Я заинтересован в создании моих собственных дешевых (несколько одноразовых или постоянно прикрепленных к прототипам) зондов для моих осциллографов.

В сложных цепях и плотных печатных платах иногда может быть трудно подключить все эти (стандартные) зонды, контрольные точки могут быть недоступны, соединения могут вызывать большой импеданс заземления, искажающий сигналы и т. Д.

Решение, которое я придумала, заключается в том, чтобы припаять коаксиальный кабель к разъему BNC и припаять кабель непосредственно к «интересной» трассе на печатной плате, сделав более надежное соединение (без отсоединений, очень раздражающее), значительно меньшее заземление ведет. Постоянное подключение зонда приведет к созданию идеальной платы для макетирования / разработки, всегда обеспечивающей все сигналы, готовые для подключения к прицелу.

Как я могу сделать это? Сигналы могут находиться в диапазоне МГц (например, 10-30 МГц).

Я думал о стандартном 50-омном коаксиальном кабеле, есть что-нибудь лучше? Должен ли я прекратить это?

Для измерения 1:10, я думаю, достаточно простого делителя напряжения. Это правда?

Как насчет компенсации емкости? Как вообще уменьшить емкость зонда?

Что еще нужно помнить о пробах? Или любой другой способ достижения вышеуказанных целей?

Это вообще не очень хорошая идея. Вам гораздо лучше делать точки захвата для обычных зондов (конечно, предоставляя близкие точки захвата для наземного зажима).

Существует ряд проблем, большинство из которых вы на самом деле рассматривали - просто прямое коаксиальное соединение не является способом их решения.

Сигналы могут находиться в диапазоне МГц (например, 10-30 МГц).

Я думал о стандартном 50-омном коаксиальном кабеле, есть что-нибудь лучше?

Вот твоя первая проблема. Сигналы на частоте 30 МГц будут испытывать видимое ухудшение, если они подают на коаксиальный кабель, если коаксиальный кабель не завершен. Ваши сигналы будут распространяться в прицел, отражаться, затем снова отражаться и искажать сигнал прицела и т. Д. Хотя следует иметь в виду, что в зондах обычного прицела используется коаксиальный кабель с потерями, это не то, что вы будете успешно использовать без большого количества теория.

Должен ли я прекратить это?

О, абсолютно. Если вы это сделаете, вы получите отличные сигналы на прицеле. Мммм. Ну, конечно, есть небольшая проблема в управлении кабелем. Для кабеля с сопротивлением 50 Ом необходимо предоставить источник, который может успешно подключить 50 Ом. Это исключает все «нормальные» операционные усилители и все «нормальные» логические схемы. Это подразумевает серию высокоскоростных усилителей высокой мощности на вашей плате, которые используются только тогда, когда вы подключаете свой прицел к плате, и для большинства цепей это будет означать значительное увеличение рассеиваемой мощности - так что вам понадобятся источники питания большего размера. , Но продолжайте, во что бы то ни стало.

Для измерения 1:10, я думаю, достаточно простого делителя напряжения. Это правда?

Увы нет. Хотя это правда, что вы можете предоставить что-то вроде делителя 550/55 для получения номинального источника 50 Ом, при подключении к нагрузке 50 Ом вы получите деление примерно на 20. Ваша цепь увидит нагрузку около 600 Ом, что лучше, чем 50 Ом, но это все еще за пределами диапазона, с которым большинство цепей рады иметь дело.

Как насчет компенсации емкости? Как вообще уменьшить емкость зонда?

Это правда, что это работает для деления на 10 зондов, но только с коаксиальным кабелем с потерями. Возможно, вы испытаете искушение попробовать неопределенный коаксиальный кабель, но это будет иметь значительную емкость (например, 25 пф / фут для RG58) загрузки схемы.

Единственный «хороший» способ сделать то, что вы хотите, это, как я уже упоминал, установить 50-омный усилитель драйвера в каждой точке, которую вы хотите контролировать, а затем подключить кабель в диапазоне 50 Ом. И это, наверное, не очень хорошо.

Типичный зонд пассивной области выглядит примерно так (первое попадание в поиск картинок Google):

и каждая часть в нем спроектирована хорошо, часто с учетом многолетнего опыта. Конечно, вы можете делать свои собственные исследования, и это зависит от вашей реальной цели. Видишь только что-то? Конечно, возможно, легко и дешево. Обратите внимание на датчики Z0, например. Есть представление о том, как выглядит фактическая форма волны? Это теперь становится невероятно намного сложнее. Типичная полоса пропускания переключаемых зондов в положении 1X составляет 5–8 МГц, и даже самые лучшие инженерные решения не могут получить это намного выше, так что вы сможете с домашней установкой? Вряд ли.

Вот только два примера того, как современные высокопроизводительные пробники работают довольно сложно, если вы не купите запчасти:

• Кабель датчика не является строго коаксиальным, его внутренний проводник извит, и он имеет потери с сопротивлением 100-200 Ом на метр.
• Пластичный материал между наконечником и заземляющим кольцом не только точно изготовлен по размеру, но и является материалом с хорошо контролируемой диэлектрической проницаемостью, которая снижает емкость.

