Osiloskop giriş empedansları neden bu kadar düşük?

Sorum iki katlıdır:

Giriş empedansı nereden geliyor?

Ortalama multimetrenizin veya osiloskopunuzun giriş empedansının nereden geldiğini merak ediyorum? Sadece cihazın giriş aşamasına (amplifikatör veya ADC giriş aşaması gibi) giriş empedansı mı yoksa gerçek bir direncin empedansı mı? Gerçek bir direncin empedansı ise, neden bir direnç var? Neden sadece giriş devresi değil?

Osiloskopumun giriş empedansını bir DMM ile ölçtüm. Kapsamı kapatılmış olduğunda, DMM yaklaşık ölçülen $1.2\mathrm{M\Omega}$ . Ancak, kapsam açıldığında, DMM hemen hemen tam olarak ölçtü (DMM tarafından osiloskop ekranında uygulanan 1V test girişini bile görebiliyordum!). Bu bana kapsamın giriş empedansında aktif devre olduğunu gösteriyor. Bu doğruysa, giriş empedansı nasıl bu kadar hassas bir şekilde kontrol edilebilir? Anladığım kadarıyla, aktif devreye giriş empedansı bir şekilde kesin transistör özelliklerine bağlı olacaktır.$1\mathrm{M\Omega}$

Giriş empedansı neden daha yüksek olamaz?

Osiloskopun giriş empedansı neden standart ? Neden bundan daha yüksek olamaz? FET giriş aşamaları teraohm sırasıyla giriş empedanslarına ulaşabilir! Neden bu kadar düşük giriş empedansı var?$1\mathrm{M\Omega}$

Kesin bir standart nın bir faydasının, 10X problara ve benzerine izin vermesidir, ancak kapsamın makul olmayan derecede büyük olmayan (FET girişininki gibi) kesin bir giriş empedansı varsa işe yarayacaktır. sahne). Ancak, kapsam gerçekten yüksek bir giriş empedansına sahip olsa bile (örn. Teraohm), bana göre sadece probun içinde 10: 1 voltaj bölücü ile 10X problara sahip olabilirsiniz, kapsam prob içinde direnci. Teraohm sırasına göre giriş empedansı varsa, bu mümkün görünebilir.$1\mathrm{M\Omega}$$1\mathrm{M\Omega}$

Bir kapsamın giriş devresini yanlış anlıyor muyum? Olduğumdan daha karmaşık mı? Bu konudaki düşünceleriniz neler?

Bunu düşündüğümün nedeni, son zamanlarda, kapsam giriş empedansından çok daha büyük olan bir verici-bağlı diferansiyel çiftin ortak mod giriş empedansını ölçmeye çalışmamdı, bu yüzden giriş empedansının neden olabileceğini merak ettim daha büyük olamaz.

Birkaç faktörün bir arada olduğunu söyleyebilirim.

1. Bir osiloskopun giriş aşamaları zor bir uzlaşmadır. Çok çeşitli kazançlara / zayıflamalara sahip olmaları, kullanıcı hatalarına karşı toleranslı olmaları ve yüksek bant genişliklerini geçmeleri gerekir. Çok yüksek DC direnci için bir gereklilik eklemek, konuları daha da karmaşık hale getirecektir. Özellikle, kapsam giriş aralığının üst ucunu işlemek için gereken zayıflatıcılar, çok yüksek DC direncine sahip olmaları gerektiğinde çok daha karmaşık / hassas hale gelecektir.
2. Bu fiili bir standarttır, başka bir şeye geçmek mevcut problar vb. İle uyumsuzluklara yol açacaktır.
3. Zaten faydası olmazdı.

3. noktayı daha fazla açıklamak için, orta frekanslarda (birkaç kilohertz'den itibaren) kapsam girişinin 1 megaohm DC direnci, genel giriş empedansında baskın faktör değildir. Baskın faktör kapasitanstır, kablo muhtemelen en büyük katkıyı yapar.

