¿Qué significa capacitancia de entrada en un osciloscopio?

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Mi osciloscopio está clasificado: 1Mohm || 12pF. Es un osciloscopio de 100 MHz. Sin embargo, no entiendo el punto de la capacitancia. Si configuro mi sonda en 10X (es conmutable), entonces inserta 9Mohm en serie. Ahora hemos creado un filtro RC con un punto de interrupción de -3dB de: ~ 1.473 kHz, y aún así, obtengo un ancho de banda más alto con sondas 10X y ¡ciertamente no obtengo un limitador de ancho de banda de 1.4 kHz! ¿Qué me estoy perdiendo?

Además, estaba simulando el circuito en un simulador de circuito. Sin resistencia de sonda, una tapa de 10pF conduce 1A a 100 MHz, lo que sería una carga masiva en comparación con la impedancia de 1 Mohm.

    
pregunta Thomas O

2 respuestas

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Como en casi todos los circuitos reales, las entradas del osciloscopio tienen una capacidad parásita. No importa lo pequeño que lo haya hecho con un buen diseño, aún afectaría la adquisición de la señal de RF, excepto quizás para una conexión de 50 definida y una atenuación directamente en la entrada del alcance, para cuyo caso, con los números de su pregunta -

$$ f _ {- 3dB} = \ frac {1} {2 \ pi \ cdot R_ {in, \ scope} \ cdot C_ {in, \ scope}} = \ frac {1} {2 \ pi \ cdot 50 \; \ Omega \ cdot 12 \; pF} = 256 \; MHz $$

O incluso más alto, si quisiéramos reducir la impedancia de entrada del alcance C in, scope .

Por lo general, sin embargo, no queremos cargar el circuito bajo prueba con una conexión definida de 50 porque la mayoría de los circuitos bajo prueba tendrán una impedancia menor que 50 Ω (como lo haría la salida de su generador de señal, porque está diseñado específicamente para sistemas de 50 Ω emparejados por impedancia). Entonces, ¿qué se puede hacer con una capacitancia que no se puede eliminar? Se eligió para usarlo de forma inteligente en la combinación de sondeo y alcance . Tan inteligente, en realidad, que cualquier capacitancia desconocida que pueda ser causada por los cables de la sonda y otras cosas en su conexión puede ser compensada al igual que la capacitancia de entrada del alcance, y todas se convierten en no importantes para la mayoría de los casos de aplicaciones prácticas de medición.

La sonda 1:10 tiene una resistencia interna de 9 MΩ y , en paralelo, un condensador interno de [1/9 * C , alcance ].

Es ajustable porque la sonda no conoce la capacidad exacta del alcance en particular al que está conectada.

Con el capacitor en la sonda correctamente ajustado, no solo tiene un divisor resistivo para la parte DC de la señal (9 MΩ en la sonda vs. 1 MΩ en el alcance), sino también un divisor capacitivo para el más alto la frecuencia AC es parte de la señal (1.33 pF en la sonda frente a 12 pF en el alcance, usando sus números), y la combinación funciona a la perfección hasta o más allá, por ejemplo, 500 MHz.

Además, tiene la ventaja de insertar no 1 MΩ y 12 pF en su circuito al sondear, sino 9 MΩ + 1 MΩ = 10 MΩ y [la serie equivalente de 12 pF y (12 pF / 9)] = 1.2 pF

Enlacealafuentedelaimagen: Aquí.

Lo que la imagen en el enlace no muestra y lo que hemos descuidado hasta ahora es la capacitancia del cable de la sonda, esto solo aumentaría la capacitancia en la entrada del alcance y también se puede compensar al girar la tapa variable en la sonda.

Usando una sonda de 1:10, la pequeña capacitancia de la sonda está en serie con la mayor capacitancia de entrada del osciloscopio. La capacitancia total (aprox. 1.2 pF) está en paralelo al punto de su circuito que está investigando. Conectar el alcance directamente al circuito, por ejemplo. con solo un cable BNC recto, de hecho, está poniendo toda la capacitancia de entrada del alcance en paralelo a lo que está midiendo, tal vez cargando su circuito bajo prueba tanto que no funcionará más mientras se mide. En el mejor de los casos, es posible que aún funcione de alguna manera, pero la imagen en su alcance mostrará resultados lejos de las formas de onda reales en su circuito bajo prueba.

Sería posible crear ámbitos con una capacitancia de entrada mucho más pequeña, pero entonces, no habría manera de compensar la capacitancia del cable de la sonda con un pequeño capacitor variable cerca de la punta de la sonda. Después de todo, los 12 pF en la entrada del alcance se han puesto allí a propósito , para que el alcance funcione bien juntos con una buena sonda.

Una última nota: utilizando sondas de 1: 100, carga su circuito aún menos. En ausencia de una sonda activa con una capacitancia realmente pequeña en la punta, se puede usar una sonda de 1: 100 en los casos en que incluso 1.2 pF sería una carga excesiva para su circuito, siempre que la señal sea lo suficientemente grande como para que aún vea algo después la atenuación de 1: 100 de la sonda.

    
respondido por el zebonaut
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Suponga que estaba verificando una señal de 100 MHz a través de un circuito sintonizado paralelo resonante. El 12 pF afectaría considerablemente la precisión de la medición, ya que sería grande en comparación con la capacitancia a través de la bobina y desintonizaría el circuito.

    
respondido por el Leon Heller

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