تجزیه و تحلیل اصولی پروب های غیرفعال اسیلوسکوپ

تجزیه و تحلیل اصولی پروب های غیرفعال اسیلوسکوپ

مهندسان معمولاً 10 برابر پروب ولتاژ غیرفعال Rp (9MΩ) استفاده می کنند و Cp در نوک پروب قرار دارد، Rp برای امپدانس ورودی پروب، Cp برای ظرفیت ورودی پروب، R1 (1MΩ) نشان دهنده امپدانس ورودی اسیلوسکوپ است، C1 نشان دهنده امپدانس ورودی اسیلوسکوپ است. ظرفیت ورودی اسیلوسکوپ و ظرفیت معادل کابل کواکسیال و همچنین ظرفیت جعبه جبران پروب ترکیبی از مقادیر. برای اندازه گیری دقیق، دو ثابت زمانی RC (RpCp و R1C1) باید برابر باشند. هرگونه عدم تعادل باعث ایجاد اعوجاج در شکل موج اندازه گیری شده می شود و هرگز باعث اندازه گیری نادرست برخی از پارامترها مانند زمان افزایش و دامنه نمی شود. بنابراین لازم است قبل از اندازه گیری کار پروب اسیلوسکوپ کالیبره شود تا از صحت نتایج اندازه گیری اطمینان حاصل شود. از مدل سیگنال پروب می‌توان تحلیل کرد که برای اندازه‌گیری DC سیگنال، ظرفیت ورودی Cp و C1 معادل یک مدار باز است. سیگنال به Rp و R1 تقسیم می شود و ورودی اسیلوسکوپ نهایی این است: Vout=[R1/Rp+R1]*Vin=1/10*Vin

اسیلوسکوپ سیگنال ورودی به اسیلوسکوپ تا 1/10 سیگنال ورودی که باید اندازه گیری شود ضعیف می شود. برای سیگنال های ورودی فرکانس بالاتر، اثر راکتانس خازنی روی سیگنال بیشتر از امپدانس خواهد بود. به عنوان مثال، یک پروب ولتاژ غیرفعال استاندارد 1MΩ ~ 10pF، فرکانس سیگنال ورودی 100 مگاهرتز، در این زمان، امپدانس خازنی ورودی پروب Xc (Cp)=1 / (2 × π × f × C) {{7 }}Ω، امپدانس خازنی بسیار کوچکتر از امپدانس پروب 9MΩ است، جریان سیگنال از طریق ظرفیت ورودی ارائه شده توسط مدار کم مقاومت بیشتر خواهد بود، مدار مقاومت بالا امپدانس 9MΩ معادل بای پس است. همچنین می تواند به عنوان اتصال موازی 159Ω و 9MΩ پس از امپدانس معادل 159Ω درک شود. در این زمان، ورودی واقعی به دامنه سیگنال اسیلوسکوپ (AC / فرکانس بالا) با ظرفیت ورودی پروب و همچنین نسبت ظرفیت کل حلقه تعیین می شود، معادل: Vout=[Cp/Cp+C1]*Vin

به طور معمول، یک کابل پروب غیرفعال دارای بار خازنی 8-10pF/foot (1 فوت=12اینچ اینچ=0.3048 متر) و زمان افزایش 1.5nS/foot است. برای یک کابل 6 فوت، ظرفیت خازنی 60 pF، به علاوه ظرفیت ورودی 20 pF یک اسیلوسکوپ معمولی و مقداری سرگردان، تقریباً 90 pF یا بیشتر وجود دارد. با توجه به تقسیم ولتاژ 1:10، ظرفیت ورودی پروب باید حدود 10 pF باشد تا مشخصه Vout/Vin{14}}[10/10+90]{17}}/10 تضعیف ورودی را برآورده کند. با ضریب 10. با در نظر گرفتن ظرفیت پروب و کابل برخی از خطاها، نیاز به استفاده از جعبه خازن جبران پروب برای انجام جبران مدار، به دلیل خطا، ظرفیت ورودی پروب ولتاژ غیرفعال معمولاً بین 8 ~ 12 pF است. . در حال حاضر مدل بار ورودی پروب 10 برابر ولتاژ منفعل به طور کلی ظرفیت ورودی 8 ~ 12 pF، مقاومت ورودی 9M اهم است.