Wie wird ein 50-Ω-Rückabschluss an einer Oszilloskopsondenleitung erreicht?

Beim Prüfen von Hochfrequenzsignalen besteht die Standardmethode, um eine beliebige Kabellänge zwischen dem zu testenden Gerät (DUT) und dem Oszilloskop zuzulassen, darin, das Oszilloskop 50 zu machen$\Omega$Eingangsimpedanz und verwenden Sie 50$\Omega$Kabel.

Im Idealfall reicht das aus. Da das Kabel vom Oszilloskop korrekt abgeschlossen wird, treten am Oszilloskop keine Reflexionen auf, sodass keine Reflexionen zurück zum angetriebenen Ende des Kabels gelangen. Der Eingang zum Kabel zeigt eine 50$\Omega$Last auf das zu messende Gerät. Wir können wählen, ob wir diese Ladung fahren möchten, wie wir möchten.

In der realen Welt haben jedoch sowohl das Oszilloskop als auch das Kabel eine Toleranz, und es wird eine gewisse Reflexion geben. Bei sehr hohen Frequenzen könnte das ziemlich groß sein. Machen Sie das Laufwerk zum Kabel ungefähr 50$\Omega$absorbiert alles, was zurückkommt, und verbessert den Frequenzgang dramatisch.

Der "ordentlichste" Weg, dies zu erreichen, besteht darin, dafür zu sorgen, dass Ihr DUT eine 50 hat$\Omega$Ausgangsimpedanz an einen Anschluss. Wenn die Signalquelle niederohmig ist, wie zum Beispiel der Ausgang eines Netzteils, dann ist eine Serie 50$\Omega$Widerstand wird gut tun. Wenn es nicht bequem ist, eine verbundene Vorrichtung zu verwenden, dann löten Sie eine 50$\Omega$in Reihe am Ende des Kabels.

Da ich wusste, was ich beim Abgleichen tat, war ich dann an meinem ersten Tag in einem Mikrowellenlabor überrascht, als mir gezeigt wurde, wie sie Schaltkreise untersuchten. Eine 50$\Omega$Kabel mit 470$\Omega$Kohlewiderstand an das Ende gelötet. Dies war die -20dB-Sonde.

Denken Sie daran, dass ich sagte, dass der Eingang zu einem Kabel, das ordnungsgemäß vom Oszilloskop abgeschlossen wird, wie 50 aussieht$\Omega$. Die 470$\Omega$Widerstand in Reihe damit ergibt ein Pot-Down von etwa 10:1 oder -20 dB. Es muss am sendenden Ende nicht abgeglichen werden. Es hätte einen flacheren Frequenzgang, wenn es so wäre, aber weitere 50$\Omega$Widerstand am Sondenende würde die Sonde verkomplizieren (offensichtlich ist die Kabelerde am 'gleichen' Punkt mit der Schaltung geerdet, Größe ist wichtig!) Und das Signal verringern oder die Schaltungsbelastung für denselben Aufnehmer erhöhen. Für die meisten Messungen war es flach genug und hatte den richtigen Preis!

Lassen Sie mich einen etwas anderen Ansatz wählen. Wie Neil_UK angegeben hat, erzeugt eine nicht abgeschlossene Übertragungsleitung Reflexionen am Lastende, wenn sie von einem Wechselstromsignal angesteuert wird. Um diese zu beseitigen, müssen Quelle und Last an die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung (Kabel) angepasst werden. Dazu gibt es zwei einfache Möglichkeiten. Der erste (und gebräuchlichste) ist der Parallel- oder Lastabschluss. Dies geschieht durch Anbringen eines Abschlusswiderstands am Lastende des Kabels, z

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab} erstellter Schaltplan Beachten Sie, dass die gesamte Signalspannung über dem Abschluss-/Lastwiderstand erscheint. Wenn man sich die Leistung eines Netzteils ansieht, ist dies möglicherweise keine allzu große Idee. Eine 12-Volt-Versorgung verbraucht beispielsweise fast 3 Watt an einem 50-Ohm-Abschluss.

Es gibt, wie ich angedeutet habe, einen anderen Weg. Dies wird als Serie oder Backtermination bezeichnet und sieht so aus

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Für beste Ergebnisse erfordert dies einen unendlichen Lastwiderstand. Da dies Technik ist und Perfektion nicht gilt, funktioniert jede Last, die größer als etwa das 10-fache der Kabelimpedanz ist. Größer ist natürlich besser. Wenn ein 10-facher Lastwiderstand verwendet wird, erhalten Sie offensichtlich eine Signalreduzierung von 10 %, aber dies ist normalerweise nicht signifikant.

Das hat den großen Vorteil, dass aufgrund des sehr hohen Lastwiderstands nicht viel DC-Leistung gezogen wird und es in diesem Fall auf die hochfrequenten AC-Signale ankommt.

Die absolut besten Ergebnisse werden mit beiden Methoden, Reihen- UND Parallelabschluss gleichzeitig, erzielt, und die meisten Hochgeschwindigkeits-Funktionsgeneratoren werden dies verwenden. Um dies zu sehen, nehmen Sie einen Funktionsgenerator und schließen Sie ihn an ein Oszilloskop an. Schalten Sie nun das Oszilloskop auf einen 50-Ohm-Eingang oder legen Sie eine 50-Ohm-Last an den Ausgang, und der Ausgang fällt um die Hälfte ab. Es erzeugt eine Signalreduzierung von 50 %, aber solange Sie es im Voraus wissen, können Sie es kompensieren.