高速无源探头-作者之间的矛盾或不同观点?


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Hiscocks等人在一份文件中介绍了示波器探头理论的一些基础知识。该文档非常容易理解,并且看起来很连贯。特别要注意的是,对他而言,坏人是同轴电缆和示波器的并联电容,应通过在探头的尖端上并联一个电容来补偿(因此,尖端的电容会增加)。

然后是d。史密斯用他的方法来构建1 GHz无源探头。首先,还不清楚他为什么要用50欧姆的电阻端接探头:为避免反射,用50欧姆的电阻端接探头的一侧(即示波器一侧)是否足够?我认为这是要杀死更多的反思。所以,随它去吧。但是令我感到奇怪的是,他没有考虑电缆的电容,也没有考虑示波器的电容。特别是对他来说,必须杀死的野兽是尖端电容(因此他增加了电缆的并联电容),与上述文档中Hiscoks的说法完全相反。如果这个人是新手,我会说他不明白他的探针为什么起作用,而实际上他用铜箔增加了尖端的电容。但是,嘿!这个人是探针专家,曾在不同杂志上发表过几篇文章。

现在最好的是电子艺术,第12.2页。808:要做一个高速无源探头?很简单的:

...并通过将一个串联电阻(我们喜欢950欧姆)钩到一根细的50欧姆同轴电缆(我们喜欢RG-178)上来制作自己的产品;您可以将同轴电缆屏蔽层暂时焊接到附近的地面,将另一端插入示波器(设置为50欧姆输入)并瞧瞧-高速20 x探头!

如果我的理解是正确的,则950欧姆电阻和电缆的50欧姆特征阻抗构成了1:20电阻分压器(到现在为止还可以),但是探头补偿等呢?h!

有人可以告诉我怎么回事吗?

Answers:


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对于100 MHz及以下的探头,所讨论信号的波长足够长,以至于电缆实际上不会像传输线那样工作,并且探头尖端几乎可以直接“看到”示波器的输入阻抗。另外,探头阻抗和示波器输入阻抗与电缆特性阻抗不匹配。在这种情况下,电容实际上是需要控制和补偿的主要因素。Hiscocks等人对此进行了描述。文献。

在高频下,电缆的行为就像是一条传输线,并且探头尖端不会直接看到示波器的输入阻抗。相反,探头尖端会看到电缆的特性阻抗。通常对于高频探头,使用标准的50欧姆RF设计技术。一切都匹配到50欧姆-示波器输入和探头尖端。

至于d的区别。铁匠和电子艺术界,他们基本上是在尝试或多或少地做同一件事。d。史密斯将并联的电阻接地,以形成分压器的一侧以产生〜40:1的探头。50欧姆的电阻与50欧姆的电缆平行出现,等效于25欧姆的电阻。然后,它与976欧姆串联电阻形成一个分压器。显然,他的探头的尖端电容足够高,需要额外的补偿才能获得平坦的频率响应。请注意,实际上并不需要此电阻作为终端电阻-假设线路的另一端(在示波器范围内)正确端接至50欧姆,那么电缆上应该没有反射回去的反射。探头的阻抗不匹配。

电子设计领域做同样的事情,但只使用电缆的特性阻抗作为分压器的一侧。结合950欧姆串联电阻,可产生20:1探头。如果使用正确的电阻器,这可能会在足够高的频率下“足够好”地工作,而无需额外的补偿,但是我想,如果在950欧姆电阻器和同轴电缆之间添加适当大小的电容器接地,则可以做得更好。电子设计技术的衰减也低于d。史密斯设计,这可能使电容失配成为一个问题。总的来说,我认为电子设计艺术实际上是一种快速而又肮脏的技术,可以很好地用于调试,但是如果需要更高的精度,可以改进它。


最好的答案,但是请读者阅读下面的Jasen答案(和评论),以深入理解问题并完成此答案。
MikeTeX

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实际上,Hiscocks文件非常清楚,探针的串联电阻为9 M,范围接地为1M。并联添加电容器,以便在高频时保持10:1的比率。一切都说得通。

我相信,这样制作的10:1探头可以达到300 MHz的带宽。

其他解决方案试图获得更高的带宽(带宽)。然后,我们需要摆脱的第一个限制(与标准10:1探头相比)是探头电缆。10:1探头使用的电缆是带宽的限制因素。我们需要使用高带宽的电缆,而RG-178等几乎总是具有50欧姆的特征阻抗。为了能够使用该BW该电缆的lenght必须终止双方两侧50欧姆。这使电缆成为传输线

史密斯(D. Smith)和电子艺术学院(Arts of Electronics)均以该传输线为基础。请注意,50欧姆终端电阻通常位于示波​​器内部(您必须在示波器上更改设置),如果没有这样的设置,则必须自己添加50欧姆。

要耦合到该50欧姆的传输线,请同时使用一个电阻和一个可选的电容器。电子艺术显然已经对他们获得的体重感到满意。请注意,他们主要谈论的是那些形状不错的数字信号!

另外,由于传输线的行为是阻抗为50欧姆而没有太多的电容,因此您不会在输入端“看到” RG-178的所有电容。因此,您仅需要在950欧姆电阻两端跨一个很小的电容即可获得适当的频率补偿。


+1作为答案。最后,您完全依赖于Hiscocks中揭示的理论。但杰森(Jasen)在上述回答中说,电缆的电容被其电感抵消。谁是对的?
MikeTeX

您可以用电感来消除电容,但只能在L和C谐振的特定频率下工作。传输线可以看作是分布式LC网络,现在我考虑到这一点,因为T线的阻抗为50欧姆,所以您不会“看到”电缆的全部电容,因此我回答的最后一段需要编辑。
Bimpelrekkie

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示波器阻抗为1兆欧时需要探头补偿

当示波器和电缆的阻抗匹配时,没有任何补偿。电缆是传输线,电缆的电感消除了其电容的影响。

大多数示波器没有50欧姆问题的原因是,这给被测电路带来了很大的负载,因此需要注意不要仅仅通过连接探头就不会引起不希望的操作。使用高阻抗探头,您可以以更少的干扰来探测电路。

史密斯(Smith)端接同轴电缆的两端,我不确定他从那里得到了什么,然后需要补偿其端接的电容,我不确定他会获得什么。

电子艺术,已被许多专家校对并受到好评


那么,关于d的探测呢?史密斯?另外,您可以数学解释为什么这是真的吗?
MikeTeX

也许他想要2:1的探测?
Jasen

我认为这是1:40的调查。
MikeTeX

当您有一个具有1兆欧阻抗的示波器时,需要对探头进行补偿。我还要补充一点:...并使用10:1探头,探头不包括总有废话带宽的1M欧姆1:1探头!
Bimpelrekkie

我对这个答案不满意,因为Hiscocks等人的理论已经揭晓。示波器是否具有1兆欧的阻抗都是正确的。并联电容在任何情况下都存在,并且在高频下变得非常不可取。
MikeTeX
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