Saya tertarik untuk membuat probe saya sendiri murah (agak sekali pakai, atau terpasang secara permanen) untuk osiloskop saya.

Dalam sirkuit yang kompleks, dan PCB padat kadang-kadang mungkin sulit untuk melampirkan semua probe (standar) ini, titik uji mungkin tidak tersedia, koneksi dapat menyebabkan impedansi ground yang besar mendistorsi sinyal, dll ...

Solusi saya datang dengan itu untuk solder beberapa kabel koaksial ke konektor BNC, dan solder kabel langsung ke jejak "menarik" pada PCB, membuat koneksi yang lebih kuat (tidak ada kait untuk dilepas, sangat menjengkelkan), landasan yang jauh lebih kecil mengarah. Melampirkan probe secara permanen akan menghasilkan papan prototyping / pengembangan yang sempurna, selalu menyediakan semua sinyal, siap dihubungkan ke ruang lingkup.

Bagaimana saya bisa mencapai ini? Sinyal mungkin berada dalam jangkauan MHz (misalnya 10-30MHz).

Saya sedang memikirkan kabel koaksial standar 50-ohm, adakah yang lebih baik? Haruskah saya menghentikannya?

Untuk 1:10 probing I hal pembagi tegangan sederhana sudah cukup. Benarkah?

Bagaimana dengan kompensasi kapasitansi? Bagaimana cara umumnya mengurangi kapasitansi probe?

Ada lagi yang perlu diingat, tentang probe? Atau cara lain untuk mencapai tujuan di atas?

Ini umumnya bukan ide bagus. Anda jauh lebih baik membuat poin ambil untuk probe lingkup reguler (pastikan untuk memberikan poin ambil terdekat untuk klip ground, tentu saja).

Ada sejumlah masalah, yang sebagian besar sudah Anda pertimbangkan - hanya saja koneksi coax langsung bukan cara untuk mengatasinya.

Sinyal mungkin berada dalam jangkauan MHz (misalnya 10-30MHz).

Saya sedang memikirkan kabel koaksial standar 50-ohm, adakah yang lebih baik?

Inilah masalah pertama Anda. Sinyal 30 MHz akan mengalami degradasi yang terlihat jika mereka memakan panjang coax, kecuali coax tersebut dihentikan. Sinyal Anda akan merambat ke ruang lingkup, dipantulkan, kemudian dipantulkan lagi dan mendistorsi sinyal ruang lingkup, dll. Meskipun perlu diingat bahwa penyelidikan ruang lingkup biasa menggunakan lossy coax, ini bukan sesuatu yang akan Anda gunakan dengan sukses tanpa banyak teori.

Haruskah saya menghentikannya?

Oh, tentu saja. Jika Anda melakukannya, Anda akan mendapatkan sinyal yang sangat baik di ruang lingkup. Ummm. Nah, ada masalah kecil mengemudikan kabel, tentu saja. Untuk kabel 50 ohm, Anda perlu menyediakan sumber yang dapat berhasil mendorong 50 ohm. Ini mengesampingkan semua op amp "normal" dan semua sirkuit logika "normal". Ini menyiratkan serangkaian amplifier berkecepatan tinggi dan berkekuatan tinggi di papan Anda yang hanya digunakan ketika Anda menghubungkan ruang lingkup Anda ke papan, dan untuk sebagian besar rangkaian akan mewakili peningkatan disipasi daya yang cukup besar - sehingga Anda akan membutuhkan pasokan daya yang lebih besar . Tapi silakan, dengan segala cara.

Untuk 1:10 probing I hal pembagi tegangan sederhana sudah cukup. Benarkah?

Sayangnya, tidak. Meskipun benar bahwa Anda dapat memberikan sesuatu seperti pembagi 550/55 untuk menghasilkan sumber nominal 50 ohm, ketika terhubung ke beban 50 ohm Anda akan mendapatkan sekitar satu pembagian dengan 20. Rangkaian Anda akan melihat sekitar 600 ohm memuat, yang merupakan lebih baik dari 50 ohm, tapi masih di luar rentang sirkuit yang senang ditangani.

Bagaimana dengan kompensasi kapasitansi? Bagaimana cara umumnya mengurangi kapasitansi probe?

