ВЧ щуп для осциллографа своими руками

[Vlad_SN]

Как устроен высокочастотный щуп для осциллографа? У него должна быть меньше входная емкость?
Сейчас посмотрел параметры для HP-9251R (1:10, 250МГц) - 17 пФ, 10 МОм и для P-6501R (1:10, 500МГц) - 16пФ, 10МОм.
Но и для HP-9100 (1:10 100МГц) параметры точно такие же: 17 пФ, 10 МОм.
Больше ничего для этих щупов не указано. В чем разница? Кроме цены. В кабеле? За счет чего P-6501R пропускает большую полосу частот, аж до 500 МГц?
Реально ли сделать такой ВЧ щуп своими руками? Купил бы, но сейчас нет возможности.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[KRAB]

1. АЧХ

2. НЕТ

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Vlad_SN]

9 часов назад, KRAB сказал:

1. АЧХ

А за счет чего?

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[IlCF]

3 часа назад, Vlad_SN сказал:

А за счет чего?

Да ни за счёт чего - не даст ни один пассивный щуп полосу 500 МГц. И 250 - тоже. Да и 100 с трудом и искажениями. Ибо:

1. Уже на частотах ~30-50 МГц начинает существенно сказываться индуктивность кабеля. Её можно компенсировать, но до определенного предела.

2. Уже при частоте 10 МГц реактивное сопротивление входной ёмкости в 15 пФ составляет 1(один) кОм. А на 100 МГц - 100 Ом. Сравните это с 1 мегаомом высокоомного входа и сделайте выводы, куда потечёт ток. А заодно прикиньте, как повлияет это сопротивление на исследуемую цепь.

3. При частоте 100 МГц длина волны в кабеле (т.е. с учётом укорочения длины волны) составляет 2 метра. Т.е. даже полуметровый кабель на таких частотах уже является т.н. "длинной линией", что приводит к массе различных эффектов типа отражений сигнала от концов линии и т.п. Однако, что самое интересное, если длинную линию согласовать по сопротивлению с источником сигнала и/или нагрузкой (лучше всё-таки и с тем, и другим), то её индуктивность и ёмкость перестают влиять на передаваемый сигнал. Т.е., проще говоря, если сделать выходное сопротивление источника сигнала и входное сопротивление нагрузки равными волновому сопротивлению кабеля, то в идеальном случае этот кабель вообще не будет вносить искажения в сигнал, даже при большой длине.

Именно поэтому на частотах свыше 100 МГц используются активные пробники с входной ёмкостью ~1-3 пФ, передающие сигнал по согласованной линии (кабелю с заданным волновым сопротивлением) на согласованную нагрузку.

Вообще, исходить следует из параметров вашего осциллографа. У вас есть аппарат на 500 МГц? Или на 250? Если да, то тогда высокочастотный щуп вам необходим. Однако, все (ещё раз - все) такие аппараты имеют входное сопротивление 50 Ом, а потому шупы 1:10, рассчитанные на входное сопротивление 1 МОм, к ним категорически не подходят. А если у вас аппарат на 50 МГц или меньше, то нет смысла заморачиваться щупами на 250 МГц.

Изменено 2 октября, 2017 пользователем IlCF

[Vlad_SN]

Про длинные линии в курсе, спасибо.
У меня OWON SDS7102V - 100 МГц.
Input impedance 1MΩ±2%, in parallel with 10pF±5pF. Щупы комплектные T5100.

Почему я вообще задался этим вопросом. Мне нужно проверить один сигнал, на нем, в начале, есть непонятный всплеск длиной 2-3 нс противоположной полярности, которого по-идее быть не должно.
Вот ищу причину - не щуп ли вносит искажение. Или сам осциллограф. Хотел попробовать другой, более высокочастотный щуп, который с меньшей вероятностью будет чудить. Как-то так.

Может, думаю, входная емкость щупа заряжается и вносит искажение... Но вроде не должна. Будем думать.

Изменено 2 октября, 2017 пользователем Vlad_SN

[IlCF]

@Vlad_SN, щуп может вносить искажения. Точнее даже искажения может вносить система "входная ёмкость осциллографа - щуп - измеряемая цепь". Учитывая, что для импульсов 2-3 нс может начать "звенеть" и сам кабель, да и ёмкость 10-15 пФ уже очень сильно влияет, я бы предложил вам сделать вот такую штуку:

Схема её проста, обычный делитель. Разве что конденсатор приходится делать хитрым:

Конструкция вот такая:

Т.к. заявленная входная ёмкость вашего осциллографа порядка 10 пФ, суммарная ёмкость С1С2 должна быть порядка 1 пФ. Точно получить её, понятно, непросто. Можно сделать коэффициент деления не 10, а, скажем, 3 - тогда и ёмкость будет больше (резистор R1 тогда тоже нужно будет пересчитать).
С другой стороны, если вам нужно просто посмотреть наличие выброса, а не измерять, то можете вообще обойтись коротким проводком, подключенным ко входу осциллографа через конденсатор ~ 1 пФ

P.S. Только сейчас сообразил: время нарастания ПХ осциллографа с полосой 100 МГц составляет 3.5 нс. Так что уверенно говорить о фиксации таким осциллографом импульсов длиной 2-3 нс никак нельзя. Тем более, что осциллограф цифровой.

