Kysymys:
Miksi oskilloskoopin tuloimpedanssit ovat niin pieniä?
hddh
2019-05-04 16:03:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kysymykseni on kaksinkertainen:

WMistä tuloimpedanssi tulee?

Mietin, mistä keskimääräisen yleismittarin tai oskilloskoopin tuloimpedanssi tulee? Onko kyseessä vain laitteen impedanssi laitteen sisääntulovaiheeseen (kuten vahvistin tai ADC-tuloaste) vai onko se todellisen vastuksen impedanssi? Jos se on todellisen vastuksen impedanssi, niin miksi vastusta on ollenkaan? Miksi ei vain tulopiiri?

Mittasin oskilloskoopin tuloimpedanssin DMM: llä. Kun laajuus poistettiin käytöstä, DMM oli noin \ $ 1,2 \ mathrm {M \ Omega} \ $ . Kuitenkin, kun laajuus otettiin käyttöön, DMM mitasi melkein tarkalleen \ $ 1 \ mathrm {M \ Omega} \ $ (voisin jopa nähdä 1 V: n testituloksen sovellettuna DMM: llä oskilloskooppinäytöllä!). Tämä viittaa minulle siihen, että laajuuden tuloimpedanssiin liittyy aktiivisia piirejä. Jos tämä on totta, miten tuloimpedanssia voidaan ohjata niin tarkasti? Ymmärrykseni perusteella aktiivisen piirin tuloimpedanssi riippuu jonkin verran transistorin tarkoista ominaisuuksista.

WMiksi syötteen impedanssi ei voi olla paljon suurempi?

Miksi oskilloskoopin tuloimpedanssi on vakio \ $ 1 \ mathrm {M \ Omega} \ $ ? Miksi se ei voi olla sitä korkeampi? FET-tuloportaat voivat saavuttaa tuloimpedanssit teraohmien järjestyksessä! Miksi tuloimpedanssi on niin pieni?

Oletan, että tarkan standardin \ $ 1 \ mathrm {M \ Omega} \ $ yksi etu on se, että se sallii 10X anturia ja vastaavia, jotka toimivat vain, jos soveltamisalalla oli tarkka syöttöimpedanssi, joka ei ollut kohtuuttoman suuri (kuten FET-syöttövaiheen vastaavuus). Vaikka skoopilla olisi todella suuri tuloimpedanssi (esim. Teraohmit), minusta tuntuu siltä, ​​että sinulla voisi silti olla 10X-anturia vain pitämällä 10: 1-jännitteenjakajaa itse anturin sisällä, jolloin mittausalue on mitattu \ $ 1 \ mathrm {M \ Omega} \ $ vastus anturin sisällä. Jos sen impedanssi olisi teraohmien luokkaa, se näyttäisi olevan mahdollista.

Ymmärränkö väärin piirin tulopiirit? Onko se monimutkaisempaa kuin teen sen olevan? Mitä mieltä olet tästä?

Siksi ajattelin tätä siksi, että olen viime aikoina yrittänyt mitata emitterikytketyn differentiaaliparin yhteismoodin tuloimpedanssia, joka on paljon suurempi kuin laajuuden sisääntuloimpedanssi, joten se sai minut miettimään, miksi tuloimpedanssi ei voi olla suurempi.

