¿Alguna vez tiene sentido utilizar una entrada de 50Ω con una sonda de alcance de 10X?

Question

Estoy en el punto de mi aprendizaje en el que uno descubre que la configuración de las mediciones para un osciloscopio en frecuencias de RF es bastante más complicada de lo que pensaba :)

• Veo la importancia de pensar en la sonda + la entrada del osciloscopio como un circuito/esquema propio.

• Entiendo que \$C_p\$ y \$C_{in}\$ forman un divisor capacitivo que domina cuando las frecuencias entran en el rango de los MHz e incluso un poco por debajo.

• Entiendo que el uso de las coletas de tierra constituye una invitación directa para que el diablo entre y haga que las trazas de tu osciloscopio te mientan hasta que te vuelvas loco. Alguna otra conexión a tierra, que tenga un tamaño de bucle medido en milímetros es esencial.

• Entiendo que la impedancia característica del coaxial que conecta la sonda al osciloscopio es de 50. Además, entiendo que cuando la impedancia de entrada del osciloscopio es no 50, que una parte de la señal se refleja de vuelta, pero supongo que estoy un poco confuso en esa parte porque normalmente no parece ser un problema.

Hasta ahora, en mi exploración de la configuración de la sonda, he hecho mediciones de corriente soldando el coaxial directamente a una resistencia 1 y colocando eso en el camino de la corriente; había del orden de 100mA de pico en ese circuito convertidor de impulso auto-oscilante, pero tenía una forma de onda lo suficientemente compleja como para ser interesante e instructiva. Era un lío ruidoso y punzante sin el terminador de paso de 50, pero se volvió realmente limpio con él. Creo que esta última era la "verdadera" forma de onda, pero no tengo pruebas que lo corroboren hasta ahora. Definitivamente era más agradable de ver :)

Así que definitivamente estoy viendo el beneficio de usar una ruta de señal de 50 (creo que lo estoy haciendo de todos modos :). Pero, por supuesto, no todas las situaciones son súper baja impedancia como la que se pregunta si hay algún lugar para la entrada de 50 ohmios en situaciones en las que uno podría preferir no cargar el circuito bastante.

Pensando en ello, me inclino a creer que usar una entrada de 50 (de alimentación o incorporada) con una sonda de 10X equivale a hacer una sonda de medio millón de X en CC, lo que no serviría de mucho, por supuesto.

¿Hay aplicaciones en las que pueda tener sentido?

Answer 1

Una sonda pasiva de alta impedancia trata el cable como un condensador en lugar de tratarlo como una línea de transmisión. La capacitancia de compensación de la sonda equilibra (con el factor de escala adecuado) la capacitancia del cable y la capacitancia de la entrada del osciloscopio.

El cable de una sonda de alta impedancia de alta calidad es especial, no es un coaxial normal de 50 ohmios. El cable especial junto con las longitudes relativamente cortas de los cables de la sonda significa que pueden salirse con la suya tratándola como un condensador hasta 100 MHz más o menos, mucho más allá de eso y las sondas de alcance pasivas de alta impedancia tradicionales no funcionan demasiado bien.

Utilizar una sonda de 10x diseñada para una entrada de osciloscopio de 1 megaohmio en una entrada de osciloscopio de 50 ohmios no tiene mucho sentido.

La alternativa al sondeo de alta impedancia del osciloscopio es llevar una línea de 50 ohmios al osciloscopio y hacer funcionar el osciloscopio en modo de 50 ohmios (o utilizar un terminador en línea si su osciloscopio es demasiado barato para tener una opción de 50 ohmios). Los condensadores de compensación ya no son necesarios.

Si 50 ohmios es demasiado bajo para su aplicación, puede añadir una resistencia en serie en el punto de sondeo. Por ejemplo, si añade una resistencia en serie de 450 ohmios, obtendrá una sonda x10 con una impedancia de entrada de 500 ohmios. Si añade una resistencia en serie de 4950 ohmios, obtendrá una sonda x100 con una impedancia de entrada de 5 kilohmios.

Lo mejor de las sondas de baja impedancia es que no necesitas capacitancia de compensación y la línea de vuelta al osciloscopio es una línea normal de 50 ohmios. Por lo tanto, es mucho más fácil integrar las sondas de baja impedancia en tu diseño que las de alta impedancia.

Answer 2

Las sondas 10X (que suelen tener una resistencia de entrada de 10 megaohmios) se utilizan para disminuir la carga de un circuito. Sin embargo, sólo son útiles para frecuencias en las que la impedancia de la capacitancia de entrada (normalmente unos 10 picofaradios) no es demasiado baja. Tenga en cuenta que la impedancia de 10 picofaradios a 100 MHz es sólo de unos 159 ohmios. Por tanto, los 10 megaohmios de resistencia de la sonda son relativamente inútiles. A estas frecuencias, la mayoría de los circuitos están diseñados para 50 ohmios. Por lo tanto, la mayoría de los osciloscopios de alta frecuencia tienen entradas dobles: de alta impedancia (normalmente 1 megaohmio) y de baja impedancia (50 ohmios). Existen terminaciones de paso de 50 ohmios que se pueden utilizar con osciloscopios que no tienen una terminación interna de 50 ohmios. Las sondas normales de 10X no se utilizan a estas frecuencias (sin embargo, hay sondas de 10X con una resistencia de entrada de 500 ohmios diseñadas para trabajar con entradas de osciloscopio de 50 ohmios y que tienen una capacitancia de entrada muy baja).