示波器上的输入电容是什么意思?

电器工程 示波器
2022-01-10 06:43:01

我的示波器额定:1Mohm || 12pF。这是一个 100 MHz 的示波器。但是,我不明白电容的意义。如果我将探头设置为 10X(它是可切换的),那么它会串联插入 9Mohm。现在我们已经创建了一个具有 -3dB 断点的 RC 滤波器:~1.473 kHz,然而,我使用 10X 探头获得了更高的带宽,而且我当然没有获得 1.4 kHz 的带宽限制器!我错过了什么?

另外,我正在电路模拟器上模拟电路。在没有探头电阻的情况下,一个 10pF 电容在 100 MHz 时传导 1A,与 1 Mohm 阻抗相比,这将是巨大的负载。

2个回答

与几乎所有真实电路一样,示波器输入具有寄生电容。无论您通过良好的设计使它变得多么小,它仍然会影响 RF 信号采集,除了可能直接在示波器输入端定义的 50 Ω 连接和衰减,在这种情况下,使用您问题中的数字 -

$$f_{-3dB} = \frac{1}{2\pi \cdot R_{in,\ scope} \cdot C_{in,\ scope}} = \frac{1}{2\pi \cdot 50 \ ;\欧米茄 \cdot 12 \;pF} = 256 \;MHz $$

甚至更高,如果我们让示波器的输入阻抗 C in,示波器更小。

但是,通常我们不希望使用定义的 50 Ω 连接加载被测电路,因为大多数被测电路将具有除 50 Ω 之外的任何阻抗(就像您的信号发生器的输出一样,因为它是专门为阻抗匹配而设计的50 Ω 系统)。那么不能消除的电容有什么办法呢?选择它是为了在探头和示波器组合中巧妙地使用它实际上,它非常聪明,以至于任何可能由探头电缆和连接中的其他东西引起的未知电容都可以像示波器的输入电容一样得到补偿,并且对于大多数实际测量应用情况来说,所有这些都变得无关紧要。

1:10 探头有一个 9 MΩ 的内部电阻器一个并联的 [1/9 * C in, 范围]的内部电容器。

它是可调节的,因为探头不知道它所连接的特定示波器的确切电容。

适当调整探头中的电容器后,您不仅有一个用于信号直流部分的电阻分压器(探头为 9 MΩ,示波器为 1 MΩ),而且还有一个用于高频交流部分的电容分压器信号(探头为 1.33 pF,示波器为 12 pF,使用您的数字),并且组合在高达或超过 500 MHz 时工作得很好。

此外,您还可以获得在探测时在电路中插入的不是 1 MΩ 和 12 pF,而是 9 MΩ + 1 MΩ = 10 MΩ 和 [12 pF 和 (12 pF / 9) 的串联等效值] = 1.2 pF 的优势

在此处输入图像描述

图片来源链接:这里。

链接中的图片没有显示并且到目前为止我们忽略的是探头电缆的电容,这只会增加示波器输入端的电容,并且还可以在转动探头中的可变电容时进行补偿.

使用 1:10 探头,探头的小电容与示波器的较大输入电容串联。总电容(约 1.2 pF)与您正在探测的电路点并联。将示波器直接连接到电路,例如仅使用直 BNC 电缆,您确实将示波器的整个输入电容与您正在测量的电容并联 - 可能会加载您的被测电路,以至于它不再工作在被测量时。充其量,它可能仍能以某种方式工作,但示波器上的图片显示的结果与被测电路中的真实波形相去甚远。

可以构建具有更小输入电容的示波器 - 但是,没有办法在探头尖端附近使用小型可变电容器来补偿探头的电缆电容。毕竟,示波器输入端的 12 pF 是故意放在那里的,目的是让示波器与一个好的探头一起工作。

最后一点:使用 1:100 探头,您的电路负载更少。如果没有尖端电容非常小的有源探头,则可以使用 1:100 探头,以防即使 1.2 pF 对您的电路造成太大负载 - 只要信号足够大,您仍然可以看到之后的东西探头的 1:100 衰减。

假设您正在通过谐振并联调谐电路检查 100 MHz 信号。12 pF 会显着影响测量的准确性,因为与线圈上的电容相比,它会很大,并且会使电路失谐。