Aihe on paljon monimutkaisempi kuin luulisi.Vaikuttaa siltä, että harkitset vain DC-vastausta, mutta itse asiassa laajuudella on oltava tasainen vaste aina määritettyyn kaistanleveyteen asti.Tämä on valtava haaste, ja 1MΩ / 50Ω: n standardointi tekee ongelmasta ainakin jonkin verran hoidettavissa anturivalmistajille.
Haluatko käyttää vanhaa soveltamisalaa?Se voidaan konfiguroida 100 ohmin tuloimpedanssille.Toisaalta se rakennettiin vuonna 1965, ja sen vakioasetus on 1MOhm tuloimpedanssi.1M näyttää olevan vakiona jo jonkin aikaa.
Älä unohda, että \ $ \ kertaa \ $ 10 -koettimen tuloimpedanssi on 10 M \ $ \ Omega \ $
@DaveTweed Joten ei ole mahdollista toteuttaa FET-tulovaihetta, jolla on riittävän suuri kaistanleveys?Mitkä ovat soveltamisalojen syöttövaiheet?
@DDuck Joo, tiedän, mutta edes se ei riitä joillekin sovelluksille, kuten esimerkissä, jonka mainitsin lopussa.Mietin vain, miksi et käyttäisi FET: itä :-).Onko niin vaikeaa tehdä riittävän korkea kaistanleveys FET-syöttövaihe?
Ilmeisesti en tiedä paljoakaan oskilloskoopin käyttöliittymistä, mutta jos te tiedätte vankkoja resursseja tai kaavioita tällä alueella, olisin kiinnostunut tietämään niistä.
@JRE Tarkoititko 100ohmia vai 100megaohmia?
Vakavasti: 100 ohmia.Ei 100 Mohmia.Siinä on myös PL-liittimiä nykypäivän tyypillisempien BNC-liittimien sijaan.PL-BNC-sovittimet eivät kuitenkaan ole olleet poissa käytöstä viimeisten 25 vuoden aikana.
@JRE Vau!Minun kaltaiset nuoret EE-opiskelijat hemmotellaan nykyaikaisilla testilaitteilla.Voin silti unelmoida :-(
@hddh Kaapelin tuntematon kapasitanssi tappaisi korkean impedanssin koettimen (jossa amp-alueella 100 M \ $ \ Omega \ $) kaistanleveys.Kuinka kompensoit tämän?Tarvitset FET-vahvistimen kärjessä ja jollain tapaa virtaa siihen.Tämä on olemassa, mutta se ei ole halpaa, ja passiivinen \ $ \ kertaa \ $ 10-koetin 1 M \ $ \ Omega \ $, 20 pF impedanssilla 'soveltamisalatulossa' on melko hyvä useimmille sovelluksille.Katso _Analog Circuit Design, _ D Feucht.Sinun on käytettävä kirjastoa, koska tämä kirja (ja se on paperback-uusintapainos) on typerästi kallista.
Minulla on jo tämä oppikirja uni-kirjastoni kautta!Okei, sillä on järkevää.Viimeinen kysymys kuitenkin siltä varalta, että tiedät vastauksen: mikä _ on_ oskilloskoopin tulovaiheessa?Onko se suoraan ADC: hen?Onko siellä jotain BJT-pohjaista vahvistinta tai jotain muuta.1 megaohmin tuloimpedanssilla ei varmasti ole FET-pohjaista?
Katson, että sinulla on paljon kysymyksiä laajuuden syötteistä ja koettimista. Löydät paljon vastauksia katsomalla videoita, joita Dave tekee EEVBlogista.Joissakin videoissa hän keskustelee laajuuden syöttövaiheista ja tässä miksi 1: 1: llä on rajoitettu BW: https://www.youtube.com/watch?v=OiAmER1OJh4&t=
