Что такое пассивный зонд?

Что такое пассивный пробник?

Пассивный пробник — это электрическое соединение между сигналом в точке измерения и входным разъемом осциллографа.

В случае наблюдения формы сигнала с помощью осциллографа это устройство, которое передает измеряемый сигнал из точки измерения в осциллограф.

Существует два типа пробников осциллографа: активные пробники со встроенной схемой усиления сигнала и пассивные пробники, состоящие только из пассивных компонентов, но в этой статье мы ограничимся обсуждением последних.

Использование пассивных пробников

Пассивный пробник используется для обнаружения сигнала в точке измерения при наблюдении формы сигнала с помощью осциллографа.

Напряжение в приложенной точке передается на осциллограф. При непосредственном наблюдении форм тока необходимо использовать токовые пробники.

Принцип пассивных пробников

Использование пассивного пробника не гарантирует точного наблюдения формы сигнала на осциллографе. Для точного измерения требуется осторожное обращение с пробником.

1. Влияние пассивного зонда на тестируемую цепь

Когда осциллограф объединен с пассивным зондом для наблюдения за формой сигнала, тестируемая цепь считается имеющей объединенное сопротивление входного сопротивления осциллографа и сопротивления зонда, подключенного к нему. То есть зонд имеет встроенный резистор Rp и конденсатор Cp для регулировки параллельно ему, а кабель зонда имеет паразитную емкость Cs.

Поскольку входной терминал осциллографа состоит из параллельной цепи входного резистора Ri (1 МОм) и входного конденсатора Ci, важно учитывать это объединенное сопротивление.

2. Как настроить Cp

Чтобы получить постоянную скорость затухания независимо от частоты, Cp необходимо настроить так, чтобы удовлетворять следующему уравнению.

　　　Cp = (Cs + Ci) × Ri/Rp

Конденсатор регулировки Cp является полуфиксированным типом, поэтому его следует устанавливать на оптимальное значение в сочетании с самим осциллографом. Осциллограф имеет выходной терминал прямоугольной волны для установки оптимального значения конденсатора регулировки.

Подключите наконечник щупа к этому терминалу и измените значение Cp так, чтобы на дисплее осциллографа отображалась прямоугольная волна.

Другая информация о пассивных щупах

1. Как использовать пассивные щупы

Пассивный зонд используется для измерения с помощью осциллографа и выбирается из трех типов коэффициентов ослабления 1:1, 1:10 и 1:100 встроенным резистором Rp, на основе характеристик тестируемой цепи.

Зонд 1:1
Зонд без встроенного резистора Rp и конденсатора Cp для регулировки. Поскольку сигнал подается непосредственно на входную клемму осциллографа, входное сопротивление осциллографа 1 МОм и входная емкость Ci подключаются к тестируемой цепи.

Необходимо соблюдать осторожность, если тестируемая цепь имеет высокий импеданс, так как это повлияет на измерительную цепь. С другой стороны, при работе с малыми сигналами входная чувствительность осциллографа может использоваться как есть, что более выгодно с точки зрения уровня сигнала, чем другие типы, проходящие через Rp.

10:1 Probe
Это общий зонд, который обычно используется, со встроенным резистором Rp 9 МОм. Входной импеданс составляет 10 МОм при сочетании с осциллографом, что упрощает его использование с минимальным влиянием на тестируемую цепь.

100:1 Probe
Со встроенным резистором Rp99MΩ и конденсатором Cp для регулировки этот зонд в основном используется, когда напряжение сигнала превышает 100 В, поскольку коэффициент затухания составляет 1/100. Он также характеризуется чрезвычайно высоким входным сопротивлением 100MΩ, что оказывает особенно малое влияние на тестируемую цепь.

Точки подключения для заземляющих проводов
Особое внимание следует уделить подключению заземляющих проводов и тому, как с ними обращаться при использовании пассивного пробника. При одновременном наблюдении за несколькими точками на многоканальном осциллографе принципиально важно, чтобы заземляющие провода каждого канального пробника были подключены к одной общей точке (предпочтительно к одной точке заземления).

Подключение к разным линиям заземления отрицательно скажется на измерении малых сигналов из-за контуров заземления.

Длина заземляющих проводов
Более длинные заземляющие провода выгодны с точки зрения подключения к точке измерения, но при наблюдении высокочастотных сигналов могут возникнуть ложные явления, такие как звон и большие колебания амплитуды сигнала. Это происходит из-за резонанса между индуктивным компонентом индуктивности заземляющего провода и входной клеммной емкостью зонда, что приводит к чрезвычайно большой амплитуде вблизи резонансной частоты.

Поэтому при наблюдении высокочастотных сигналов с частотой 10 МГц или выше рассмотрите возможность использования заземляющей пружины или чего-либо подобного вместо заземляющего провода.

2. Частотные характеристики зондов

Основная производительность измерения определяется полосой пропускания частот и временем нарастания измерительной системы, объединяющей осциллограф и зонд. Поэтому характеристики полосы пропускания частот и времени нарастания публикуются для каждого основного блока осциллографа и зонда, объединенного с ним.

3. Плавающая емкость кабеля

Фактором, который сильно влияет на частотную характеристику зонда, является плавающая емкость кабеля. Чем выше частота, тем меньше емкостное сопротивление из-за плавающей емкости, что, в свою очередь, увеличивает нагрузку на тестируемую цепь.

В результате полоса пропускания частот самого зонда сужается, время нарастания замедляется и возникают другие неблагоприятные эффекты. Паразитная емкость зонда также зависит от длины кабеля, и чем длиннее кабель, тем больше, как правило, паразитная емкость, поэтому выгодно, чтобы длина зонда была как можно короче с точки зрения частотной характеристики.