskop eine flache Antwort bis zu seiner angegebenen Bandbreite haben. Dies ist eine große Herausforderung, und die Standardisierung auf 1 MΩ/50 Ω macht das Problem für Sondenhersteller zumindest einigermaßen handhabbar.
Möchten Sie mein altes Zielfernrohr verwenden? Es kann für eine Eingangsimpedanz von 100 Ohm konfiguriert werden. Andererseits wurde es 1965 gebaut und das Standard-Setup dafür ist eine Eingangsimpedanz von 1 MOhm. 1M scheint schon seit geraumer Zeit Standard zu sein.
Vergiss nicht, dass a × 10 Tastkopf hat eine Eingangsimpedanz von 10 M Ω
@DaveTweed Es ist also nicht möglich, eine FET-Eingangsstufe mit ausreichend hoher Bandbreite zu haben? Wie sehen Eingangsstufen von Scopes eigentlich aus?
@DDuck Ja, ich weiß, aber selbst das reicht für einige Anwendungen nicht aus, wie das Beispiel, das ich am Ende erwähnt habe. Ich frage mich nur, warum nicht FETs verwenden :-). Ist es so schwierig, eine FET-Eingangsstufe mit ausreichend hoher Bandbreite herzustellen?
Offensichtlich weiß ich nicht viel über Oszilloskop-Frontends, aber wenn Sie solide Ressourcen oder Schaltpläne in diesem Bereich kennen, wäre ich daran interessiert, etwas darüber zu erfahren.
@JRE Du meintest 100 Ohm oder 100 Megaohm?
Im Ernst: 100 Ohm. Nicht 100 MOhm. Es hat auch PL-Anschlüsse anstelle der typischeren BNC-Anschlüsse, die Sie heute sehen. Die PL-zu-BNC-Adapter waren jedoch in den letzten 25 Jahren nicht ausgefallen.
@JRE Wow! Junge EE-Studenten wie ich sind mit modernen Testgeräten verwöhnt, nehme ich an. Ich kann trotzdem träumen :-(
@hddh Die Bandbreite einer hochohmigen Sonde (wobei der Scope-Verstärker 100 M beträgt Ω ) würde durch die unbekannte Kapazität im Kabel getötet werden. Wie würden Sie das kompensieren? Sie müssten den FET-Verstärker in der Spitze haben und ihn irgendwie mit Strom versorgen. Das gibt es, aber es ist nicht billig und ein Passiv × 10-Sonde mit einem 1 M Ω Eine Impedanz von 20 pF am Oszilloskopeingang ist für die meisten Anwendungen ziemlich gut. Siehe Analog Circuit Design, D Feucht. Sie müssen die Bibliothek benutzen, da dieses Buch (und der Taschenbuch-Nachdruck) lächerlich teuer ist.
Ich habe dieses Lehrbuch bereits über die Bibliothek meiner Uni! Ok das macht Sinn. Letzte Frage, nur für den Fall, dass Sie die Antwort wissen: Was befindet sich auf der Eingangsstufe eines Oszilloskops? Geht es direkt in den ADC? Gibt es einen BJT-basierten Verstärker oder so etwas. Mit einer Eingangsimpedanz von 1 Megaohm ist es sicherlich nicht FET-basiert, oder?
Wie ich sehe, haben Sie viele Fragen zu Oszilloskopeingängen und Sonden. Sie können viele Antworten finden, wenn Sie sich die Videos ansehen, die Dave aus dem EEVBlog erstellt. In einigen Videos diskutiert er Scope-Eingangsstufen und in diesem, warum ein 1:1 eine begrenzte BW hat: youtube.com/watch?v=OiAmER1OJh4&t=
Geht es direkt in den ADC? Nein, wie könnte ein Oszilloskop 1 mV und 100 V messen? Übliche Konfiguration: BNC - Eingangsschutz + schaltbare Dämpfung - Eingangsstufe (oft FET-basiert) - ADC. Also ja, viele sind FET-basiert. Sie hätten kein aktives Gerät, um die Eingangsimpedanz zu definieren. Es gibt einen 1 M Widerstand, um es richtig einzustellen. Ich empfehle dringend, dass Sie studieren , wie die Dinge gemacht werden, und sich fragen, WARUM , bevor Sie annehmen: es muss sein ... es kann nicht sein ... Weil Sie sich selbst verwirren werden .
Hmm, ich habe dieses Video bereits gesehen, aber ich bin mir nicht sicher, ob ich mich daran erinnere, dass es speziell besprochen wurde, dass die Eingangsstufe eines Oszilloskops eigentlich . Keine Sorge, ich muss das wohl selbst recherchieren. Ich liebe Daves Videos aber!
Oh okay, also gibt es einen Widerstand an der Eingangsstufe? Wow interessant. Außerdem hast du recht - ich sollte das mehr studieren. Der Grund, warum ich beim Stack-Austausch frage, ist, dass ich in der Zwischenzeit auf eine kurze Erklärung hoffe, bis ich mehr darüber erfahre. Leider sind die Dinge oft viel komplizierter, als ich zunächst annehmen würde :-(
hddh, haben Sie versucht, recherchiert, bevor Sie dies gepostet haben? Google? Vielleicht sollten Sie mit "ABC Probes" beginnen, /web.mit.edu/6.101/www/reference/ABCprobes_s.pdf
Ich habe etwas recherchiert, wie Sie es tun sollten, bevor Sie in einem Forum fragen. Aber ich habe nicht nach den richtigen Abfragen gesucht. Danke für den Link.
Der Link hilft nicht wirklich weiter. Meine Frage bezog sich nicht auf Sonden, sondern auf die Interna der Eingangsstufe des Oszilloskops. Ich wusste bereits, dass eine 10X-Sonde einen physikalischen Widerstand zum Einstellen der Impedanz hat. Ich habe jedoch nach Oszilloskopen gefragt. Es scheint dennoch nützlich zu sein.
Der Link erwähnt sehr kurz den Eingangswiderstand des Oszilloskops, sagt jedoch nicht ausdrücklich, dass es sich um einen physikalischen Widerstand handelt, oder sagt, warum er benötigt wird.
Sie können ein Oszilloskop nicht ohne irgendeine Verbindung zu Ihrem DUT - Device Under Test - verwenden. Selbst einfache Drähte haben eine Induktivität und Kapazität gegen Masse. Oszilloskope sind Geräte zur Beobachtung der Dynamik von Signalen, daher ist die "Bandbreite" ein kritischer Parameter. Denken Sie an eine Kapazität von 10 pF mit 10 MOhm, Sie werden es unter 1 kHz haben. Und bitte verwenden Sie beim Antworten die Referenz "@name".
1M ist nicht wenig. 50 Ohm ist niedrig und wird für HF benötigt und ist in vielen Oszilloskopen und Plugins verfügbar.