* Onko se suoraan ADC: hen? * Ei, miten mittausalue pystyy mittaamaan 1 mV ja 100 V?Tavallinen kokoonpano: BNC - tulonsuojaus + kytkettävä vaimennus - Tuloaste (usein FET-pohjainen) - ADC.Joten ** kyllä ** monet ovat FET-pohjaisia.Sinulla ei olisi aktiivista laitetta määrittelemään tuloimpedanssia.Siinä on 1 M ** vastus ** sen asettamiseksi oikein.Suosittelen, että tutkit ** miten asiat tehdään ja kysy itseltäsi ** MIKSI ** ennen kuin oletat: sen täytyy olla ... se ei voi olla ... Koska ** sekoitat itsesi.
Hmm, olen jo nähnyt tämän videon, mutta en ole varma muistanko sen nimenomaisesti puhuneen siitä, että laajuuden syöttövaihe todella _is_.Älä huoli, näyttää siltä, että minun on tutkittava tätä itse.Rakastan kuitenkin Daven videoita!
Voi okei, joten tulovaiheessa on vastus?Vau, mielenkiintoista.Lisäksi olet oikeassa - minun pitäisi tutkia tätä enemmän.Syy kysyä pinonvaihdosta johtuu siitä, että toivon tällä välin lyhyt selvitystä, kunnes saan siitä lisätietoja.Onneksi asiat ovat usein paljon monimutkaisempia kuin voisin alun perin olettaa :-(
hddh, yrititkö tehdä mitään tutkimusta ennen tämän julkaisemista?Google?Ehkä sinun pitäisi aloittaa sanoilla "ABC of probes", /http://web.mit.edu/6.101/www/reference/ABCprobes_s.pdf
Tein tutkimusta, kuten sinun pitäisi tehdä, ennen kuin kysyt foorumilta.Mutta en etsinyt oikeita kyselyitä.Kiitos linkistä.
Tämä linkki ei todellakaan auta.Kysymykseni ei koskenut koettimia, vaan oskilloskoopin syöttövaiheen sisäosia.Tiesin jo, että 10X-koettimessa on fyysinen vastus impedanssin asettamiseksi, kysyin kuitenkin laajuuksista. Se näyttää kuitenkin hyödylliseltä.
Linkissä mainitaan hyvin lyhyesti oskilloskoopin tuloresistanssi, mutta siinä ei nimenomaisesti sanota, että se on fyysinen vastus, tai kerro miksi sitä tarvitaan.
Et voi käyttää laajuutta ilman jonkinlaista yhteyttä testattavaan DUT-laitteeseesi.Jopa yksinkertaisilla johtimilla on induktanssi ja kapasitanssi maahan.Oskilloskoopit ovat laite, jolla voidaan tarkkailla signaalien dynamiikkaa, joten "kaistanleveys" on kriittinen parametri.Ajattele 10pF-kapasitanssia 10 MOhm: lla, sinulla on se alle 1 kHz.Käytä vastauksessa "@name" -viitettä.
1M ei ole alhainen.50 ohmia on vähän, ja sitä tarvitaan radiotaajuuksille, ja se on saatavana monilla laajuuksilla ja laajennuksilla.
Kolme vastused:
Neil_UK
2019-05-04 16:15:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Monet asiat ovat sellaisia kuin ne ovat historian ja de facto standardoinnin takia.

