Mam taki problem, natury egzystencjalno-filozoficznej, a mianowicie jak to jest z tą impedancją wejść oscyloskopu. Zakładając, że istnieją tylko dwie możliwości - wejście 1 Mom oraz 50 om, to: - wejście 1 Mom używane jest do wszystkich pomiarów, z wyjątkiem wielkich częstotliwości, - wejście 50 om służy do pomiaru wielkich częstotliwości, - mając wejście 1 Momowe, można użyć jakiegoś dzielnika/tłumika, aby używać je jak wejście 50 omowe?
Typowa sonda pasywna ma tłumienie zgodne z opisem dla impedancji wejściowej oscyloskopu 1MΩ. Oscyloskop jest częścią dzielnika. Jak podłączasz kablem 50Ω, to musisz mieć dopasowanie falowe, więc albo przełączasz wejście w oscyloskopie na 50Ω albo zakładasz trójnik i terminator 50Ω.
Typowa sonda pasywna ma tłumienie zgodne z opisem dla impedancji wejściowej oscyloskopu 1MΩ. Oscyloskop jest częścią dzielnika. Jak podłączasz kablem 50Ω, to musisz mieć dopasowanie falowe, więc albo przełączasz wejście w oscyloskopie na 50Ω albo zakładasz trójnik i terminator 50Ω.
OK, zaczynam łapać.
Rozumiem, że jeśli w oscyloskopie ustawię impedancję wejścia na 50Ω, to pomiaru dokonuję już sondą przeznaczoną do pomiarów w.cz. a
jeśli decyduje się na pomiar z użyciem trójnika, to mogę użyć typowej sondy?
Nie, trójnik z terminatorem 50Ω to substytut wejścia 50Ω w oscyloskopie. W typowej diagnostyce nie używa się wejścia 50Ω, lecz jedynie 1MΩ. Sondy pasywne są przystosowane do współpracy z takim wejściem. Wejście 50Ω jest używane do bezpośredniego przyłączania oscyloskopu do innych urządzeń z wyjściem o takiej impedancji, np. niektórych sond aktywnych, generatorów. Istnieją również specjalistyczne pasywne sondy współpracujące z wejściem 50Ω w oscyloskopie: https://teledynelecroy.com/probes/transmission-line-probes
Nie, trójnik z terminatorem 50Ω to substytut wejścia 50Ω w oscyloskopie. W typowej diagnostyce nie używa się wejścia 50Ω, lecz jedynie 1MΩ. Sondy pasywne są przystosowane do współpracy z takim wejściem. Wejście 50Ω jest używane do bezpośredniego przyłączania oscyloskopu do innych urządzeń z wyjściem o takiej impedancji, np. niektórych sond aktywnych, generatorów.
Ahaaaaaa...
czyli typowe pomiary wykorzystują jedynie wejście wysokoomowe w oscyloskopie.
Załóżmy takie przypadki:
- chcę podejrzeć modulację FM częstotliwości 300MHz - spokojnie wpinam się sondą pasywną (oczywiście przystosowaną do pomiaru takiej częstotliwości) w badany układ,
- zbudowałem sobie generator kwarcowy, powiedzmy 300MHz, chcę go podejrzeć i... też używam wejścia 1MΩ,
- mam generator, którego wyjście ma impedancję 50Ω i chcę z niego podać sygnał na oscyloskop - potrzebuje przewód pomiarowy 50Ω oraz wejście w oscyloskopie 50Ω. Jeśli takiego wejścia nie mam, to muszę zastosować trójnik na wejściu 1MΩ z terminatorem 50Ω lub odpowiadającym impedancji przewodu pomiarowego.
Zazwyczaj staramy sie aby przyrząd pomiarowy nie obciążał obwodu badanego, lecz przy oscyloskopie nie jest to takie łatwe, bo zakres częstotliwości i różnorodność mierzonych obwodów jest bardzo szeroka.
Samo wejście ma 1MΩ i ok 20pF, było by w miarę nieźle niestety jak dodamy do tego 1,5m przewodu ekranowego to robi się 170pF, przy takiej pojemności już powyżej 1kHz impedancja zaczyna spadać, a jak podłączysz taką pojemność do jakiegoś bardziej wrażliwego obwodu..
np. generatora kwarcowego to przestanie on działać.