Antworten (6)

Ich würde sagen, eine Kombination aus mehreren Faktoren.

  1. Die Eingangsstufen eines Oszilloskops sind ein schwieriger Kompromiss. Sie müssen über einen breiten Bereich von Verstärkungen/Dämpfungen verfügen, sie müssen Benutzerfehler tolerieren und hohe Bandbreiten durchlassen. Das Hinzufügen einer Anforderung für einen sehr hohen Gleichstromwiderstand würde die Sache nur noch komplizierter machen. Insbesondere Dämpfungsglieder, die für das obere Ende des Eingangspegelbereichs des Oszilloskops benötigt werden, würden viel komplexer/empfindlicher, wenn sie einen sehr hohen Gleichstromwiderstand haben müssten.
  2. Es ist ein De-facto-Standard, ein Wechsel zu etwas anderem würde zu Inkompatibilitäten mit bestehenden Sonden usw. führen.
  3. Es hätte sowieso keinen großen Nutzen.

Zur weiteren Erläuterung von Punkt 3: Bei moderaten Frequenzen (ab einigen Kilohertz aufwärts) ist der DC-Widerstand von 1 Megaohm des Oszilloskopeingangs nicht der dominierende Faktor in der Gesamteingangsimpedanz. Der dominierende Faktor ist die Kapazität, wobei das Kabel wahrscheinlich den größten Beitrag leistet.

