โพรบแฝงความเร็วสูง - ความขัดแย้งระหว่างผู้แต่งหรือมุมมองที่แตกต่างกันอย่างไร

ในเอกสารHiscocks และคณะ อธิบายพื้นฐานบางอย่างของทฤษฎีโพรบออสซิลโลสโคป เอกสารนี้เป็นที่เข้าใจและดูเหมือนว่าสอดคล้องกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเขาคนเลวคือความจุขนานของสายโคแอกเซียลและออสซิลโลสโคปที่ควรได้รับการชดเชยโดยการเพิ่มความจุแบบขนานกับส่วนปลายของโพรบ (ดังนั้นความจุของปลายจะเพิ่มขึ้น)

แล้วมาd สมิ ธด้วยวิธีการของเขาในการสร้างโพรบแบบพาสซีฟ 1 GHz ประการแรกมันไม่ชัดเจนเลยว่าทำไมเขาถึงยุติการไต่สวนด้วยความต้านทาน 50 โอห์ม: เพื่อหลีกเลี่ยงการสะท้อนมันไม่เพียงพอที่ด้านใดด้านหนึ่งของโพรบ (นั่นคือด้านออสซิลโลสโคป) ถูกยกเลิกด้วยความต้านทาน 50 โอห์ม ฉันคิดว่านี่คือการฆ่าสะท้อนมากขึ้น ดังนั้นปล่อยให้มันเป็น แต่สิ่งที่แปลกสำหรับฉันคือเขาไม่ได้คำนึงถึงความจุของสายเคเบิลหรือความสามารถของออสซิลโลสโคป โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเขาสัตว์ร้ายที่จะต้องถูกฆ่าคือความจุของทิป (ดังนั้นเขาจึงเพิ่มขึ้นความจุของสายเคเบิลแบบขนาน) การสนทนาที่แน่นอนของสิ่งที่บอกว่าฮิคค็อกในเอกสารด้านบน ถ้าชายคนนี้เป็นมือใหม่ฉันจะบอกว่าเขาไม่เข้าใจว่าทำไมการสอบสวนของเขาทำงานและเขาเพิ่มความจุของปลายด้วยฟอยล์ทองแดงของเขา แต่เดี๋ยวก่อน! ผู้ชายคนนี้เป็นกูรูของโพรบที่ตีพิมพ์บทความต่าง ๆ ในวารสารต่าง ๆ

และตอนนี้สิ่งที่ดีที่สุดคือ The Art of Electronics , 12.2 p 808: จะทำการสอบสวนแบบพาสซีฟความเร็วสูง? ง่ายมาก:

... และสร้างของคุณเองด้วยการต่อซีรีย์ตัวต้านทาน (เราชอบ 950 โอห์ม) เข้ากับความยาวของผอม 50 โอห์มโคแอกซ์ (เราชอบ RG-178); คุณประสานโล่เล้าโลมไว้ชั่วคราวกับดินใกล้เคียงเสียบปลายอีกด้านเข้ากับขอบเขต (ตั้งไว้สำหรับอินพุต 50 โอห์ม) และ voila - ความเร็วสูง 20 x โพรบ!

หากความเข้าใจของฉันถูกต้องตัวต้านทาน 950 โอห์มที่มีความต้านทานลักษณะ 50 โอห์มของสายเคเบิลจะทำให้ตัวต้านทานตัวต้านทานแบบ 1:20 (จนถึงตอนนี้ตกลง) แต่สำหรับการชดเชยโพรบเป็นต้น เอ่อ!

ใครสามารถบอกฉันว่าเกิดอะไรขึ้น

สำหรับ 100 MHz และโพรบที่ช้ากว่าความยาวคลื่นของสัญญาณที่เป็นปัญหานั้นยาวพอที่สายเคเบิลจะไม่ทำตัวเหมือนสายส่งและปลายโพรบนั้น 'มองเห็น' ความต้านทานอินพุตของขอบเขตนั้นโดยตรง นอกจากนี้อิมพิแดนซ์โพรบและอิมพิแดนซ์ของโพรบและขอบเขตไม่ตรงกับความต้านทานลักษณะสาย ในกรณีนี้ความจุเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องควบคุมและชดเชย นี่คือคำอธิบายใน Hiscocks และคณะ เอกสาร.

