Circuito de entrada del osciloscopio

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Estoy intentando diseñar un circuito de entrada de osciloscopio / BNC para un proyecto paralelo y aprender más sobre los filtros.

Los requisitos son:

  • ancho de banda de 150-200 MHz -3dB
  • 1 impedancia megohm
  • opción de terminación de 50 ohmios (puedo omitir esto si causa problemas).
  • Se puede cambiar entre atenuación 2x y 20x
  • Mide hasta 80Vpk (160Vp-p), tolera hasta 400Vpk (800Vp-p) (5Vpk en modo de 50 ohmios).

Diseñé un circuito limpio que permitía cambiar entre atenuación 2x y 20x mientras mantenía la atenuación de 1 Mohm (o alrededor de ella), como se muestra a continuación: 

                499k        442k
( Input ) -----/\/\/---+---/\/\/---+----- To JFET input buffer
                       |           |
                       /           /
                  499k \           \ 49.9k
                       /           /
                       |           |
                       +---+   +---+
                           |   |     
                            \       relay to switch
                             |     attenuation 2x/20x
                            ---
                             -

(Todas las resistencias 1%.)

Sin embargo, luego aprendí que los osciloscopios tienen capacidad de entrada y no estoy seguro de cómo agregarlos. Además, si quiero que la entrada tolere el giro de 400Vp-p pero en el rango de entrada incorrecto (2 veces la atenuación deja 200Vp-p para dañar las entradas de los JFET), no pude usar diodos ya que la capacitancia más baja que encontré fue de 0.13pF para un diodo de RF, lo que me limitaría a aproximadamente 612 kHz para dos diodos (uno para cada riel, con polarización inversa).

    
pregunta Thomas O

3 respuestas

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La capacitancia de entrada es significativa para capturar señales de contenido de alta frecuencia. Dado que estás utilizando partes discretas y no estás considerando los parásitos de RF, este sistema estará restringido a los 100 kHz para una precisión del 1%.

El objetivo es mantener la atenuación constante y la impedancia de entrada en todo el rango de frecuencia. Supongamos que C p es 100pF, R p es 941kΩ, C s es 1000pF y R s es 49kΩ (ignorar ajuste de la tapa por ahora) La impedancia de los condensadores variará de la siguiente manera:

  • ZCp : 1.6GΩ @ 1Hz; 1.6MΩ @ 1kHz; 16kΩ @ 100kHz
  • ZCadj. : 16GΩ @ 1Hz; 16MΩ @ 1kHz; 159kΩ @ 100kHz
  • ZCs : 159GΩ @ 1Hz; 159kΩ @ 1kHz; 1.6kΩ @ 100kHz

Esto da como resultado el siguiente rango de impedancias:

  • Z sonda : 940kΩ @ 1Hz; 591kΩ @ 1kHz; 15kΩ @ 100kHz
  • Z 'scope : 49kΩ @ 1Hz; 37kΩ @ 1kHz; 1.5kΩ @ 100kHz
  • Z entrada : 989kΩ @ 1Hz; 628kΩ @ 1kHz; 16.5kΩ @ 100kHz
  • atenuación aproximada: 20X @ 1Hz; 17X @ 1kHz; 11X @ 100kHz

Como puede ver, los condensadores de ajuste son necesarios para sintonizar la entrada. El mayor problema es que esto requiere redes de banda ancha coincidentes . Otra opción, y lo que se hace además de hacer coincidir las redes en equipos profesionales, es caracterizar la impedancia de entrada y compensar las irregularidades en el software. La estandarización a 50Ω de impedancias permite la construcción de hardware de sondeo modular a la vez que se mantiene la comparación de banda ancha y la atenuación constante.

Sus requisitos para la conmutación de impedancias y una entrada opcional de 50Ω necesitarán más complicaciones. Un proyecto fantástico, ¡y me gustaría poder participar!

    
respondido por el tyblu
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Para la atenuación, puede considerar mirar lo que hace una sonda. El factor es el mismo (1/10 = 2/20). Solo cortocircuite la resistencia adicional y el condensador del circuito de la sonda con un interruptor, como lo hacen las sondas conmutables 1: 1 y 1:10.

    
respondido por el zebonaut
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Un gran lugar para aprender acerca de esto sería de algunos manuales de servicio de alcance antiguo. Los manuales para los modelos más antiguos suelen tener esquemas completos y una explicación del principio de funcionamiento del circuito.

Por ejemplo, puede descargar el tek 2232 manual de servicio del sitio web de tek.

    
respondido por el Clint Lawrence

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