(Tatsächlich ist es bei UHF-/Mikrowellenfrequenzen üblich, die Eingangsimpedanz des Oszilloskops auf 50 Ohm zu reduzieren, damit die Induktivität im Kabel die Kapazität ausgleichen kann und das Kabel zu einer richtig angepassten Übertragungsleitung wird.)

Das bedeutet, wenn hohe Eingangsimpedanzen erwünscht sind, ist es viel besser, dies zum Zeitpunkt des Sondierens als beim Oszilloskop zu behandeln. Der typische Kompromiss aus Kosten/Flexibilität/Eingangsimpedanz für den allgemeinen Gebrauch ist ein x10 passiver Tastkopf.

Wenn Sie einen wirklich hohen Gleichstromwiderstand benötigen, besteht die Lösung darin, einen FET-basierten Verstärker vor dem Oszilloskop hinzuzufügen, vorzugsweise so nah wie möglich am Messpunkt.

Ist die Eingangskapazität auch speziell wie die Eingangsimpedanz von 1 MOhm konstruiert oder wird nur ein parasitäres Element gemessen? (Eine ungenaue Eingangskapazität wäre kein Problem, da dämpfende Sonden variable Kondensatoren haben.) Würde ich das richtig sagen: Wenn keine Dämpfungsschaltung benötigt würde und wir uns keine Gedanken über die Impedanzanpassung bei höheren Frequenzen machen würden (in In diesem Fall haben Sie möglicherweise einen umschaltbaren Eingang auf 50 Ohm), dann wäre es in Ordnung, einen Eingang direkt in die hochohmige FET-Stufe zu haben? Ich versuche nur, mir die verschiedenen Gründe dafür klar vor Augen zu führen.
Ich denke, selbst dann müssten Sie sich immer noch um die Sonden- / Kabelkapazität kümmern, aber in diesem Fall wird das Hinzufügen von 1 Megawatt die Impedanz nur noch niedriger machen. Und 10X-Sonden könnten einfach ihren eigenen 1-Meg-Widerstand parallel zum Sondenausgang haben. Also im Grunde: Wenn ich dämpfende Sonden, Impedanzanpassung und Dämpfungsschaltungen ignoriere, sehe ich keine anderen Gründe für einen Eingangswiderstand von nur 1 Meg, da dies die Eingangsimpedanz aufgrund der Kapazität nur noch niedriger machen würde (und die Impedanzanpassung). Schiff wäre sowieso schon bei 1meg Eingangsimpedanz gesegelt).
Mein bisheriges Verständnis: Ein Eingangswiderstand von 1 Megabyte ist vorzuziehen aus folgenden Gründen: (a) erforderliche Dämpfungsschaltung, (b) die Eingangsimpedanz wird sowieso von der Kapazität dominiert, (c) es vereinfacht das Design der dämpfenden Sonde. Die Impedanzanpassung scheint kein Grund zu sein, da Sie in solchen Fällen sowieso auf 50 Ohm gehen würden. Ich wundere mich über Eingangsimpedanzen von Multimetern (normalerweise 10 MEG), bei denen nur (a) zu gelten scheint.
Ein weiteres Problem bei hochohmigen Eingängen sind "Phantom" -Spannungen, wenn sie mit nichts verbunden sind. Selbst bei 10 MB kann dies manchmal bemerkbar sein. Einige High-End-Multimeter haben tatsächlich die Möglichkeit, den 10-Meg-Widerstand auszuschalten. Ich habe Zugriff auf ein solches Messgerät, aber ich glaube nicht, dass ich jemals das Bedürfnis verspürt habe, diese Funktion zu verwenden.
@PeterGreen sehen Sie, ob Sie auch die 50/60-Hz-Unterdrückung deaktivieren können, und Sie haben einen Zufallszahlengenerator anstelle eines Voltmeters, während es nicht an etwas angeschlossen ist.

Vieles ist aufgrund der Geschichte und de facto Standardisierung so, wie es ist.

Ein Allzweck-Oszilloskopeingang ist ein schwieriger Kompromiss zwischen der Nichtbelastung der Schaltung, der Beschädigung durch Hochspannung, dem angemessen niedrigen Rauschen und der Fähigkeit, eine anständige Bandbreite aufrechtzuerhalten.