Więc wymyślono sondy pasywne, gdzie wraz ze wzrostem stopnia podziału rośnie impedancja i spada pojemność wejściowa, najpopularniejsza sonda 1:10 daje nam 10MΩ i 15pF, nawet jeśli sonda ma możliwość przełączenia na 1:1 to rzadko kiedy się z tego korzysta (czasem na najniższym zakresie),
10MΩ i 15pF większości obwodów nie przeszkadza, ale przy 100MHz taka sonda będzie miała impedancję 100Ω więc o nieobciążaniu mierzonych obwodów możemy zapomnieć, co gorsza taka sonda przez swój charakter obwodu rezonansowego (uwaga na indukcyjność podłączenia masy) lubi zniekształcać impulsowe sygnały.
Wtedy lepiej przejść na 50Ω i dbać o dopasowanie z obu stron, dzięki czemu zniekształcenia przebiegu będą jak najmniejsze, niestety wymaga to od źródła dużej wydajności prądowej i dopasowania, więc jest mało uniwersalne.
Jest jeszcze coś takiego jak sonda rezystancyjna, pracuje z jednostronnym dopasowaniem do 50Ω, z rezystancją wejściową 500Ω ale pojemność mamy 0,2pF albo i mniej, taka sonda mniej obciąża (szybkie) sygnały niż zwykła 10MΩ||15pF. Sonda rezystancyjna nawet przy 300MHz będzie miała 500Ω. Z powodu prostoty takie sondy często wykonywane są amatorsko.
Podsumowując sonda 1:10 zazwyczaj jest podłączona "na stałe" do oscyloskopu i tylko w szczególnych przypadkach szukamy innej, a te inne to mogą być np wysokonapięciowe, aktywne (o bardzo dużej impedancji i małej pojemności wejściowej) różnicowe, izolowane (do pomiarów sygnałów na "gorącej" masie, albo innych różnicowych).
Oscyloskop cyfrowy będzie miał możliwość ustawienia jakiej sondy używamy i wyświetli V/div skorygowane o tą wartość, w analogowych trzeba sobie przeliczyć, ale dzielenie przez 10 nie jest specjalnie trudnym działaniem.
Quote:
- chcę podejrzeć modulację FM częstotliwości 300MHz - spokojnie wpinam się sondą pasywną (oczywiście przystosowaną do pomiaru takiej częstotliwości) w badany układ,
Jeśli w układzie jest bufor który da radę uciągnąć obciążenie 35Ω jakie daje sonda 10MΩ||15pF.
Quote:
- zbudowałem sobie generator kwarcowy, powiedzmy 300MHz, chcę go podejrzeć i... też używam wejścia 1MΩ,
Nie ma kwarców na 300MHz, poza tym nawet sonda 10MΩ||15pF potrafi zgasić drgania w generatorze kwarcowym, prawdę mówiąc do tego trzeba by mieć sondę aktywną (nawet prymitywną amatorską na jednym JFET-cie).
Quote:
- mam generator, którego wyjście ma impedancję 50Ω i chcę z niego podać sygnał na oscyloskop - potrzebuje przewód pomiarowy 50Ω oraz wejście w oscyloskopie 50Ω.
Nie, generator możesz podłączyć kawałkiem drutu wyciągniętego z ogrodzenia bo generator ma małą impedancję wyjściową (50Ω) i nie zepsuje go ani kilka metrów koncentryka dopasowanego z jednej strony, ani sonda pasywna 1:10 (10MΩ||15pF) ani nawet dwa oddzielne, zardzewiałe, krótkie druty (powyżej metra nie gwarantuję), jeśli takimi zechcesz podłączyć.
Quote:
Jeśli takiego wejścia nie mam, to muszę zastosować trójnik na wejściu 1MΩ z terminatorem 50Ω lub odpowiadającym impedancji przewodu pomiarowego.
... 10MΩ i 15pF większości obwodów nie przeszkadza, ale przy 100MHz taka sonda będzie miała impedancję 100Ω więc o nieobciążaniu mierzonych obwodów możemy zapomnieć, co gorsza taka sonda przez swój charakter obwodu rezonansowego (uwaga na indukcyjność podłączenia masy) lubi zniekształcać impulsowe sygnały.
Wtedy lepiej przejść na 50Ω i dbać o dopasowanie z obu stron, dzięki czemu zniekształcenia przebiegu będą jak najmniejsze, niestety wymaga to od źródła dużej wydajności prądowej i dopasowania, więc jest mało uniwersalne.
jak można dopasować impedancje z obu stron?
Quote:
Jest jeszcze coś takiego jak sonda rezystancyjna, pracuje z jednostronnym dopasowaniem do 50Ω, z rezystancją wejściową 500Ω ale pojemność mamy 0,2pF albo i mniej, taka sonda mniej obciąża (szybkie) sygnały niż zwykła 10MΩ||15pF. Sonda rezystancyjna nawet przy 300MHz będzie miała 500Ω. Z powodu prostoty takie sondy często wykonywane są amatorsko.
rozumiem, że mogę taką sondę podłączyć do wejścia 1MΩ?