Yleiskäyttöinen oskilloskoopin tulo on vaikea kompromissi sen välillä, että piiriä ei ladata, korkea jännite ei vahingoita, kohinaa on kohtuullisen vähän ja että pystytään ylläpitämään kohtuullista kaistanleveyttä.

1Mohm rinnakkain 15pF: n ja 30pF: n kanssa tyydyttää monia ihmisiä monissa sovelluksissa.Valmistajilla ei ole juurikaan kannustinta rakentaa yleiskäyttöinen oskilloskooppi, jolla on erilainen panos, vastaamaan pieniin markkinoiden osiin.

Kun tarvitset parempaa kohinaa, differentiaalituloa tai suurempaa impedanssia, käytät mukautettua esivahvistinta.Kun tarvitset laajempaa kaistanleveyttä, vaihdat 50 ohmin tuloimpedanssiin.

On olemassa erikoiskäyttöisiä oskilloskooppeja, jotka on valmistettu korkeaan hintaan ja jotka vastaavat kapealla sovelluksilla.

Ymmärrän kyllä.Joten tuloimpedanssi (laajuuteen tai mittariin) ei tule todellisesta vastuksesta, vaan aktiivisesta piiristä?(Olenko hullu, koska en ole varma tästä?) Saa minut miettimään, kuinka he voivat hallita sitä tarkasti.Ihmettelen, onko Internetissä leijuilevia kaavioita laajuuden syöttövaiheista / käyttöliittymistä, joita voisin katsoa.
Minusta on edelleen yllättävää, että riittävän kaistanleveyden FET-syöttöastetta ei voida suunnitella.Noh.
@hddh * Minusta on edelleen yllättävää, että riittävän kaistanleveyden FET-syöttöastetta ei voida suunnitella * ** Kertoo kuka? ** On FET-koettimia, joiden BW on yli 1 GHz, esimerkiksi: https: //www.keysight.com / main / techSupport.jspx? cc = UY & lc = eng & nid = -536900332.536883008 & pid = 29346 & pageMode = OV Esitä, mitä tarkoitat, että haluat sen ** sisälle **.Se voitaisiin tehdä, mutta se olisi ** käyttökelvoton ** tällä tavalla!Tarvitset kaapelin liittääksesi testipisteen soveltamisalaan.Kaapelilla on ** kapasitanssi **.FET-koettimen koko kohta on se, että sen ** kapasitanssi on pieni **.
Joten mikä on soveltamisalan syöttö sitten?Mikä on ensimmäinen yhteyspiste?Se ei selvästikään voi olla FET, jossa on 1Mohmin impedanssi (eikö?).
Kysyin jotain vastaavaa kysymyksessä: mikä on panoksen impedanssin tärkein tekijä?
Minun täytyy selvästi oppia lisää oskilloskoopin syöttövaiheessa tarvittavista piiristä.Mutta jos sinulla on lyhyt vastaus tai vinkkejä, kiitän sitä.Kiitos!
Osoittimet: EEVBlog!Myös vanhempien Tektronix-tähtäinten huolto-oppaista löytyy runsaasti kaavioita.* Se ei selvästikään voi olla FET, jossa on 1Mohmin tuloimpedanssi (eikö?). * Ei ** väärä **, tuloimpedanssin asettaa ** vastus **, sitten (usein) FET-vahvistinta käytetään vahvistukseenvastuksen yli.1 M vaaditaan ** oikein määritellyn ** impedanssin saamiseksi.Tässä on Dave-käänteinen suunnittelu suositulle Rigol DS1054Z -ulottuvuudelle: https://www.youtube.com/watch?v=lJVrTV_BeGg&t=989s Sen muotoilu on tyypillistä monille nykyaikaisille sovellusalueille
Hmm, minusta näyttää siltä, että tärkein syy siihen, miksi suoraan FET-pohjaiseen syöttövaiheeseen ei ole mahdollista, johtuu vaimennuksesta, joka vaaditaan ennen sen saavuttamista halutulle dynaamiselle alueelle?Muuten voit vain saada sen suoraan ADC: hen massiivisella tuloimpedanssilla, jotta sen ei tarvitse olla tarkka (10X-anturit olisi kuitenkin suunniteltava eri tavalla).Oletan, että tämä vastaa kysymykseeni.Olisitko samaa mieltä tästä arvioinnista?
Kiitos myös linkistä.Etsin ehdottomasti sellaisia kaavioita verkossa.
Ja tässä on Tektronix 2215: n analogisen laajuuden huolto-ohje, siinä on lohkokaavio ja kaikki piirit.Kyllä, se on vanha muotoilu, mutta syöttövaihe on hyvin samanlainen kuin nykyajan monet soveltamisalat: https://www.tek.com/manual/2215 opiskelutarkoituksiin, tämä on erittäin hyödyllistä.
* .. ADC w / FET -sisääntulovaihe ei ole toteutettavissa johtuen vaimennuksesta, joka vaaditaan ennen sen saavuttamista halutulle dynaamiselle alueelle? * Kyllä, ** dynaaminen alue ** on todellakin vastaus.Vaihteleva vaimennin auttaa tuomaan signaalin alueelle, joka soveltuu sekä tulovahvistimelle että ADC: lle.
Okei.Mielestäni tähän kysymykseen on nyt vastattu riittävästi.Kiitos paljon resursseista!Vanhojen laitteiden huolto-oppaiden lukeminen näyttää hyvältä tavalta oppia tällaisista erityisistä asioista.
Peter Green
2019-05-04 19:01:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sanoisin muutaman tekijän yhdistelmän.