1 MΩ parallel zu 15 pF bis 30 pF genügt vielen Menschen für viele Anwendungen. Es gibt wenig Anreiz für Hersteller, ein Allzweck-Oszilloskop mit einem anderen Eingang zu bauen, um kleine Teile des Marktes anzusprechen.

Wenn Sie ein besseres Rauschen, einen differenziellen Eingang oder eine höhere Eingangsimpedanz benötigen, verwenden Sie einen benutzerdefinierten Vorverstärker. Wenn Sie eine größere Bandbreite benötigen, schalten Sie auf eine Eingangsimpedanz von 50 Ohm um.

Es gibt Spezialoszilloskope, die zu hohen Preisen hergestellt werden und Nischenanwendungen ansprechen.

Fair genug. Die Eingangsimpedanz (zu einem Oszilloskop oder Messgerät) stammt also nicht von einem tatsächlichen Widerstand, sondern von einer aktiven Schaltung? (Bin ich verrückt, weil ich mir dessen nicht sicher bin?) Ich frage mich, wie sie es genau kontrollieren können. Ich frage mich, ob es im Internet Schaltpläne von Scope-Eingangsstufen / Frontends gibt, die ich mir ansehen könnte.
Ich finde es immer noch überraschend, dass eine FET-Eingangsstufe mit ausreichender Bandbreite nicht konstruiert werden kann. Nun ja.
@hddh Ich finde es immer noch überraschend, dass eine FET-Eingangsstufe mit ausreichender Bandbreite nicht konstruiert werden kann. Sagt wer? Es gibt FET-Sonden mit mehr als 1 GHz Bandbreite, zum Beispiel: keysight.com/main/… Vielleicht meinen Sie, dass Sie es im Bereich haben möchten. Das könnte gemacht werden, aber es wäre so unbrauchbar ! Sie benötigen ein Kabel, um Ihren Testpunkt mit Ihrem Oszilloskop zu verbinden. Dieses Kabel hat eine Kapazität . Der springende Punkt bei der FET-Sonde ist, dass sie eine niedrige Kapazität hat .
Was ist dann am Eingang des Bereichs? Was ist die erste Anlaufstelle? Es kann eindeutig kein FET mit einer Eingangsimpedanz von 1 MOhm sein (richtig?).
Ich habe in der Frage etwas Ähnliches gefragt: Was trägt hauptsächlich zur Eingangsimpedanz bei?
Ich muss eindeutig mehr über die Schaltung lernen, die in einer Oszilloskop-Eingangsstufe erforderlich ist. Aber wenn Sie eine kurze Antwort oder Hinweise haben, würde ich es schätzen. Danke!
Hinweise: EVBlog ! Auch in Servicehandbüchern von beispielsweise älteren Tektronix-Oszilloskopen sind zahlreiche Schaltpläne zu finden. Es kann eindeutig kein FET mit einer Eingangsimpedanz von 1 MOhm sein (richtig?). Kein Fehler , die Eingangsimpedanz wird durch einen Widerstand eingestellt , dann wird (oft) ein FET-Verstärker verwendet, um die Spannung über diesem Widerstand zu verstärken. Das 1 M wird benötigt, um eine richtig definierte Impedanz zu haben. Hier ist Dave Reverse Engineering des beliebten Zielfernrohrs Rigol DS1054Z: youtube.com/watch?v=lJVrTV_BeGg&t=989s Sein Design ist typisch für viele moderne Zielfernrohre
Hmm, es scheint mir, dass der Hauptgrund, warum eine direkt in die FET-basierte Eingangsstufe nicht machbar ist, in der Dämpfung liegt, die davor erforderlich ist, um den gewünschten Dynamikbereich zu erreichen? Andernfalls könnten Sie es einfach direkt in den ADC mit massiver Eingangsimpedanz stecken, sodass es nicht präzise sein müsste (10X-Sonden müssten jedoch anders konstruiert sein). Ich nehme an, das beantwortet meine Frage. Würden Sie dieser Einschätzung zustimmen?
Danke auch für den Link. Ich werde auf jeden Fall online nach solchen Schaltplänen suchen.
Und hier ist ein Servicehandbuch eines analogen Tektronix 2215-Oszilloskops mit einem Blockdiagramm und allen Schaltkreisen. Ja, es ist ein altes Design, aber die Eingangsstufe wird modernen Oszilloskopen sehr ähnlich sein: tek.com/manual/2215 für Studienzwecke ist dies sehr nützlich.
..ADC mit FET-Eingangsstufe ist nicht machbar, weil vorher eine Dämpfung erforderlich ist, um den gewünschten Dynamikbereich zu erreichen? Ja, Dynamikbereich ist in der Tat die Antwort. Ein variabler Dämpfer hilft, das Signal in einen Bereich zu bringen, der sowohl für den Eingangsverstärker als auch für den ADC geeignet ist.
Okay. Ich denke, diese Frage ist für mich jetzt ausreichend beantwortet. Vielen Dank für die Ressourcen! Das Lesen von Servicehandbüchern alter Geräte scheint eine großartige Möglichkeit zu sein, sich über diese Art von spezifischen Dingen zu informieren.

