Acoplamiento del osciloscopio y efectos sobre la señal medida

Tengo una comprensión básica de la configuración de acoplamiento en un osciloscopio, pero necesito ayuda para comprender lo que veo en el osciloscopio.

Tengo un generador de señal, con un conjunto de funciones arbitrarias, un pulso de 20 us ALTO con 80 us BAJO. La amplitud se establece en 10 V y el generador de señales me permite establecer entre -511 y +511 puntos para dar forma a la señal. Puse el primer punto en +511 (por 20 us) y el resto en 0 (por 80 us).

Cuando me conecto al osciloscopio para medir la señal, dependiendo del acoplamiento elegido obtengo diferentes salidas.

  • DC 1 MOhm, me muestra el pulso aproximadamente a 10 V de pico.
  • AC 1 MOhm, me muestra un pico similar de aproximadamente 10 V, pero desplazado hacia abajo -2 V.
  • DC 50 Ohm, me muestra aprox. Pulso pico de 5 V

Cuando conecto la salida del generador de señal a mi circuito (estoy usando la señal para controlar un MOSFET), si el acoplamiento de CC está ENCENDIDO en el osciloscopio, el voltaje no es lo suficientemente alto para encender mi MOSFET, pero si nosotros el acoplamiento DC 1 MOhm entonces funciona bien.

Me gustaría entender qué está pasando con las diferentes configuraciones de acoplamiento. En particular, por qué la señal se reduce aproximadamente a la mitad de 1 MOhm a 50 Ohm. ¿Y por qué afecta mi circuito de la manera que lo hace?

¿Y también se agradecería algún consejo, en términos de elección de acoplamiento, al querer realizar mediciones de señales y voltajes en partes de un circuito?

Respuestas (4)

El generador de señal tiene una impedancia de salida de 50 Ω , por lo que conectándolo a una entrada de osciloscopio con 50 Ω la impedancia le da la mitad de la señal a través de la entrada. Su generador de señal puede tener un 50 Ω selección de impedancia de salida que en realidad no cambia la impedancia de salida pero ofrece el doble de la amplitud establecida en previsión de un 50 Ω -carga terminada, cuando se selecciona esa opción.

Normalmente querrá usar alta impedancia (generalmente con una sonda 10x) en su osciloscopio para no perturbar las señales. La sonda 10x le dará 1/10 de carga en la señal. Normalmente, también querrá utilizar el acoplamiento de CC. La CA es útil cuando desea ver una pequeña señal sobre una gran polarización de CC (por ejemplo, ondulación en una fuente de alimentación). Cuando se establece en acoplamiento de CA, el valor promedio de la señal se convierte en cero, por lo que un pulso positivo de ciclo de trabajo pequeño estará ligeramente por debajo de cero cuando esté bajo y muy por encima de cero cuando esté alto.

Usarías el 50 Ω entrada de osciloscopio principalmente para señales de alta frecuencia donde se trata de una fuente que está destinada a terminar con 50 ohmios (y usaría 50 Ω cable coaxial para transmitir la señal, generalmente con conectores BNC en la mayoría de los osciloscopios).

Es posible que desee utilizar sondas x1 cuando su señal sea pequeña en relación con el ruido de fondo de su osciloscopio y pueda tolerar la carga adicional (normalmente algunas decenas de pF y 1M Ω ).

El modo de acoplamiento de CC muestra su señal tal como es. Cuando usa el acoplamiento de CA, la señal cambiará según el nivel de CC de su señal. Dado que su señal es de 10 voltios para 20 usec y 0 vols para 80 usec. su nivel de CC promedio es 1/5 * 10 + 4/5 * 0 o 2 voltios, que es lo que observó. Cuando usa la configuración de 50 ohmios en su alcance, su señal se reducirá a la mitad debido a la impedancia de salida de 50 ohmios de su generador que actúa como un divisor de voltaje. En general, debe utilizar el modo de acoplamiento 1M DC. El modo AC es útil cuando su señal tiene un componente DC grande y un componente AC relativamente pequeño. Este modo evitará que la señal salga de la pantalla cuando intente observar el componente de CA. El modo de 50 ohmios debe usarse cuando necesite terminar una fuente de 50 ohmios.

Parece que su generador de señal tiene una salida de 50 Ω, lo cual es común. Con la configuración de 50 Ω en su osciloscopio, está creando un divisor de voltaje de 2:1.

Por lo general, desea usar la impedancia de entrada más alta que pueda en su osciloscopio (sonda configurada en 10X) para que no cargue su circuito.

Configuración de alcance

  • CC - Acoplamiento directo - La entrada se alimenta directamente al osciloscopio.
  • CA - Acoplamiento alternativo - La entrada se pasa a través de un capacitor para eliminar cualquier componente de CC antes de alimentar al osciloscopio.

Dado que está alimentando un pulso en el osciloscopio acoplado a CA, esto explicará sus resultados desplazados.

Más fácil de ver si crea una onda sinusoidal con un desplazamiento del generador de funciones. DC mostrará la onda sinusoidal compensada. AC mostrará la onda sinusoidal a 0V.

Una onda cuadrada desplazada se verá bien en CC, pero el extremo posterior de cada pulso se desvanecerá en el acoplamiento de CA a medida que el condensador intenta filtrar lo que percibe como CC.

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Los ajustes de 1 MΩ y 50 Ω son para hacer coincidir el osciloscopio con el circuito objetivo.

Cualquier dispositivo de medición afectará el circuito que mide. El ajuste de alta impedancia de 1 MΩ permitirá que el osciloscopio tenga un impacto mínimo en el circuito que se está midiendo.

La configuración de 50 Ω es para igualar impedancias para conectar el osciloscopio a cargas de 50 Ω (cables coaxiales). En su caso, el generador de funciones de 50 Ω y el osciloscopio de 50 Ω forman un divisor de voltaje, por lo que la señal es la mitad o 5 V.