Was muss ich über Oszilloskop-Tastköpfe wissen?

Oszilloskopsonden sind nicht einfach nur Drahtstücke, an denen ein spitzes Ende befestigt ist. Eine typische Sonde hat zusätzlich zu dem spitzen Stab und der Krokodilklemme die Eingangsdämpfungsschaltung und die Impedanzanpassungsschaltung im Inneren.

Grundsätzlich hat das Eingangs-Front-End des Oszilloskops seine eigene interne Kapazität und seinen eigenen internen Widerstand. Um Signalverzerrungen zu vermeiden, muss die Kapazität der Sonde mit der Kapazität des Oszilloskops übereinstimmen. Wenn es nicht gut angepasst ist, erhalten Sie ein Über- oder Unterschwingen. Die meisten Oszilloskope haben an ihrer Vorderseite einen Sondenkompensationsanschluss, der ein Testsignal liefert, das zum Einstellen der Kapazität der Sonde verwendet werden kann. Hier ist ein Bild des Effekts:

Der Widerstand des Tastkopfs sorgt für Eingangsdämpfung und arbeitet mit dem Eingangswiderstand des Oszilloskops zusammen. Übliche 1x/10x-Sonden haben einen Schalter, der einfügt, was normalerweise ein ist$9 \mbox{ } M \Omega$Widerstand in Reihe mit dem Signal. Im Umfang gibt es normalerweise a$1 \mbox{ } M \Omega$Widerstand zur Eingangsdämpfung. Im 1x-Modus haben Sie nur diesen Widerstand, während im 10x-Modus beide Widerstände eine Dämpfung von liefern$10 \mbox{ } M \Omega$.

Parallel zum Eingangswiderstand der Sonde haben Sie den Kompensationskondensator. Beim Kauf einer Sonde sollten Sie darauf achten, dass der Wert des Kondensators mit dem Wert der Eingangskapazität des Oszilloskops übereinstimmen kann.

Ein weiterer wichtiger Teil der Sonde ist die Spitzenkapazität. Es ist als Kondensator parallel zum Signal modelliert. Sein Zweck besteht darin, die Anstiegszeit des in die Sonde eintretenden Signals zu verlangsamen, was im Allgemeinen als negativer Effekt angesehen wird. Die Spitzenkapazität wird für ein Oszilloskop wie das, das Sie in Betracht ziehen, wahrscheinlich nicht von allzu großer Bedeutung sein, aber bei höheren Frequenzen könnte es zu Problemen kommen, wenn eine genaue Messung der Anstiegszeit erforderlich ist.

Einige Sonden verfügen auch über eine sogenannte Hochfrequenzkompensation. Sie möchten wahrscheinlich nicht für eine solche Sonde bezahlen, aber ich erwähne es nur der Vollständigkeit halber. Der Hochfrequenzkompensationsteil befindet sich normalerweise im BNC-Kabelanschluss der Sonde und besteht aus einer Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem variablen Kondensator, die parallel zum Signalpfad angeordnet sind. Es wird verwendet, um Probleme mit der Impedanzerhöhung mit der Frequenz aufgrund der Kabelinduktivität zu beheben. Grundsätzlich nimmt die Impedanz mehr oder weniger linear mit der Frequenz ab, bis wir die Resonanzfrequenz der Sonde erreichen. Danach wird es zunehmen. Das Kompensationssystem wird verwendet, um den Resonanzfrequenzpunkt von dem Frequenzbereich wegzubewegen, mit dem wir das Oszilloskop verwenden möchten.

Schließlich gibt es ein kostenloses Buch von Tektronix (wenn Sie ihnen Ihre E-Mail-Adresse geben möchten), das ausführlich erklärt, wie Sonden funktionieren. Es heißt ABC der Sonden und ist derzeit hier erhältlich .

Was ist zu teuer?

Ich habe hervorragende Erfahrungen mit den ultragünstigen 12-Dollar-Dealextreme-Oszilloskopsonden gemacht:

Sie scheinen fast identisch mit den Sonden zu sein, die mit Owon Digital-Oszilloskopen geliefert werden, und für 12 US-Dollar sind sie praktisch wegwerfbar. Ich habe ursprünglich ein Paar aus Neugier gekauft, und sie waren so nett, dass ich zwei weitere Paare gekauft habe. Das Koaxialkabel ist sehr schön und weich und flexibel, und sie sind nach meinen Tests bis mindestens 10 MHz gut (ich habe im Moment keinen schnelleren Signalgenerator).

Dealextreme hat auch viele andere Zielfernrohrsonden mit unterschiedlichen Geschwindigkeitswerten usw.

Diese Seite enthält einige Informationen darüber, was zum Abstimmen von Oszilloskop-Tastköpfen gehört, und bietet ein vereinfachtes Modell eines Tastkopfs. Selbst passive Tastköpfe der Spitzenklasse müssen kalibriert werden, damit sie mit den analogen Frontends eines bestimmten Oszilloskops übereinstimmen. Andernfalls erhalten Sie seltsame sichtbare Dämpfungs-/Überschwingungseffekte.