Eigentlich ist es lächerlich hoch für einen Breitbandeingang.

Es gibt keinen praktischen Stecker oder Kabel, das tatsächlich eine Impedanz (aus Sicht der Übertragungsleitung. Widerstand, aber für Koaxialkabelverkabeler, Vergolder und Wellenleiterinstallateure. HF-Typen.) von 1 Megaohm hat, wodurch der Eingang völlig unangepasst bleibt - noch schlimmer, Ein 15-45-pf-Kondensator über einem 1-Megaohm-Eingang (Übertragungsleitungsimpedanz) würde ihn in Vergessenheit geraten lassen.

Der Grund für 1 Megaohm ist die Unterstützung von Standard-10: 1-Sonden, die Sie tatsächlich benötigen, um die Art von Schaltung nicht zu überlasten, die Audiofrequenzsignale mit hoher Impedanz und hohem DC-Offset überträgt (denken Sie an Audio-Vakuumröhrenschaltungen, von denen die Sondendesigns stammen). eben diese Ära).

Sobald Sie sich jedoch mit HF- oder schnellen digitalen Schaltungen befassen, dominiert die parallele Kapazität des Oszilloskopeingangs (die Sie aufgrund von Sonden, Kabeln und Anschlüssen nicht zu klein machen können) ... und bringt den tatsächlichen Eingangswiderstand von diesem Eingang auf 5 bis 10 Kiloohm, sobald Sie ein Megahertz erreichen, 500 bis 1000 Ohm, sobald Sie 10 Megahertz erreichen. Erreichen Sie VHF (Hinweis: ACMOS- oder F-TTL-Schaltkreise sind VHF-Zeug, auch wenn Sie sie nicht mit VHF takten), und Sie wären mit einem angepassten 50-Ohm-Eingang besser dran, da Sie einen (innerhalb des vernünftigen Rahmens) langen 50-Ohm-Eingang anschließen könnten Kabel und haben immer noch einen 50-Ohm-Eingang auf der Schaltungsseite, anstatt einer noch größeren kapazitiven Last.

Mit der herkömmlichen Art von Tastkopf und Eingang werden Sie die HF-Schaltung leicht überlasten. HF-optimierte Oszilloskope haben in der Regel Eingänge, die auf eine Eingangsimpedanz von 50 Ohm umgeschaltet werden können (jeder Oszilloskopeingang kann dies mit einem Parallel-/Durchgangsabschluss) - was interessanterweise BESSER geeignet ist, da Sie jetzt Tastköpfe verwenden können (z. B. Z0-Tastköpfe oder aktive FET-Sonden), die tatsächlich so hergestellt werden können, dass sie am Sondenpunkt viel höhere effektive Eingangsimpedanzen aufweisen. Oder stellen Sie einfach mit einem alten RG58-Kabel eine zuverlässige 50-Ohm-Verbindung zu Ihrem Schaltkreis her.