  1. Oskilloskoopin syöttövaiheet ovat vaikea kompromissi. Niillä on oltava laaja valikoima vahvistuksia / Attenutations, heidän on suvaitsevainen käyttäjän virheitä, ja ne on läpäistävä suuria kaistanleveyksiä. Vaatimuksen lisääminen erittäin suurelle tasavirtavastukselle vain monimutkaistaa asioita. Erityisesti vaimentimet, joita tarvitaan laajuuksien tulotason ylemmän pään käsittelemiseen, tekisivät paljon monimutkaisemmiksi / herkemmiksi, jos niillä olisi oltava erittäin suuri tasavirran kestävyys.
  2. Se on tosiasiallisesti standardi, jos vaihtaminen johonkin muuhun johtaisi yhteensopimattomuuteen olemassa olevien koettimien jne. kanssa.
  3. Eikä silti olisi paljon hyötyä.

Pisteen 3 selittämiseksi tarkemmin: kohtuullisilla taajuuksilla (muutamasta kilohertsistä ylöspäin) 1 megahmin DC-resistanssi ei ole hallitseva tekijä koko tuloimpedanssissa. Hallitseva tekijä on kapasitanssi, ja kaapelin osuus on todennäköisesti suurin.

(Itse asiassa UHF / mikroaaltotaajuuksilla on tavallista pienentää laajuuden impedanssi 50 ohmiin, joten kaapelin induktanssi voi tasapainottaa kapasitanssin ja kaapelista tulee oikein sovitettu siirtojohto)

Tämä tarkoittaa sitä, että jos korkeat tuloimpedanssit ovat toivottavia, on paljon parempi käsitellä sitä koetuskohdassa kuin laajuudessa. Tyypillinen kustannusten / joustavuuden / tuloimpedanssin kompromissi yleiseen käyttöön on x10-passiivinen anturi.

Jos tarvitset todella suuren DC-vastuksen, ratkaisu on lisätä FET-pohjainen vahvistin piirin eteen, mieluiten mahdollisimman lähelle mittauspistettä.

Onko tulokapasitanssi myös suunniteltu erityisesti kuin 1Mohmin tuloimpedanssi, vai mitataanko vain loiselementtiä?(Epätarkka tulokapasitanssi ei olisi ongelma, koska vaimennuskoettimissa on vaihtelevia kondensaattoreita.) Olenko oikeassa sanoessani, että jos vaimennuspiiriä ei tarvita, emmekä ole huolissasi impedanssin sovittamisesta korkeammilla taajuuksilla (missä tapauksessa sinulla voi olla kytkettävissä oleva tulo 50 ohmiin), niin olisi hieno, jos tulo olisi suoraan korkean impedanssin FET-vaiheessa?Vain yrittää saada tämän eri syyt suoraan päähäni.
Luulen, että silloinkin sinulla olisi vielä huolta anturin / kaapelin kapasitanssista, mutta tällöin 1meg: n lisääminen sen yli vain tekee impedanssin vielä pienemmäksi.Ja 10X-koettimilla voisi olla vain oma 1meg-vastus rinnakkain anturin lähdön kanssa.Joten pohjimmiltaan: huomiotta jättämällä vaimennusanturit, impedanssin sovitus ja vaimennuspiirit, en näe muita syitä niinkuin alhainen tulovastus, koska se vain tekisi kapasitanssista johtuvan tuloimpedanssin vielä pienemmäksi (ja impedanssin sovitus)alus olisi jo purjehtinut 1 megatavun impedanssilla).
Joten ymmärrykseni tähän mennessä: 1 megatavun tulovastus on edullinen johtuen: (a) vaaditusta vaimennuspiiristä, (b) tuloimpedanssista hallitsee kapasitanssi joka tapauksessa, (c) se tekee vaimennusanturin suunnittelusta yksinkertaisempaa.Impedanssin sovitus ei näytä hänelle olevan syy, koska sellaisissa tapauksissa laskisit 50 ohmiin.Saan minut miettimään yleismittarin tuloimpedansseja (yleensä 10 megapikseliä), joissa vain (a) näyttää soveltuvan.
Toinen ongelma, jolla on suuri impedanssi, syöttää "fantomijännitteet", kun niitä ei ole kytketty mihinkään.Jopa 10 megatavulla tämä voi olla joskus havaittavissa.Joillakin huippuluokan yleismittareilla on tosiasiallisesti mahdollisuus katkaista 10 megavastinen vastus, minulla on pääsy tällaiseen mittariin, mutta en usko, että olen koskaan tuntenut tarvetta käyttää mainittua ominaisuutta.
@PeterGreen katso, voitko poistaa käytöstä myös 50 / 60Hz: n vaimennuksen, ja sinulla on satunnaislukugeneraattori voltimittarin sijasta, kun sitä ei ole kytketty mihinkään.
rackandboneman
2019-05-05 00:42:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Itse asiassa se on naurettavan korkea laajakaistatulolle.