Jak masz generator z wyjściem 50Ω z wyskalowaną amplitudą sygnału, to żeby się "zgadzała" oscyloskop musi mieć wejście 50Ω lub wpięty terminator, ale jak regulujesz według wskazań oscyloskopu to nie ma to znaczenia. Niemniej stosując połączenia kablami koncentrycznymi 50Ω (np. RG58), powinieneś używać terminatora 50Ω. Pamiętaj, że przewód sondy pasywnej to nie jest zwykły przewód koncentryczny.
rozumiem, że mogę taką sondę podłączyć do wejścia 1MΩ?
Nie, wymaga 50Ω po stronie oscyloskopu, tego typu sonda ze zwykłym kablem 50Ω działa znośnie, podczas gdy sonda 10MΩ bez specjalnego kabla z żyłą z drutu oporowego się nie obejdzie.
Taką sondę można znaleźć jako Z0 probe lub Lo-Z probe (fig 3-2 str 28)
https://www.davmar.org/TE/TekConcepts/TE/TekConcepts/TekProbeCircuits.pdf
ok, źle zadałem pytanie.
załóżmy, że korzystając z wejścia 1MΩ:
- sonda x1 pokaże poprawnie amplitude częstotliwości do ok 7MHz,
- sonda x10 pokaże poprawdą amplitudę do częstotliwości ok 120MHz,
- sonda x100 pokaże poprawną amplitudę do częstotliwości ok 220MHz ?
Drut oporowy w sondach tłumi odbicia, które były by nieuniknione w kablu niedopasowanym z obydwu stron.
Quote:
załóżmy, że korzystając z wejścia 1MΩ:
- sonda x1 pokaże poprawnie amplitude częstotliwości do ok 7MHz,
- sonda x10 pokaże poprawdą amplitudę do częstotliwości ok 120MHz,
- sonda x100 pokaże poprawną amplitudę do częstotliwości ok 220MHz ?
Sonda 1:1 zawsze ma węższe pasmo, sonda 1:10 może mieć 300-400MHz, z sondami 1:100 nie porównywałem. Jednak w większości przypadków to nie pasmo sondy decyduje o możliwości wykonania pomiaru, lecz obciążenie jakie ta sonda wprowadza do układu dlatego sonda 1:1 bardzo rzadko się przydaje, z powodu że jej pojemność wejściowa zaburza działanie wielu układów.
Quote:
przekartkowałem tę książkę - świetna sprawa, ogromne dzięki!
Rozważamy impedancję wejściową oscyloskopu oraz możliwości pomiarowe sond, a co z pasmem pomiarowym samego oscyloskopu?
Jeśli oscyloskop posiada zakres pomiaru np.: 50MHz, 100MHz lub 200MHz nie ma możliwości pomiaru częstotliwości większej niż jego nominalna wartość, czy można użyć odpowiedniego tłumika/ sondy aktywnej/czegoś, aby zwiększyć zakres pomiaru takiego urządzenia? Np.: oscyloskopem 100MHz mierzyć sygnał o częstotliwości 200MHz?
Zdaję sobie sprawę, że pytanie może być banalne a odpowiedź oczywista, ale przeglądając różne materiały naszła mnie taka refleksja.
Zauważyłem, że oscyloskopy analogowe posiadające zakres pomiaru rzędu np.: 100-200MHz posiadały przełączane wejście 1MΩ/50Ω, co po lekturze wcześniejszych postów jest już dla mnie jasne i oczywiste. Współczesne oscyloskopy, cenowo dostępne dla amatorów, z pasmem pomiaru 100-200MHz w większości nie posiadają możliwości przełączenia impedancji wejściowej. Czy zatem współczesne sondy o możliwości tłumienia x10 mają znaczne lepsze parametry niż ich poprzedniczki. Dają one możliwość niezniekształconego pomiaru rzędu 100-200MHz bez konieczności zmiany impedancji wejścia oscyloskopu?
Rozważamy impedancję wejściową oscyloskopu oraz możliwości pomiarowe sond, a co z pasmem pomiarowym samego oscyloskopu?