(aslında UHF / mikrodalga frekanslarında, kapsam giriş empedansını 50 ohm'a düşürmek yaygındır, böylece kablodaki endüktans kapasitansı dengeleyebilir ve kablo uygun şekilde eşleşen bir iletim hattı haline gelir)

Bunun anlamı, yüksek giriş empedansları isteniyorsa, o zaman prob ile problama noktasında kapsamdan ziyade başa çıkmak çok daha iyidir. Genel kullanım için maliyet / esneklik / giriş empedansının tipik uzlaşması x10 pasif bir sondadır.

Gerçekten yüksek bir DC direncine ihtiyacınız varsa, çözüm, kapsamın önüne, tercihen mümkün olduğunca ölçüm noktasına yakın olan bir FET tabanlı amplifikatör eklemektir.

Tarih ve fiili standardizasyon nedeniyle bir çok şey vardır .

Genel amaçlı bir osiloskop girişi, devrenin yüklenmemesi, yüksek voltajdan zarar görmemesi, makul derecede düşük gürültüye sahip olması ve iyi bir bant genişliğini koruyabilmesi arasında zor bir uzlaşmadır.

1Mohm, 15pF ila 30pF ile paralel olarak birçok uygulama için birçok insanı tatmin eder. Üreticilerin, piyasanın küçük kısımlarına hitap etmek için farklı girdilere sahip genel amaçlı bir osiloskop oluşturma yönünde çok az teşvik vardır.

Daha iyi gürültüye veya diferansiyel girişe veya daha yüksek giriş empedansına ihtiyacınız olduğunda, özel bir ön amplifikatör kullanırsınız. Daha geniş bant genişliğine ihtiyacınız olduğunda, 50 ohm giriş empedansına geçersiniz.

Niş uygulamalara hitap eden yüksek fiyatlarla özel amaçlı osiloskoplar vardır.

Aslında, bir geniş bant girişi için gülünç derecede yüksektir.

Gerçekte empedans (iletim hattı görünümünden. Direnç, ancak koaksiyel kablolar, altın plakalar ve dalga kılavuzu tesisatçıları için RF dostları.) 1 megaohm (iletim hattı empedansı) girişi boyunca 15-45pf kapasitör, onu unutulmaya karşı uyuşmaz hale getirir.

1 megaohm olmasının nedeni, yüksek empedansta ve yüksek DC ofsetinde ses frekansı sinyalleri taşıyan devrenin türünü aşırı yüklememeniz gereken standart 10: 1 probları desteklemektir (ses vakum tüpü devrelerini düşünün, prob tasarımları sadece o dönem).

Bununla birlikte, RF veya hızlı dijital devre ile uğraşırsanız, kapsam girişinin paralel kapasitansı (problar, kablolar, konektörler nedeniyle tekrar çok küçük yapamazsınız) baskın olur ve gerçek giriş direncini getirir. bir megahertz'e ulaştığınızda 5 ila 10 kiloohm'a kadar, 10 megahertz'e ulaştığınızda 500 ila 1000 ohm arasındadır. VHF'ye ulaşın (ipucu: ACMOS veya F-TTL devresi, VHF'de saat yapmasanız bile VHF şeyleridir) ve uyumlu bir 50 Ohm girişle daha iyi olur, çünkü (makul bir şekilde) uzun bir 50 Ohm bağlayabilirsiniz kablo ve hala daha büyük bir kapasitif yük yerine devre ucunda 50 Ohm giriş var.

Geleneksel prob ve giriş türüyle, RF devresini kolayca aşırı yükleyeceksiniz. RF için optimize edilmiş osiloskoplar, 50 Ohm giriş empedansına (herhangi bir osiloskop girişi, bir paralel / geçişli sonlandırıcı ile birlikte) geçirilebilen girişlere sahip olma eğilimindedir - bu, ilginç bir şekilde, DAHA İYİ uygundur, çünkü artık probları kullanabilirsiniz (örn. Z0 probları veya aktif FET probları) aslında prob noktasında çok daha yüksek etkili giriş empedansları sunmak için yapılabilir. Veya herhangi bir eski RG58 kablosuyla devrenize güvenilir bir 50 Ohm bağlantı sağlayın.