Высокоскоростной пассивный зонд - противоречие между авторами или разные точки зрения?

В документе Hiscocks et al. описывает некоторые основы теории зондов осциллографа. Документ очень понятен и кажется последовательным. В частности, обратите внимание, что для него «плохим парнем» является параллельная емкость коаксиального кабеля и осциллографа, которая должна быть компенсирована путем добавления емкости параллельно наконечнику зонда (таким образом, емкость наконечника увеличивается).

Потом приходит д. Смит со своим методом создания пассивного зонда 1 ГГц. Во-первых, не совсем понятно, почему он замыкает свой зонд сопротивлением 50 Ом: разве не достаточно, чтобы одна сторона зонда (то есть сторона осциллографа) была ограничена сопротивлением 50 Ом? Я предполагаю, что это убить еще больше отражений. Итак, пусть будет так. Но что для меня странно, так это то, что он не учитывает емкость кабеля, а также емкость осциллографа. В частности, для него зверь, который должен быть убит, является емкостью наконечника (поэтому он увеличиваетпараллельная емкость кабеля), точное обратное тому, что говорит Хискокс в документе выше. Если бы этот человек был новичком, я бы сказал, что он не понимает, почему работает его зонд, и что он фактически увеличивает емкость наконечника своей медной фольгой. Но эй! этот человек - гуру исследований, опубликовавший несколько статей в разных журналах.

А теперь лучшие из лучших, « Искусство электроники» , 12,2 с. 808: сделать высокоскоростной пассивный зонд? очень просто:

... и сделайте свой собственный, подключив последовательный резистор (нам нравится 950 Ом) к длине тонкого коаксиального кабеля на 50 Ом (нам нравится RG-178); Вы временно припаиваете коаксиальный экран к ближайшему заземлению, подключаете другой конец к прицелу (настроен на вход 50 Ом) и вуаля - высокоскоростной 20-кратный пробник !.

Если я правильно понимаю, резистор 950 Ом с характеристическим сопротивлением кабеля 50 Ом образует делитель резистора 1:20 (до сих пор в порядке), но как насчет компенсации датчика и т. Д.? э!

Может кто-нибудь сказать мне, что происходит?

Для зондов с частотой 100 МГц и более медленных, длина волны рассматриваемых сигналов достаточно велика, чтобы кабель на самом деле не действовал как линия передачи, а наконечник зонда в значительной степени непосредственно «видит» входной импеданс прицела. Кроме того, полное сопротивление зонда и входное полное сопротивление не соответствуют характеристическому сопротивлению кабеля. В этом случае емкость - это действительно главное, что нужно контролировать и компенсировать. Это описано в Hiscocks et al. документ.

На высоких частотах кабель действует как линия передачи, и наконечник зонда не видит напрямую входной импеданс прицела. Вместо этого наконечник зонда видит характеристическое сопротивление кабеля. Обычно для высокочастотных датчиков используются стандартные 50-омные радиочастотные методы проектирования. Все просто соответствует 50 Ом - и вход прицела, и наконечник зонда.

Что касается разницы между d. кузнец и искусство электроники, они в основном пытаются сделать более или менее то же самое. д. Смит добавляет параллельное сопротивление к земле, чтобы сформировать одну сторону делителя напряжения, чтобы получить зонд ~ 40: 1. Это сопротивление 50 Ом появляется параллельно с кабелем 50 Ом для эквивалентного сопротивления 25 Ом. Это тогда формирует делитель напряжения с резистором серии 976 Ом. По-видимому, емкость наконечника его зонда достаточно высока, поэтому для получения плоской частотной характеристики требовалась дополнительная компенсация. Обратите внимание, что этот резистор на самом деле не нужен в качестве согласующего резистора - если предположить, что другой конец линии (в области действия) правильно подключен к сопротивлению 50 Ом, то не должно быть отражений, возвращающихся вверх по кабелю, которые могли бы отражаться от рассогласование импеданса на головке зонда.

Искусство дизайна электроники делает то же самое, но использует только волновое сопротивление кабеля в качестве одной стороны делителя напряжения. В сочетании с последовательным резистором 950 Ом это дает зонд 20: 1. Это, вероятно, работает «достаточно хорошо» вплоть до достаточно высоких частот без дополнительной компенсации, если используется правильный резистор, но я предполагаю, что вы могли бы сделать немного лучше, если бы вы добавили конденсатор надлежащего размера к земле между резистором 950 Ом и коаксиальным кабелем , Затухание искусства дизайна электроники также ниже, чем d. Смит дизайн, который, вероятно, делает несоответствие в емкости меньше проблемы. В общем, я думаю, что искусство дизайна электроники действительно предназначено для быстрой и грязной техники, которая работает достаточно хорошо для отладки, но может быть улучшена, если требуется большая точность.

Действительно, документ Хискокса достаточно ясен: сопротивление серии 9 М в зонде, 1 М - в поле зрения. Параллельно добавляйте конденсаторы, чтобы на высоких частотах сохранялось соотношение 10: 1. Это все имеет смысл.

Я считаю, что хороший зонд 10: 1, сделанный таким образом, может достигать полосы пропускания до 300 МГц.

Другие решения пытаются достичь более высокой BW (пропускной способности). Тогда первое ограничение, от которого мы должны избавиться (по сравнению со стандартным датчиком 10: 1), - это кабель датчика. Кабель, используемый для зондов 10: 1, является ограничивающим фактором для BW. Нам нужно использовать кабель с высоким BW, и он почти всегда имеет волновое сопротивление 50 Ом, как RG-178. Чтобы иметь возможность использовать этот BW, длина кабеля должна быть ограничена с обеих сторон 50 Ом. Это делает кабель линией передачи .

И Д. Смит, и Искусство электроники используют эту линию электропередачи в качестве своей основы. Обратите внимание, что согласующий резистор 50 Ом обычно находится внутри осциллографа (вы должны изменить настройку на прицеле), если он не имеет такой настройки, вы должны каким-то образом добавить 50 Ом самостоятельно.

Для подключения к этой 50-омной линии передачи оба используют резистор с дополнительным конденсатором. Искусства Электроники, очевидно, уже довольны BW, который они получают. Обратите внимание, что они в основном говорят о тех цифровых сигналах, которые имеют хорошую форму!

Кроме того, поскольку линия передачи ведет себя как импеданс 50 Ом без большой емкости, вы не «увидите» всю емкость RG-178 на входе. Таким образом, вам потребуется очень малая емкость на резисторе 950 Ом, чтобы получить правильную частотную компенсацию.

Компенсация датчика необходима, если у вас есть прицел с импедансом 1 мОм

Когда диапазон и импеданс кабеля совпадают, компенсировать нечего. Кабель является линией передачи, и индуктивность кабеля нейтрализует влияние его емкости.

Причина, по которой у большинства областей нет проблем с сопротивлением 50 Ом, заключается в том, что это создает значительную нагрузку для измеряемой цепи, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы не вызвать нежелательную работу, просто подключив датчик. с помощью датчика с высоким сопротивлением вы можете исследовать цепь с меньшими помехами.

Смит завершает оба конца своего коаксиального кабеля. Я не уверен, что он получает от этого, а затем ему нужно компенсировать емкость его завершения, я не уверен, что он что-то получает.

Искусство электроники было проверено многими экспертами и пользуется уважением