Można przeczytać że czas narastania oscyloskopu i sondy dodają się jako pierwiastek z sumy kwadratów więc zazwyczaj nie używamy sondy 100MHz do oscyloskopu 100MHz bo uzyskalibyśmy 70MHz. (z 3,5ns zrobi się 4,9ns)
nie_pamietam wrote:
Jeśli oscyloskop posiada zakres pomiaru np.: 50MHz, 100MHz lub 200MHz nie ma możliwości pomiaru częstotliwości większej niż jego nominalna wartość, czy można użyć odpowiedniego tłumika/ sondy aktywnej/czegoś, aby zwiększyć zakres pomiaru takiego urządzenia? Np.: oscyloskopem 100MHz mierzyć sygnał o częstotliwości 200MHz?
Mozna obejrzeć przebieg o częstotliwości poza pasmem, ale żeby oszacować jego amplitudę to już trudniej, bo trzeba by znać dokładnie charakterystykę częstotliwościową, A są różne, z czasów analogowych oscyloskopów pochodzą przyrządy o charakterystyce zbliżonej do gaussowskiej, współczesne zawierające mniej stopni wzmocnienia mogą mieć inną więc nawet przeliczenie czasu narastania nie zawsze będzie takie samo 3,5ns - 100MHz dotyczy gaussowskiej.
nie_pamietam wrote:
Zauważyłem, że oscyloskopy analogowe posiadające zakres pomiaru rzędu np.: 100-200MHz posiadały przełączane wejście 1MΩ/50Ω, co po lekturze wcześniejszych postów jest już dla mnie jasne i oczywiste.
Przełącznik wewnątrz oscyloskopu (wraz z układem dopasowania który tam wbudowano) daje szanse na trochę lepsze dopasowanie niż kiedy podłączysz zewnętrzny terminator, różnica będzie zauważalna powyżej kilkudziesięciu-stu MHz.
50Ω a 50Ω||20pF robi niewielką ale zauważaną różnicę.
Możliwość przełączania impedancji wejściowej to opcja oscyloskopów w wyższej półki, tak samo przy analogowych, zauważ że one są dostępne dla amatora dzisiaj, ale kiedy wchodziły na rynek były o wiele droższe.
nie_pamietam wrote:
Czy zatem współczesne sondy o możliwości tłumienia x10 mają znaczne lepsze parametry niż ich poprzedniczki.
Pasywne mają trochę lepsze parametry niż kiedyś.
nie_pamietam wrote:
Dają one możliwość niezniekształconego pomiaru rzędu 100-200MHz bez konieczności zmiany impedancji wejścia oscyloskopu?
Można kupić sondy pasywne 1GHz 10MΩ||4pF, jak na sondę pasywną to niezły wynik, ale to od badanego układu zależy czy te 4pF nie wpłynie na kształt badanego sygnału, jeśli użyjesz sondy do obserwacji wyjścia generatora i nie użyjesz przewodu łączącego z masą (indukcyjność) to dużych zniekształceń nie będzie, jeśli mówimy o przebiegach sinusoidalnych i mało kanciastych to różnic nie będzie, w prostokątnych pewnie zauważysz różnicę między sondą a dopasowaną linią 50Ω.
Oj, chyba nie da się zrobić sondy pasywnej 1:10 1MΩ do wejścia 50Ω... i nawet 1kΩ się nie da. Sonda 1:10 1MΩ zawiera dzielnik oporowo-pojemnościowy, w którym w roli pojemności do masy jest pojemność kabla (ze 100pF) i pojemność wejściowa oscyloskopu.
Dla 200MHz długość fali w kablu to około 1.1m; bez dopasowania do impedancji kabla występują odbicia i np. przy 1/4 długości fali dają duże obciążenie źródła sygnału - teoretycznie, impedancja 1MΩ byłaby dla źródła sygnału widoczna jako 2.5mΩ (0.0025Ω)! (tylko nie uda się uzyskać impedancji 1MΩ przy 200MHz, bo jest pojemność wejściowa oscyloskopu, a poza tym kabel ma straty, które dadzą dodatkową impedancję - co najmniej 1/2 jego oporu DC).
->nie_pamietam Weź też pod uwagę że dyskusje o tym co jak zniekształca przebiegi są to moje subiektywne opinie z przypadków zaobserwowanych dosyć dawno temu, tego się nie da przegadać, to trzeba zobaczyć, zbudować generator na tranzystorze lawinowym i linii długiej i obserwować ne ns
_jta_ wrote:
Oj, chyba nie da się zrobić sondy pasywnej 1:10 1MΩ do wejścia 50Ω... i nawet 1kΩ się nie da.
Nie mówiłem że sie da ale w przypadku niektórych źródeł mamy wybór czy użyć sondy 1:10 czy koncentryka z dopasowaniem i o tym dyskutujemy, z moich doświadczeń wynika też że sondy mają mniejszą odporność na zakłócenia "common mode" ze względu na większą rezystancję oplotu kabla, nie wiem dlaczego tak jest, ale tak jest, nawet przy markowych sondach, może celowo żeby klient kupował sondy różnicowe aktywne.