Изменено 2 октября, 2017 пользователем IlCF

[Vlad_SN]

19 минут назад, IlCF сказал:

можете вообще обойтись коротким проводком, подключенным ко входу осциллографа через конденсатор ~ 1 пФ

Я вот про это думал - на входе щупа, последовательно, включить конденсатор малой емкости, тогда входная емкость будет меньше 1 пФ. Но лучше, конечно, вообще убрать кабель щупа.

Вот такой положительный импульс. А по-идее, его быть не должно, кривая сразу должна идти в минус. Это я с импульсным высоковольтным генератором на MOSFET-ах играюсь.

[IlCF]

Длинный кабель, естественно, нужно убрать - индуктивность ещё никто не отменял. Что касается того, должен там быть выброс или не должен - это вопрос открытый. Как минимум, для этого нужно видеть схему того, где вы измеряете.

[Vlad_SN]

@IlCF , как думаете, реально ли сделать активный ВЧ щуп (на 500 МГц или даже 1 ГГц), который бы не требовал калибровки? Потому что калибровать нечем.

А если только покупать, то какой бы вы посоветовали?

Хочется иметь хороший щуп, не вносящий от себя искажений. Чтобы не грешить хотя бы на него.

[IlCF]

А что, вариант с моим делителем или одним конденсатором вам не подошёл? Или просто хочется что-то более постоянное и удобное (с длинным кабелем)?

[Vlad_SN]

Руки еще не дошли, сделаю такой.

А что скажете насчет вот этого: http://ru.farnell.com/tektronix/tpp1000/passive-probe-1ghz/dp/1856713?MER=sy-me-pd-mi-alte

[IlCF]

Скажу, что вряд ли вы его на обычный BNC-разъём натянете))) А если ближе к делу, то, когда написано полоса "500 МГц" при ёмкости 12.7 пФ и больше не приведено ни одного графика, ни одного условия измерения этой полосы, то возникает стойкое ощущение нае..лова. Нет, безусловно, при каких-то условиях он такую полосу выдаст. Например, по уровню -10 дБ, при мощном низкоимпедансном источнике тестового синусоидального сигнала. Ещё раз повторюсь - посчитайте реактивное сопротивление входной ёмкости 12.7 пФ на частоте хотя бы 100 МГц. Плюс паразитные индуктивности. Единственное, что в данных пробниках реализовано совершенно точно -  согласование кабеля. Достигается оно в пассивных пробниках "хитрой" схемотехникой и применением специального кабеля, но в деталях я не разбирался.

Вообще, по-моему, намного полезнее и интереснее самостоятельно сделать активный пробник. Например, вот вам тема для начала пути в этом направлении:

 

Изменено 3 октября, 2017 пользователем IlCF

[Vlad_SN]

Да, эту тему я видел. Там вроде сошлись на том, что делать самостоятельно ВЧ пробник на 1 ГГц смысла нет. Особенно, когда проверить его не на чем.

Буду что-то думать, не знаю...

P.S. Почему мне уведомления на почту не приходят при ответах в этой теме? Подписан, уведомления включены, оповещения разрешены, а письма на мыло нет.

[IlCF]

@Vlad_SN, не знаю, кто там и на чём сошёлся, да это и не важно. Важно то, что у вас осциллограф с полосой 100 МГц, а не 250 или 500. И пробник вам нужен такой, который выдаст  полосу 100 МГц с возможно меньшей неравномерностью, желательно - не более 1 дБ (а лучше 0.1 дБ, т.е. фактически линейную). Что касается проверки, то, если подумать, достаточная для любительских целей "поверка" делается очень просто: на один вход подаётся  прямоугольный сигнал через делитель, который я вам показывал выше, а на другой вход - через испытуемый измерительный пробник. Если форма сигналов неотличима, значит, полоса пропускания испытуемого пробника достаточна для неискажённой передачи подаваемого сигнала. Естественно, определяющую роль тут играют параметры этого самого сигнала - частота и особенно время нарастания/спада. Т.к. у вашего осциллографа время нарастания составляет 3.5 нс, то желательно стремиться именно к этому значению, а точнее даже - в несколько раз меньшему (порядка 1 нс). Фронты обычного микроконтроллера Atmega - примерно 7-10 нс. У интегральных кварцевых четырёхвыводных осцилляторов - несколько наносекунд. Так же ВЧ-сигналы с достаточно крутыми фронтами можно найти на материнской плате обычного компьютера.

