Cosa significa capacità di input su un oscilloscopio?

Il mio oscilloscopio è classificato: 1Mohm || 12pF. È un oscilloscopio da 100 MHz. Tuttavia, non capisco il punto della capacità. Se imposto la mia sonda su 10X (è commutabile), inserisce 9Mohm in serie. Ora abbiamo creato un filtro RC con un punto di interruzione di -3dB di: ~ 1.473 kHz, eppure ottengo una larghezza di banda maggiore con sonde 10X e certamente non ho un limitatore di larghezza di banda di 1,4 kHz! Cosa mi sto perdendo?

Inoltre, simulavo il circuito su un simulatore di circuito. Senza resistenza della sonda, un cappuccio da 10pF conduce 1A a 100 MHz, il che sarebbe un carico massiccio rispetto all'impedenza di 1 Mohm.

Come praticamente tutti i circuiti reali, gli ingressi dell'oscilloscopio hanno una capacità parassita. Non importa quanto piccolo sia stato realizzato con un buon design, influirebbe comunque sull'acquisizione del segnale RF, tranne forse per una connessione 50 attenuata definita e l'attenuazione direttamente all'ingresso dell'oscilloscopio, nel qual caso, con i numeri della tua domanda -

O ancora più alto, se si volesse ridurre l'impedenza di ingresso dell'oscilloscopio C _{in, l'oscilloscopio} sarebbe più piccolo.

Di solito, tuttavia, non vogliamo caricare il circuito in prova con una connessione definita da 50 Ω perché la maggior parte dei circuiti in prova avrà un'impedenza ma 50 Ω (come farebbe l'uscita del generatore di segnali, poiché è specificamente progettata per adattamento dell'impedenza Sistemi da 50 Ω). Quindi cosa si può fare con una capacità che non può essere eliminata? È stato scelto per usarlo in modo intelligente nella combinazione sonda-ambito . Così intelligente, in realtà, che qualsiasi capacità sconosciuta che può essere causata dai cavi della sonda e altre cose nella connessione può essere compensata proprio come la capacità di ingresso dell'oscilloscopio e tutti diventano irrilevanti per la maggior parte dei casi di applicazioni pratiche di misurazione.

La sonda 1:10 ha una resistenza interna di 9 MΩ e , in parallelo, un condensatore interno di [1/9 * C _{in, scope} ].

È regolabile perché la sonda non conosce l'esatta capacità del particolare ambito a cui è collegata.

Con il condensatore nella sonda correttamente regolato, non hai solo un divisore resistivo per la parte CC del segnale (9 MΩ sulla sonda contro 1 MΩ nell'ambito), ma anche un divisore capacitivo per la parte CA ad alta frequenza del segnale (1,33 pF sulla sonda contro 12 pF nell'ambito, usando i numeri) e la combinazione funziona magnificamente fino o oltre, diciamo, a 500 MHz.

Inoltre, ottieni il vantaggio di non inserire 1 MΩ e 12 pF nel tuo circuito durante il sondaggio, ma 9 MΩ + 1 MΩ = 10 MΩ e [l'equivalente in serie di 12 pF e (12 pF / 9)] = 1.2 pF

Link alla fonte dell'immagine: qui.

Ciò che l'immagine nel collegamento non mostra e ciò che finora abbiamo trascurato è la capacità del cavo della sonda, questo si aggiungerebbe alla capacità all'ingresso dell'oscilloscopio e può anche essere compensato quando si gira il cappuccio variabile nella sonda .

Utilizzando una sonda 1:10, la capacità ridotta della sonda è in serie con la capacità di ingresso maggiore dell'oscilloscopio. La capacità totale (circa 1,2 pF) è parallela al punto del circuito che si sta sondando. Collegando l'oscilloscopio direttamente al circuito, ad es. Solo con un cavo BNC dritto, si sta effettivamente mettendo l'intera capacità di ingresso dell'oscilloscopio in parallelo a ciò che si sta misurando - forse caricando il circuito in prova così tanto che non funzionerà più mentre viene misurato. Nella migliore delle ipotesi, potrebbe comunque funzionare in qualche modo, ma l'immagine sull'oscilloscopio mostrerà risultati lontani dalle forme d'onda reali nel circuito in prova.

Sarebbe possibile costruire oscilloscopi con una capacità di ingresso molto più piccola - ma poi, non ci sarebbe modo di compensare la capacità del cavo della sonda con un piccolo condensatore variabile vicino alla punta della sonda. Dopotutto, i 12 pF all'ingresso dell'oscilloscopio sono stati messi lì apposta , per far funzionare l'oscilloscopio insieme a una buona sonda.

Un'ultima nota: utilizzando le sonde 1: 100, si carica il circuito ancora meno. In mancanza di una sonda attiva con una capacità molto piccola sulla punta, una sonda 1: 100 può essere utilizzata nei casi in cui anche 1,2 pF sarebbe un carico eccessivo sul circuito, a condizione che il segnale sia abbastanza grande da vedere ancora qualcosa dopo l'attenuazione 1: 100 della sonda.

Supponiamo che stiate controllando un segnale a 100 MHz attraverso un circuito sintonizzato parallelo risonante. Il 12 pF influenzerebbe considerevolmente l'accuratezza della misurazione, poiché sarebbe grande rispetto alla capacità attraverso la bobina e farebbe detune il circuito.