Jeśli układ mierzony i oscyloskop mają swoje uziemienia i masy połączone z tymi uziemieniami, to zwykle między ich masami jest jakieś napięcie i ono zakłóca pomiar, o ile nie mierzy się różnicowo; są oscyloskopy z masą sygnałową oddzieloną od uziemienia, można mieć układ mierzony, który nie ma połączenia masy z uziemieniem.
mówisz o separacji galwanicznej po przez transformator separacyjny?
O pętli masy przez PE, uciążliwy przypadek, co gorsza przy wysokich częstotliwościach zakłóceń, nawet jak nie ma pętli masy, to wystarczą sprzężenia pojemnościowe i prąd zakłóceń płynie ekranem kabla od sondy - odkłada się tam napięcie które wchodzi do toru pomiarowego.
Ok, to spróbuje podsumować informacje, które otrzymałem:
- w codziennym/amatorskim użytkowaniu oscyloskopu najczęściej przydaje się sonda x10 podpięta pod wejście z impedancją 1MΩ. Pomiary taką sondą są rzetelne nawet do wartości 200-300MHz o ile sonda taka posiada małą pojemność (kilku pF).
- korzystając z wejścia 50Ω oraz z dedykowanych nisko pojemnościowych sond można mierzyć podobne oraz większe sygnały mając pewność właściwego wyniku pomiaru.
- czasy narastania sygnału w sondach pasywnych, są tematem na inną historię - lepszym rozwiązaniem od sondy pasywnej jest sonda aktywna, która przy wielkich częstotliwościach gwarantuje znikomą pojemność.
Dodano po 14 [minuty]:
Quote:
Pętla masy przez PE:
a rozłączenie przewodu PE nie pomoże w takim przypadku? Gorzej jak jest stara instalacja, w której przewód PE i N są połączone. Jak sobie można poradzić w takim przypadku?
Pomiary taką sondą są rzetelne nawet do wartości 200-300MHz o ile sonda taka posiada małą pojemność (kilku pF).
Ogólnie można się zgodzić, jednak zawsze trzeba brać pod uwagę jaki układ mierzymy.
nie_pamietam wrote:
a rozłączenie przewodu PE nie pomoże w takim przypadku? Gorzej jak jest stara instalacja, w której przewód PE i N są połączone. Jak sobie można poradzić w takim przypadku?
Tu bardzo dużo zależy od źródeł zakłóceń, ich pasma, przerwanie pętli masy może tak pomóc , ale głównie przy niskich częstotliwościach zakłóceń.
nie_pamietam wrote:
Gorzej jak jest stara instalacja, w której przewód PE i N są połączone. Jak sobie można poradzić w takim przypadku?
Ale PE i tak jest łączone z bolcem w gniazdku. Gniazdko bez bolca rozwiązuje problem tylko trzeba samemu zadbać o bezpieczeństwo, patrząc z tej strony wystarczy że mamy jedno połączenie z PE, elektrycy by się oburzyli, ale niestety tak jest że czasem stawianie bezpieczeństwa na pierwszym planie przeszkadza w osiąganiu innych celów, kiedy człowiek wie co robi może sobie pozwolić na "niebezpieczne" metody, ale trzeba uważać i trudno polecać innym, oczywiście przy sondzie różnicowej lub izolowanej albo oscyloskopie o którym wspominał _jta_ problem nie występuje.
czyli rozwiązanie z transformatorem separacyjnym nie jest złym posunięciem. O ile karkas transformatora nie ma podłączonego przewodu PE?
Uczepiłem się tego transformatora, bo znalazłem kiedyś informację na temat pomiarów oscyloskopem i różnicy potencjałów na masie. O ile pomiar DC nie stwarza zagrożenia, to pomiary AC w razie błędnego oznaczenia przewodu fazowego i neutralnego mogą grozić całkiem spektakularnym zwarciem. Remedium jest transformator separacyjny, który ma za zadanie przerwać pętle masy. Mam nadzieję, że niczego nie pomyliłem.
Oczywiście to takie moje teoretyczne gdybania.
bo generator ma małą impedancję wyjściową (50Ω) i nie zepsuje go ani kilka metrów koncentryka dopasowanego z jednej strony, ani sonda pasywna 1:10 (10MΩ||15pF) ani nawet dwa oddzielne, zardzewiałe, krótkie druty (powyżej metra nie gwarantuję), jeśli takimi zechcesz podłączyć.