Wenn ich das richtig verstehe: Sie sagen also, dass 1 Megaohm bei der Impedanzanpassung nicht hilft, und Sie wären in diesen Fällen besser mit 50-Ohm-Eingängen. Wenn also das Impedanzanpassungsschiff mit 1 MEG gesegelt ist, warum ist dann eine niedrige Eingangsimpedanz von 1 MEG notwendig? Der Grund, den ich aus anderen Antworten dafür entnommen habe, ist, dass die erforderliche Eingangsdämpfungsschaltung dies nicht durchführbar macht. Gibt es andere Gründe? (Ist die Eingangskapazität des Oszilloskops auch beabsichtigt wie 1 Megabyte oder ist sie parasitär? - Könnte sie also leicht reduziert werden?)
@hddh es war einmal parasitär, dann wurde es wahrscheinlich absichtlich :)

Die meisten Oszilloskope verfügen über einen kompensierten Eingangsabschwächer, um das Eingangssignal auf eine Spannung im Bereich der Eingangsstufe einzustellen, die normalerweise die höchste Empfindlichkeit des Oszilloskops aufweist.

Dieses Dämpfungsglied ist normalerweise unter der Annahme einer Eingangsimpedanz von 1 Megaohm ausgelegt - daher ist die Eingangsimpedanz am Eingangsanschluss normalerweise das Ergebnis eines physikalischen Widerstands.

Wenn sich die gemessene Impedanz ändert, wenn das Oszilloskop mit Strom versorgt wird, bedeutet dies wahrscheinlich, dass Relais den Eingangsdämpfer steuern, die im nicht mit Strom versorgten Zustand nicht aktiviert sind.

Es kann eine höhere Empfindlichkeitsauswahl mit reduzierter Bandbreite geben, die durch Erhöhen der Verstärkung des Verstärkers gehandhabt wird. Die Verstärkungsauswahl kann auch durch eine Kombination aus Variieren der Verstärkung des Verstärkers und des Eingangsdämpfers gesteuert werden.

Im beigefügten schematischen Abschnitt liefert der Widerstand R108 den Eingangswiderstand von 1 Megaohm, wenn die höchste Empfindlichkeit ausgewählt ist. Der Eingangs-JFET Q101 hat einen im Wesentlichen unendlichen Eingangswiderstand. die Streukapazitäten bilden die Kapazität, die am Eingang in der höchsten Verstärkungsposition gesehen wird.

Bei niedrigeren Verstärkungen bestimmen die Widerstände R102, R103 und R104 (zusammen mit R105, R106 und R107), die den Eingangsabschwächer bilden, den Eingangswiderstand.

Die Trimmer C107, C108 und C109 werden verwendet, um die Eingangskapazität in niedriger Empfindlichkeitsauswahl so einzustellen, dass sie dieselbe wie in der hohen Empfindlichkeitseinstellung ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nachtrag, aus DC-Sicht, auch zum Thema Multimeter:

Es gibt Tischmultimeter / Voltmeter mit einem viel, viel höheren DC-Eingangswiderstand (immer noch nicht viel höhere Eingangsimpedanz bei HF). Die Verwendung eines solchen Geräts wird sich für den "durchschnittlichen" Benutzer tatsächlich als äußerst verwirrend erweisen (es wäre sicherlich für jemanden, der eher an Hausverkabelungen, Fahrzeugen, Maschinen als an Elektronikprojekten auf Komponentenebene arbeitet): Wenn die Messleitungen mit nichts oder mit verbunden sind ein offener Stromkreis, jede Kapazität in den Messleitungen, Eingangsschaltungen usw. wird durch ein elektrisches Feld in der Nähe aufgeladen, was zu einer Anzeige von völlig zufälligen Werten anstelle von null Volt führt (versuchen Sie, mit einem 100-GOhm-Eingangswiderstands-Labormultimeter zu arbeiten, Sie werden sehen eben diese Effekte in der Praxis...).

Außerdem muss ein Gerät mit einem Eingangswiderstand im Teraohm-Bereich extrem robust gegen statische Elektrizität sein, da es die Ladungen von potenziell Tausenden von Volt, die leicht in der Umgebung zu finden sind, NICHT einfach inhärent ableiten kann – und ESD-Schutzschaltkreise, die zuverlässig nicht einführen Ableitwiderstände oder noch schlimmere Ableitstromsenken, die den hohen Eingangswiderstand gefährden würden, scheinen schwierig herzustellen zu sein ...