Beachten Sie, dass lange, nicht abgeschirmte Leitungen als Antenne fungieren und EMI-Störungen aus der Umgebung aufnehmen. Sie möchten, dass Ihre Leitungen kurz sind, um den besten Hochfrequenzgang zu bieten.

Sie können auch 35-MHz-Sonden für unter 50 $ bekommen. Diese 60-MHz-TPI-Sonden kosten ~35 US-Dollar.

Sie können Ihr Glück auch bei Ebay versuchen , obwohl ich dringend vor etwas warnen möchte, das zu gut aussieht, um wahr zu sein.

Verwenden Sie sie nur für Signale, niemals als Stromkabel. Der zentrale Draht ist sehr dünn, um die Kapazität niedrig zu halten (*), und zu viel Strom kann sie verbrennen.

(*) Die Kapazität eines Koaxialkabels wird durch das Verhältnis Innen-/Außendurchmesser bestimmt.

Sie können Krokodilklemmen an BNC-Anschlüsse löten und erhalten eine "Sonde", die bei niedrigen Frequenzen funktioniert. Bei hohen Frequenzen funktioniert es jedoch nicht gut. Wenn Sie verstehen möchten, warum, schlage ich vor, dass Sie lesen , wie der Strom weiß, wie viel er fließen muss, bevor Sie den Widerstand gesehen haben?

Sonden, die gut genug für den Hobbygebrauch bis zu 35 MHz funktionieren (die Grenze dieses Oszilloskops, wie es scheint), sind für weit unter 50 US-Dollar zu haben. Versuchen Sie es mit MPJA . Ich besitze seit Jahren ein Paar ihrer 40-MHz-Sonden, und sie funktionieren mindestens so gut wie mein billiges 30-MHz-Oszilloskop.

Es scheint wie eine Menge entmutigender Informationen hier. Ich würde sagen - wenn Sie sich trauen, bauen Sie es einfach. Es ist eine großartige Möglichkeit, zu lernen, wie die Dinge funktionieren, und eine großartige Methode, um das richtige Gleichgewicht zwischen "billig" und "nützlich" zu finden.

Was auch immer gesagt wurde, ein BNC-Stecker mit zwei Fuß Koax und einigen Steckern wird funktionieren. Es ist möglicherweise nicht ideal bei hohen Frequenzen, es kann die Flanken sich schnell ändernder Signale dämpfen, die Belastung einiger Arten von Schaltungen mit superhoher Impedanz / niedrigem Signal ist möglicherweise alles andere als optimal - aber ES WIRD funktionieren. Wenn Sie letztendlich feststellen, dass ein solches selbstgebautes Gerät bei allem, was Sie tun, Grenzen setzt, dann kaufen Sie entweder eines von der Stange oder bauen Sie selbst ein besseres.

Sie werden nichts töten, Sie könnten nur weniger als perfekte Messungen erhalten.

Ich habe mindestens vier werkseitige Sonden in meinem Labor, aber sobald mir diese ausgegangen sind, kann ich auch eine Triggerquelle und einen Wellenformgenerator anschließen. Schade. Also habe ich eine alte UHF-Antennenbasis genommen und den BNC zusammen mit ein paar Metern Kabel aufgeschlitzt. Anfangs habe ich dies nur für den Generatorausgang verwendet und bei 20 MHz war es in Ordnung. Später habe ich dies jedoch als Oszilloskop-Eingangssonde verwendet, und es hat trotz des dafür verwendeten generischen RG58-Kabels sehr gut funktioniert - das Rechteckwellensignal hatte die ansteigenden / abfallenden Flanken etwas "gerundeter", als ich erwartet hatte, aber auch nichts tragisches.

Hier ist einschönes PDF von Agilent schönes PDF von Keysight mit Informationen zu Sonden.

Oder geht in diesen Sonden etwas Besonderes vor, das sie 50,00 $ kosten lässt?

Sicher, werfen Sie einen Blick auf diese ZS2500 -Sonde von LeCroy zu einem Preis von 7.160,40 $. Sie zahlen diesen ganzen Wert, um Hochgeschwindigkeitssignale originalgetreu sehen zu können, ohne die Eigenschaften der zu messenden Schaltung zu stark zu verändern.

Sie brauchen nichts Besonderes, wenn Sie mit niedrigen Frequenzen und Niederspannung arbeiten. Ich fing an, einfachen Draht mit abisolierten Enden zu verwenden und diese an den zentralen axialen Eingang und einen einzelnen Krokodildraht als Masse an der äußeren Achse anzuschließen. Funktioniert hervorragend bei der Analyse von Logik-ASMs. Ich mache dasselbe mit der Multimeterstation, stellen Sie nur sicher, dass Sie nichts mit Hochspannung und / oder hoher Stromstärke messen, oder Sie verbrennen mehr als nur Ihre Fingerspitzen und Kabel.

Wenn Sie ein absoluter Neuling sind, riskieren Sie es nicht, stellen Sie sicher, dass Sie die Grundlagen und Gefahren unter Aufsicht lernen, bevor Sie anfangen, Ihre eigenen Low-Budget-Lösungen zu hacken.