Was bedeutet Eingangskapazität bei einem Oszilloskop?

Wie so ziemlich alle realen Schaltungen haben Oszilloskopeingänge eine parasitäre Kapazität. Egal wie klein Sie es durch gutes Design gemacht haben, es würde immer noch die HF-Signalerfassung beeinträchtigen, außer vielleicht für eine definierte 50-Ω-Verbindung und Dämpfung direkt am Eingang des Oszilloskops, für diesen Fall mit den Zahlen aus Ihrer Frage -

Oder sogar noch höher, wenn wir die Eingangsimpedanz C _{in des Oszilloskops} kleiner machen würden.

Normalerweise möchten wir die zu testende Schaltung jedoch nicht mit einer definierten 50-Ω-Verbindung belasten, da die meisten zu testenden Schaltungen eine andere Impedanz als 50 Ω haben (wie es der Ausgang Ihres Signalgenerators tun würde, da er speziell für Impedanzanpassung ausgelegt ist). 50-Ω-Systeme). Was kann man also mit einer nicht eliminierbaren Kapazität machen? Es wurde gewählt, um es auf clevere Weise in der Sonden-und-Oszilloskop-Kombination einzusetzen . So clever, dass jede unbekannte Kapazität, die durch Sondenkabel und andere Dinge in Ihrer Verbindung verursacht werden kann, genau wie die Eingangskapazität des Oszilloskops kompensiert werden kann, und alle von ihnen werden für die meisten Fälle praktischer Messanwendungen irrelevant.

Die 1:10-Sonde hat einen Innenwiderstand von 9 MΩ und parallel dazu einen internen Kondensator von [1/9 * C _{in, Umfang} ].

Es ist einstellbar, da die Sonde die genaue Kapazität des jeweiligen Oszilloskops, an das sie angeschlossen ist, nicht kennt.

Wenn der Kondensator im Tastkopf richtig eingestellt ist, haben Sie nicht nur einen resistiven Teiler für den DC-Teil des Signals (9 MΩ am Tastkopf vs. 1 MΩ im Oszilloskop), sondern auch einen kapazitiven Teiler für den höherfrequenten AC-Teil des Signals (1,33 pF an der Sonde gegenüber 12 pF im Oszilloskop, wenn Sie Ihre Zahlen verwenden), und die Kombination funktioniert wunderbar bis zu oder darüber hinaus, sagen wir, 500 MHz.

Außerdem haben Sie den Vorteil, dass Sie beim Prüfen nicht 1 MΩ und 12 pF in Ihren Schaltkreis einfügen, sondern 9 MΩ + 1 MΩ = 10 MΩ und [das Reihenäquivalent von 12 pF und (12 pF / 9)] = 1,2 pF

Link zur Bildquelle: Hier.

Was das Bild im Link nicht zeigt und was wir bisher vernachlässigt haben, ist die Kapazität des Sondenkabels, diese würde nur die Kapazität am Eingang des Oszilloskops erhöhen und kann auch durch Drehen der variablen Kappe in der Sonde kompensiert werden .

Bei einer 1:10-Sonde liegt die kleine Kapazität der Sonde in Reihe mit der größeren Eingangskapazität des Oszilloskops. Die Gesamtkapazität (ca. 1,2 pF) liegt parallel zu dem Punkt Ihrer Schaltung, den Sie prüfen. Wenn Sie das Oszilloskop direkt an die Schaltung anschließen, z. B. mit nur einem geraden BNC-Kabel, legen Sie tatsächlich die gesamte Eingangskapazität des Oszilloskops parallel zu dem, was Sie messen - möglicherweise belasten Sie Ihre zu testende Schaltung so stark, dass sie nicht mehr funktioniert während sie gemessen werden. Im besten Fall funktioniert es noch irgendwie, aber das Bild auf Ihrem Oszilloskop zeigt Ergebnisse, die weit von den tatsächlichen Wellenformen in Ihrem zu testenden Schaltkreis entfernt sind.

Es wäre möglich, Oszilloskope mit einer viel kleineren Eingangskapazität zu bauen - aber dann gäbe es keine Möglichkeit, die Kabelkapazität der Sonde mit einem kleinen variablen Kondensator in der Nähe der Sondenspitze zu kompensieren. Schließlich sind die 12 pF am Eingang des Oszilloskops absichtlich dort platziert , damit das Oszilloskop gut mit einer guten Sonde zusammenarbeitet .

Eine letzte Anmerkung: Mit 1:100-Tastköpfen belasten Sie Ihre Schaltung noch weniger. In Ermangelung einer aktiven Sonde mit einer wirklich kleinen Kapazität an der Spitze kann eine 1:100-Sonde verwendet werden, wenn selbst 1,2 pF Ihre Schaltung zu stark belasten würden - vorausgesetzt, das Signal ist groß genug, dass Sie danach noch etwas sehen die 1:100-Dämpfung der Sonde.

Angenommen, Sie prüfen ein 100-MHz-Signal über einen parallel abgestimmten Resonanzkreis. Die 12 pF würden die Genauigkeit der Messung erheblich beeinträchtigen, da sie im Vergleich zur Kapazität über der Spule groß wären, und die Schaltung verstimmen.