Позвольте мне показать вам несколько поисков картинок Google снова здесь:

Это импеданс в Ом против частоты сигнала для трех разных емкостей наконечника зонда. Как вы можете видеть, даже для уже очень низкого 5pf у вас все еще есть сотни Ом сопротивления вместо требуемых мегагом (на рынке есть пробники с <1pf, и их цена исчисляется многими тысячами, и на это есть причина) , Этот ответ должен быть выровнен, чтобы увидеть правильные формы волны.

Для получения дополнительной информации о датчиках области в видео форме, я рекомендую:

• Дейв Джонс (EEVblog) на 1x Зонды
• Боб Пиз и друзья о Scope Probes

Также хорошо читать эти

• Даг Фордс Тайный мир зондов
• Основы Tektronix Scope Probe
• Наконечники для зондов Agilent (особенно 2 и 8)

ТЛ; др

Ты можешь? Конечно, с достаточным количеством знаний вы можете, но, честно говоря, если бы у вас было это, вы бы не спрашивали здесь, не так ли?

Тебе следует? Скорее всего, нет, если только один вопрос, на который вы хотите ответить, это «Есть ли что-то», и в этом случае зонд домашнего приготовления Z0, вероятно, является одним из лучших. Если вы хотите получить некоторую точность осциллограмм, вы должны правильно охарактеризовать частотную характеристику зондов и выровнять ее так, чтобы в вашей осциллограмме не было или было минимальное искажение.

Если, с другой стороны, это для игры и изучения работы зондов, то это очень хорошая идея.

Если больше всего вас беспокоит доступность и присоединяемость контрольных точек с трассами с низкой индуктивностью, посмотрите видео Боба Пиза около 8:00.

Существует два основных типа пассивных пробников: пробники с низким импедансом и пробники с высоким импедансом.

Зонды с низким импедансом используются с входом оптического прицела, установленным в режим 50 Ом, и коаксиальной линией 50 Ом к оптическому прицелу. Затем у вас есть последовательный резистор на конце, чтобы дать ваш масштабный коэффициент (то есть 450 Ом для датчика x10). Преимущество этой установки в том, что она проста и хорошо работает на высоких частотах. Он обладает этими хорошими характеристиками, потому что он рассматривает кабель как правильную линию передачи, подающую согласованную нагрузку. Недостатком является то, что при низкой частоте нагрузка на тестируемое устройство больше, чем у датчика с высоким импедансом. Кроме того, некоторые дешевые прицелы не имеют опцию ввода 50 Ом, вы можете использовать внешний T-peice и терминатор, но это не так хорошо с точки зрения производительности.

Если ваши сигналы велики, возможно, вы захотите сделать 100-кратный зонд таким образом. Меньшая нагрузка на цепь, но, очевидно, хуже snr.

Для зондов с высоким импедансом у вас есть прицел на входное сопротивление 1 МОм. Таким образом, ваш последовательный резистор становится 9 МОм для датчика x10. Однако наличие резистора приведет к плохому поведению зонда. Чтобы получить датчик с хорошим поведением, вы должны добавить конденсатор через резистор, который в 9 раз меньше, чем суммарная емкость вашего прицела и коаксиального кабеля (теперь мы воспринимаем кабель как конденсатор, а не как передачу линия, это работает нормально, пока наш кабель намного короче, чем длина волны). Часто переменный конденсатор используется, так как прогнозировать паразитную емкость сложно. С ростом частоты создание хороших высокоимпедансных датчиков становится все труднее, что требует дополнительных хитростей, таких как специальные кабели с потерями, упомянутые в других ответах.

Физическое построение высокопроизводительного пассивного зонда непросто, потому что вам нужно достичь чрезвычайно малой паразитной емкости, чтобы делитель напряжения работал правильно (создавал плоский отклик) в широком диапазоне частот. Даже коаксиальный кабель, соединяющий зонд с осциллографом, сложен, если вы дадите ему сколько-нибудь значительную длину. Это делает очень трудным создание пассивного датчика, который не сильно нагружает цепь.

Если это имеет значение для вас, то я предлагаю вам попробовать активный датчик, для которого вы сможете настроить выходное сопротивление 50 Ом для прямого подключения к осциллографу. Вы можете найти широкополосные операционные усилители с FET-входом, которые имеют относительно небольшую входную емкость, например THS4631 , который имеет 1 ГОм || Входное сопротивление 3,9 пФ. Должно быть более практичным сделать широкополосный делитель напряжения локальным по отношению к операционному усилителю, чем создать пассивный пробник с емкостью всего несколько пФ.

Недостаток в том, что это тоже не совсем тривиально, и вы можете не рассматривать такие пробники как одноразовые, поскольку операционные усилители стоят по несколько долларов каждый плюс стоимость печатных плат. Вот хороший пример дизайна Rocketmagnet , который показывает, что может быть вовлечено. Односторонний пробник может быть немного проще, хотя в зависимости от ваших требований вам может потребоваться более одного операционного усилителя. Если вы можете обойтись без минимума одного или двух операционных усилителей и делителя напряжения, то потенциально вы можете построить его на куске медной платы и оставить подключенным к цепи для проверки. Стоит ли это усилий и затрат каждый раз, конечно, решать вам.