ที่ความถี่สูงสายเคเบิลจะทำหน้าที่เหมือนสายส่งและส่วนปลายหัววัดจะไม่เห็นอิมพิแดนซ์อินพุตขอบเขตโดยตรง ที่ปลายหัวตรวจวัดจะเห็นความต้านทานลักษณะของสายเคเบิล โดยปกติแล้วสำหรับโพรบความถี่สูงจะใช้เทคนิคการออกแบบ RF มาตรฐาน 50 โอห์ม ทุกอย่างเพิ่งจับคู่กับ 50 โอห์ม - ทั้งขอบเขตการป้อนข้อมูลและส่วนปลายโพรบ

สำหรับความแตกต่างระหว่าง d สมิ ธ และศิลปะอิเล็กทรอนิคส์พวกเขาพยายามทำสิ่งเดียวกันไม่มากก็น้อย d smith เพิ่มความต้านทานแบบขนานกับพื้นดินเพื่อสร้างด้านหนึ่งของตัวแบ่งแรงดันเพื่อสร้างโพรบ ~ 40: 1 ความต้านทาน 50 โอห์มจะปรากฏขึ้นพร้อมกับสาย 50 โอห์มสำหรับความต้านทานเทียบเท่า 25 โอห์ม จากนั้นจึงสร้างตัวแบ่งแรงดันด้วยตัวต้านทานซีรีย์ 976 โอห์ม เห็นได้ชัดว่าความจุของทิปของโพรบสูงเพียงพอที่จะต้องมีการชดเชยเพิ่มเติมเพื่อให้ได้การตอบสนองความถี่แบน โปรดทราบว่าตัวต้านทานนี้ไม่จำเป็นจริงๆสำหรับตัวต้านทานการเลิกจ้าง - สันนิษฐานว่าปลายอีกด้านของเส้น (ที่ขอบเขต) จะถูกยกเลิกอย่างถูกต้องเป็น 50 โอห์มดังนั้นจึงไม่ควรมีการสะท้อนกลับขึ้นมาจากสายเคเบิลที่สะท้อนออกมา อิมพิแดนซ์ไม่ตรงกันที่หัวโพรบ

ศิลปะการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นทำสิ่งเดียวกัน แต่ใช้ความต้านทานลักษณะเฉพาะของสายเคเบิลเป็นด้านหนึ่งของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า เมื่อรวมกับตัวต้านทานซีรีย์ 950 โอห์มสิ่งนี้จะสร้างโพรบ 20: 1 อาจใช้การได้ดีพอถึงความถี่ที่สูงพอสมควรโดยไม่มีการชดเชยเพิ่มเติมหากใช้ตัวต้านทานที่ถูกต้อง แต่ฉันคิดว่าคุณสามารถทำได้ดีกว่านี้เล็กน้อยถ้าคุณเพิ่มตัวเก็บประจุที่มีขนาดพอดีกับพื้นระหว่างตัวต้านทาน 950 โอห์มและสาย coax . การลดทอนของศิลปะการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็ต่ำกว่า d การออกแบบสมิ ธ ซึ่งมีแนวโน้มว่าจะทำให้เกิดความไม่ตรงกันในความจุน้อยกว่าปัญหา โดยทั่วไปแล้วฉันคิดว่าศิลปะการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นมีจุดประสงค์เพื่อให้เป็นเทคนิคที่รวดเร็วและสกปรกซึ่งทำงานได้ดีพอที่จะทำการดีบั๊ก แต่สามารถปรับปรุงได้หากต้องการความแม่นยำมากขึ้น