Ei ole käytännöllistä liitintä tai kaapelia, jolla olisi todellinen impedanssi (voimajohdon näkökulmasta. Vastus, mutta koaksiaalikaapeleille, kultalevyille ja aaltojohdinputkimiehille. RF-dudeille.) 1 megaohmia, jolloin tulo ei ole täysin yhteensopiva - mikä vielä pahempaa, 15-45 pf: n kondensaattori 1 megaohmin (siirtojohdon impedanssi) tulon yli ei sovittaisi sitä unohduksiin.

Syy 1 megaohmiin on tavallisten 10: 1-koettimien tukeminen, joita sinun ei todellakaan tarvitse ylikuormittaa sellaista virtapiiriä, joka kuljettaa äänitaajuussignaaleja suurella impedanssilla ja suurella DC-siirtymällä (ajattele äänen tyhjiöputkipiirejä, anturia mallit ovat juuri tuosta aikakaudesta).

Kuitenkin, kun olet tekemisissä radiotaajuuksien tai nopeiden digitaalisten piirien kanssa, laajennustulon rinnakkaiskapasitanssi (jota et voi tehdä liian pieneksi taas antureiden, kaapeleiden, liittimien vuoksi) hallitsee ... kyseisen tulon todellinen tulovastus 5-10 kiloohmiin, kun saavutat yhden megahertsin, 500-1000 ohmia, kun saavutat 10 megahertsiä. Saavuta VHF (vihje: ACMOS- tai F-TTL-piirit ovat VHF-juttuja, vaikka et kellota sitä VHF: llä), ja sinun olisi parempi käyttää sovitettua 50 ohmin tuloa, koska voit liittää (kohtuudella) pitkän 50 Ohmin kaapelilla ja piirin päässä on vielä 50 ohmin tulo vielä suuremman kapasitiivisen taakan sijasta.

Tavanomaisella anturilla ja tulolla ylikuormitat RF-piirejä helposti. RF-optimoiduissa oskilloskoopeissa on yleensä tuloja, jotka voidaan vaihtaa 50 ohmin tuloimpedanssiin (mikä tahansa oskilloskoopin tulo voi, rinnakkais- / läpimenevällä terminaattorilla) - mikä on mielenkiintoista, PARAS, koska nyt voit käyttää antureita (esim. Z0-antureita tai aktiivisia FET-anturit), jotka todella voidaan saada esittämään paljon suurempia tehollisia tuloimpedansseja koettimessa. Tai tarjoa vain luotettava 50 ohmin yhteys piiriin millä tahansa vanhalla RG58-kaapelilla.

Jos ymmärrän oikein: Joten sanot, että 1 megaohmi ei auta impedanssin sovittamisessa, ja sinun olisi parempi käyttää 50 ohmin syöttöjä näissä tapauksissa.Joten jos impedanssia vastaava alus on purjehtinut 1meg: n kanssa, niin miksi 1meg: n pieni impedanssi on tarpeen?Syy, jonka olen kerännyt tähän muista vastauksista, on se, että vaadittu tulonvaimennuspiiri tekee tämän mahdottomaksi.Onko muita syitä?(Onko laajuuden syöttökapasitanssi myös tarkoituksellinen kuten 1meg, vai onko se loistauditusta? - voisiko sitä helposti vähentää?)
@hddh se oli kerran loinen, sitten siitä tuli todennäköisesti tarkoituksellista :)


ⓘ
Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 4.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...