[Петр Ч]

Здравствуйте.

Можете мне кто-нибудь пояснить за щупы? Я приобрел себе осциллограф ОМЛ-3М. В комплекте мне достался вот такой щуп:

Спойлер

Характеристики его неизвестны. Но думаю он некомплектный(самодельный). Достаточно его будет для измерений до 10МГц(ну как измерений, на такой частоте наверное только показометр). Реально что-то измерить этим осциллографом наверное можно на частотах до 5 МГц. Длинна одного периода частотой 5МГц по экрану осциллографа будет равна 10мм, а на частоте 10МГц - 5мм. Ну так вот, как можно понять, что щуп, с которым мне достался осциллограф способен работать на таких частотах? Я слышал, что на высоких частотах нужно проводить измерения с делителем. В моем осциллографе делителя нет, хотя на схеме он нарисован(кнопка 2-S1).

Спойлер

Если делитель необходим, то можно ли использовать китайский щуп Р6100

Характеристики щупа Р6100 :
Полоса пропускания: DC-6MHz DC-100MHz (фактически 80 МГц)
Норма затухания: 1: 10
Входное сопротивление: 1 м: 10 м
Входная мощность: 1X: 85pF-120pF 10X: 18,5 пФ-22,5 ПФ
Диапазон компенсации: 10 ПФ-30 ПФ
Время нарастания: менее 3,5 нс
Рабочее напряжение: 1x: менее В постоянного тока + Пик переменного тока 10X: менее В постоянного тока + Пик переменного тока
Длина кабеля: 120 см
Температурное действие: -10 Цельсия ~ + 50 Цельсия
Не работает: -20 по Цельсию ~ + 75 по Цельсию
Влажность: 5% (Относительная влажность)
Длина кабеля: 120 см

У осциллографа входное сопротивление усилителя 1МОм и емкость не более 40pF

В интернетах где-то читал, что компенсационная емкость щупа должна составлять 1/9 от входной емкости осциллографа. Если это так, то китайский щуп не подходит? Или можно в нем попробовать заменить компенсационную емкость?

[Alkarn]

У осциллографа полоса пропускания 5 МГц. На 10 МГц он что-то покажет, но весьма приблизительно, и вряд ли засинхронизируется. Тем шнурком, что у тебя в комплекте, хорошо смотреть УНЧ. Частоты в МГц можно посмотреть таким щупом:
 

и то какие-то низкоомные цепи, например, логические сигналы. Емкость щупа в режиме 1:10 будет порядка 10-20 пФ.

[Петр Ч]

13 часов назад, Alkarn сказал:

Емкость щупа в режиме 1:10 будет порядка 10-20 пФ.

А как выбирать емкость? Какой она должна быть, чтобы щуп был согласован со входом осциллографа?

[Lexter]

50 минут назад, Петр Ч сказал:

А как выбирать емкость?

Судя по этому вопросу, вы сами собрались делать щуп...
Там есть одна проблемка маленькая. Кабель щупа для мегаомного входа осциллографа - высокоомный. В нём центральный проводник - тонкий стальной проводок. Если у вас есть такой кабель, то конечно можно сделать. Без такого кабеля ничего приличного не получится.

Но проще купить нормальный готовый китайский щуп, предназначенный для осциллографов с входным сопротивлением 1 МОм. В полосе до 5 МГц любой откалибруется до ровной АЧХ имеющимся в нём подстроечником. Если собираетесь смотреть осциллографом высоковольтные цепи, например настраивать импульсные БП, то лучше сразу купить высоковольтный щуп до 600 В.
Как калибровать щуп при помощи встроенного в осциллограф генератора-калибратора легко найдёте, если не знаете.

В 18.01.2022 в 08:20, Петр Ч сказал:

можно ли использовать китайский щуп Р6100

Можно.

Изменено 19 января, 2022 пользователем Lexter

[Петр Ч]

2 часа назад, Lexter сказал:

Судя по этому вопросу, вы сами собрались делать щуп...

Пробегала такая мысля. Дело в том, что все люди говорят по разному. На данный момент у меня складывается мнение, что ничего стоящего за вменяемые деньги купить нельзя. Один вариант - собирать активный щуп.

Вы же говорите, что с моим осциллографом и китайский можно использовать.

У меня уже голова кругом идет... где правду найти? )))