แน่นอนว่าเอกสาร Hiscocks นั้นชัดเจนมากความต้านทานแบบ 9 ม. ในโพรบ 1 ม. ต่อลงดินในขอบเขต เพิ่มตัวเก็บประจุแบบขนานเพื่อให้ได้อัตราส่วนความถี่สูง 10: 1 ทั้งหมดนั้นสมเหตุสมผล

โพรบ 10: 1 ที่ดีที่ทำเช่นนี้สามารถบรรลุแบนด์วิดท์สูงถึง 300 MHz ที่ฉันเชื่อ

โซลูชันอื่นพยายามที่จะบรรลุ BW (แบนด์วิดท์) ที่สูงขึ้น จากนั้นข้อ จำกัด แรกที่เราต้องกำจัด (เทียบกับโพรบมาตรฐาน 10: 1) คือสายโพรบ สายเคเบิลที่ใช้สำหรับโพรบ 10: 1 เป็นปัจจัย จำกัด สำหรับ BW เราจำเป็นต้องใช้สายเคเบิล BW ที่สูงและมีความต้านทานลักษณะ 50 โอห์มเกือบตลอดเวลาเช่น RG-178 เพื่อให้สามารถใช้ BW นั้นที่ความยาวของสายเคเบิลจะต้องสิ้นสุดทั้งสองด้านด้วย 50 โอห์ม ที่ทำให้สายเคเบิลสายส่ง

ทั้ง D. Smith และ Arts of Electronics ใช้สายส่งนี้เป็นพื้นฐาน โปรดทราบว่าตัวต้านทานการเลิกจ้าง 50 โอห์มมักจะอยู่ภายในสโคป

เมื่อต้องการจับคู่เข้ากับสายส่ง 50 โอห์มนั้นให้ใช้ตัวต้านทานกับตัวเก็บประจุเสริม เห็นได้ชัดว่าศิลปะอิเล็กทรอนิกส์มีความสุขกับ BW ที่พวกเขาได้รับแล้ว สังเกตว่าพวกเขาส่วนใหญ่พูดคุยเกี่ยวกับสัญญาณดิจิตอลที่มีรูปร่างที่ดี!

นอกจากนี้เนื่องจากสายส่งสัญญาณทำงานเป็นอิมพีแดนซ์ 50 โอห์มที่ไม่มีความจุมากคุณจะไม่ "เห็น" ความจุทั้งหมดของ RG-178 ที่อินพุต ดังนั้นคุณจะต้องใช้ความจุขนาดเล็กมากผ่านตัวต้านทาน 950 โอห์มเพื่อรับการชดเชยความถี่ที่เหมาะสม

การชดเชยโพรบเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อคุณมีขอบเขตที่มีอิมพิแดนซ์ 1 megaohm

เมื่อขอบเขตและความต้านทานของสายเคเบิลตรงกันไม่มีอะไรจะชดเชย สายเคเบิลเป็นสายส่งสัญญาณและการเหนี่ยวนำของสายเคเบิลจะยกเลิกผลของความจุ

เหตุผลที่สโคปส่วนใหญ่ไม่มีโพรบ 50 โอห์มก็คือมันทำให้โหลดมีความสำคัญในวงจรที่ถูกวัดและการดูแลจะต้องไม่ทำให้เกิดการทำงานที่ไม่พึงประสงค์เพียงแค่เชื่อมต่อโพรบ ด้วยโพรบอิมพิแดนซ์สูงคุณสามารถตรวจสอบวงจรที่มีสัญญาณรบกวนน้อยลง

Smith ยุติปลายทั้งสองของสายโคแอกเชียลของฉันฉันไม่แน่ใจว่าสิ่งที่เขาได้รับจากนั้นและต้องชดเชยความสามารถในการเลิกจ้างของเขาฉันไม่แน่ใจว่าเขาได้รับอะไร

The Art of Electronics ได้รับการพิสูจน์โดยผู้เชี่ยวชาญหลายคนและได้รับการยอมรับอย่างดี