Übrigens verwenden die meisten Handmultimeter (nicht alle Tischmultimeter) ziemlich ausgeklügelte Tricks (z. B. die Verwendung einer ADC-Uhr, die eine Beziehung zur Netzfrequenz der Region hat, in der sie verkauft werden), um Netzbrummen aus den Ergebnissen herauszufiltern. was sonst selbst bei "niedrigen" 1MOhm oder 10MOhm wieder zu instabilen und zufälligen Ergebnissen führen würde (vergleiche eine Oszilloskopsonde mit offenem Schaltkreis ... jedoch gibt es bei einem DMM viel mehr Potenzial für Fehlinterpretationen).

Danke für die Antwort. Es war informativ. Wie kann man das Netzbrummen mit wählbarer Abtastrate herausfiltern? Wenn die Abtastrate hoch genug ist, erfassen Sie trotzdem die Netzfrequenz. Wenn es zu niedrig ist, könnten Sie 50 Hz auf eine niedrigere Frequenz (z. B. 0 Hz oder nahe daran) aliasieren - das scheint mir schlimmer, da Sie jetzt ein Alias-DC- oder sehr niederfrequentes Signal haben, das Sie können. nicht so einfach (oder überhaupt) digital herausfiltern.
Meistens, indem sichergestellt wird, dass Interferenzen zwei aufeinanderfolgende Samples spiegelbildlich beeinflussen ...
Das funktioniert für alle Harmonischen ungerader Ordnung (einschließlich der Grundwelle) - da Sie einen einfachen gleitenden Mittelwertfilter mit zwei Abgriffen verwenden könnten, um sie vollständig aufzuheben. Die Oberschwingungen geradzahliger Ordnung würden jedoch zu Gleichstrom gealiased werden, was dem Messwert einen Fehler hinzufügen würde. Ich nehme an, Power Brummen wird in der Praxis meistens ungerade Ordnung sein ...
Wo haben Sie von dieser Technik gehört?
Ich denke, das Datenblatt des guten alten ICL7106-Multimeter-Chips enthält einige Hinweise darauf ...
Ah okay, es scheint einen integrierenden ADC mit sehr langen Integrationszeiten zu verwenden - in diesem Fall versucht es, Leistungsrauschen beim Abtasten selbst zu unterdrücken, anstatt digital. Ich nehme an, es würde auch eine analoge Filterung geben. Das ist cool. Die Integration von ADCs ist für Multimeter sehr sinnvoll, nehme ich an. Normalerweise arbeite ich mit ADCs/DACs für Audiofrequenzen.

Warum beträgt die Eingangsimpedanz eines Oszilloskops standardmäßig 1 MΩ? Warum kann es nicht höher sein? FET-Eingangsstufen können Eingangsimpedanzen in der Größenordnung von Teraohm erreichen! Warum so eine niedrige Eingangsimpedanz?

Der Grund dafür, dass es 1 MΩ ist und nicht der viel höhere Wert, den ein FET erreichen kann, liegt darin, dass Oszilloskope ursprünglich Vakuumröhren verwendeten . Der maximale Vorspannungswiderstand des Röhrengitters wurde im Allgemeinen auf ~1 MΩ eingestellt, um den Effekt des Gitterleckstroms zu minimieren, der typischerweise im Bereich von 0,1 μA liegt. Als FETs verfügbar wurden, war der 1-MΩ-Standard bereits gut etabliert.

Da normalerweise eine 10x-Sonde verwendet wird (mehr um die Sondenkapazität zu reduzieren als um den Widerstand zu erhöhen), ist dieser "niedrige" Eingangswiderstand normalerweise kein Problem. Wenn ein höherer Eingangswiderstand ohne Dämpfung erforderlich ist, kann ein „aktiver“ Tastkopf verwendet werden.

Warum sind die Eingangsimpedanzen von Oszilloskopen so niedrig?
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