Memang benar ini berfungsi untuk membagi dengan 10 probe, tetapi hanya dengan lossy coax. Anda mungkin tergoda untuk mencoba coax yang tidak tertembus, tetapi ini akan memiliki kapasitansi yang cukup besar (biasanya 25 pf / ft untuk RG58, misalnya) memuat rangkaian.

Satu-satunya cara "baik" untuk melakukan apa yang Anda inginkan adalah, seperti yang telah saya sebutkan, instal amp driver 50-ohm di setiap titik yang ingin Anda pantau, kemudian akhiri kabel pada ruang lingkup dengan 50 ohm. Dan itu mungkin tidak terlalu baik.

Probe lingkup tipikal pasif terlihat sedikit seperti ini (hit pencarian gambar google pertama):

dan setiap bagian di dalamnya direkayasa dengan baik, seringkali dengan pengalaman puluhan tahun dalam pikiran. Tentu saja Anda dapat melakukan penyelidikan sendiri, dan itu tergantung pada apa tujuan sebenarnya Anda. Melihat sesuatu? Tentunya mungkin, mudah dan murah. Carilah probe Z0 misalnya. Punya gagasan tentang bagaimana bentuk gelombang yang sebenarnya? Ini sekarang menjadi jauh lebih sulit. Bandwidth umum dari probe switchable dalam posisi 1X adalah 5-8MHz dan bahkan teknik terbaik tidak bisa mendapatkan ini jauh lebih tinggi, jadi apakah Anda akan dapat dengan pengaturan rumah Anda? Tidak sepertinya.

Berikut adalah dua contoh hal yang dilakukan dalam probe kinerja tinggi modern yang cukup sulit untuk ditiru di rumah, kecuali jika Anda membeli komponen:

• kabel probe tidak sepenuhnya membujuk, konduktor dalamnya berkerut dan lossy dengan resistensi 100-200Ω per meter.
• Bahan platicy antara ujung dan cincin tanah tidak hanya diproduksi sesuai ukuran, tetapi merupakan bahan dengan konstanta dielektrik yang terkontrol dengan baik untuk menjaga kapasitansi tetap rendah.

Biarkan saya menunjukkan kepada Anda beberapa pencarian gambar google hit di sini lagi:

Ini adalah impedansi dalam Ohm vs frekuensi sinyal untuk tiga kapasitansi ujung probe yang berbeda. Seperti yang Anda lihat, bahkan untuk 5pf yang sudah sangat rendah Anda masih memiliki ratusan Ohm impedansi daripada Megaohms yang diinginkan (Ada probe dengan <1pf di pasaran, dan harganya ada dalam ribuan, dan itu ada alasannya) . Respons ini harus diratakan untuk melihat bentuk gelombang yang tepat.

Untuk informasi lebih lanjut tentang probe lingkup dalam bentuk video, saya sarankan:

• Dave Jones (EEVblog) pada 1x Probe
• Bob Pease dan teman-teman tentang Probe Lingkup

Juga bacaan yang bagus adalah ini

• Doug Fords Rahasia dunia penyelidikan
• Dasar-dasar Tektronix Scope Probe
• Kiat menyelidik lingkup Agilent (terutama 2 dan 8)

tl; dr

Bisakah kamu? Tentu saja dengan pengetahuan yang cukup yang Anda bisa, tetapi sejujurnya, jika Anda memiliki itu, Anda tidak akan bertanya di sini, bukan?

Seharusnya kamu? Kemungkinan besar tidak, kecuali satu-satunya pertanyaan yang ingin Anda jawab adalah "Apakah ada sesuatu" dalam hal ini sebuah rumor buatan rumah Z0 mungkin merupakan yang terbaik. Jika Anda menginginkan beberapa bentuk gelombang yang presisi, Anda harus mengkarakterisasi respons frekuensi probe dengan benar dan meratakannya sehingga tidak ada distorsi minimal atau minimal dalam bentuk gelombang Anda.

Jika di sisi lain ini untuk bermain dan belajar tentang bagaimana probe lingkup bekerja, maka ini adalah ide yang sangat bagus untuk dilakukan.

Jika hal yang paling Anda khawatirkan adalah keterjangkauan dan keterikatan titik uji dengan jalur induktansi rendah, tonton video Bob Pease sekitar pukul 8:00 in.

Ada dua tipe dasar probe pasif, probe impedansi rendah dan probe impedansi tinggi.

Probe impedansi rendah digunakan dengan input lingkup diatur ke mode 50 ohm dan garis coax 50 ohm ke ruang lingkup. Anda kemudian memiliki resistor seri di ujungnya untuk memberikan faktor skala Anda (yaitu 450 ohm untuk penyelidikan x10). Keuntungan dari pengaturan ini adalah sederhana dan bekerja dengan baik pada frekuensi tinggi. Ini memiliki karakteristik yang bagus karena memperlakukan kabel sebagai saluran transmisi yang tepat yang menyalurkan beban yang sesuai. Kelemahannya adalah pada frekuensi rendah itu memuat ke bawah perangkat yang diuji lebih dari probe impedansi tinggi. Juga beberapa lingkup murah tidak memiliki opsi input 50 ohm, Anda dapat menggunakan eksternal T-suatu bagian dan terminator tetapi itu tidak sebaik kinerja bijaksana.

Jika sinyal Anda besar maka Anda mungkin ingin mempertimbangkan membuat probe 100x dengan cara ini. Lebih sedikit beban di sirkuit tetapi jelas snr lebih buruk.

Untuk probe impedansi tinggi Anda memiliki ruang lingkup pada impedansi input 1 megohm. Jadi resistor seri Anda menjadi 9 megohms untuk probe x10. Namun hanya dengan memiliki resistor akan menghasilkan probe berperilaku buruk. Untuk mendapatkan probe yang berperilaku baik, Anda perlu menambahkan kapasitor di resistor Anda yang 9 kali lebih kecil dari kapasitansi gabungan dari input lingkup Anda dan kabel koaksial Anda (kami sekarang memperlakukan kabel seperti kapasitor daripada memperlakukannya seperti transmisi line, ini berfungsi ok asalkan kabel kami jauh lebih pendek dari panjang gelombang). Seringkali kapasitor variabel digunakan sebagai prediksi kapasitansi liar sulit. Ketika frekuensi naik membuat probe impedansi tinggi menjadi lebih sulit, membutuhkan trik tambahan seperti kabel lossy khusus yang disebutkan dalam jawaban lain.

Konstruksi fisik dari probe pasif berkinerja tinggi tidak mudah karena Anda harus mencapai kapasitansi parasit yang sangat kecil agar pembagi tegangan dapat berfungsi dengan baik (menghasilkan respons datar) melalui berbagai frekuensi. Bahkan kabel koaksial yang menghubungkan probe ke osiloskop sulit, jika Anda memberikan panjang yang signifikan. Ini membuatnya sangat menantang untuk membangun probe pasif yang tidak memuat rangkaian dengan kuat.

Jika ini penting bagi Anda, maka saya mengusulkan agar Anda mencoba penyelidikan aktif, yang Anda dapat mengatur impedansi keluaran 50 ohm untuk koneksi langsung ke osiloskop. Anda dapat menemukan opamp input FET wideband yang memiliki kapasitansi input yang relatif kecil, seperti THS4631 , yang memiliki 1 GOhm || 3,9 pF impedansi input. Seharusnya lebih praktis untuk membuat pembagi tegangan pita lebar lokal ke opamp daripada membangun probe pasif dengan hanya beberapa pF kapasitansi.

Kekurangannya adalah ini juga tidak sepele, dan Anda mungkin tidak ingin memperlakukan probe seperti sekali pakai karena opamps masing-masing menghabiskan biaya beberapa dolar, ditambah biaya PCB. Berikut adalah contoh desain Rocketmagnet yang bagus , yang menunjukkan apa yang bisa terlibat. Probe dengan ujung tunggal bisa sedikit lebih sederhana, meskipun tergantung pada kebutuhan Anda, Anda mungkin masih membutuhkan lebih dari satu opamp. Jika Anda bisa lolos dengan minimal satu atau dua opamps dan pembagi tegangan, maka berpotensi Anda bisa membangunnya di atas selembar papan berlapis tembaga dan membiarkannya menempel pada rangkaian yang akan diperiksa. Apakah ini sepadan dengan usaha dan biaya setiap kali, tentu saja, terserah Anda.