¿Circuito de sonda para medir voltaje más alto en el osciloscopio?

Bien, para responder a mi propia pregunta... A pesar de lo que se muestra en los esquemas, a pesar de que R4 en realidad es una resistencia de 2M que está soldada en la placa, la impedancia de entrada del osciloscopio DSO138 es de 1 megaohmio (en todos los rangos, 1V, 0,1 V y 10 mV). ¿Extraño? Sí, y no tengo una respuesta para eso.

Empecé obteniendo ~18 megaohmios de resistencias y cuatro condensadores de 47p en serie e hice una sonda (completa con portalápices y todo) y me di cuenta de que se había convertido en una sonda cercana a 20x (compensada con un condensador de 150p en el conector BNC para dar una salida cuadrada con la frecuencia de prueba de 1 KHz). La atenuación fue mayor en CC (alrededor de 20x) que a 50 Hz (alrededor de 18x) o 1 KHz (alrededor de 16x).

A continuación, obtuve 9 megas de resistencias, medidas con precisión con el multímetro. Conecté siete tapas de 100p en serie y las conecté en paralelo a las resistencias. La lectura es casi exactamente 10x en DC y el pulso de prueba de 1KHz. Apenas se requiere compensación.

Las tapas se requieren en cualquier otro lugar que no sea DC. Incluso a 50 Hz, la salida se distorsionaba sin límites, casi una onda triangular. Por lo tanto, no es posible medir el voltaje ni hacer nada útil con solo un divisor de resistencia, incluso a 50 Hz.

Consejos: los condensadores SMD de cerámica se agrietan fácilmente. No sobrecaliente ni aplique presión debido a la flexión de la placa (utilicé una PCB delgada de 5 mm x 40 mm). Mejor para conectar la cadena de tapas con cables flexibles en ambos extremos. Se requieren un montón de tapas y algunas resistencias en serie para aumentar la clasificación de voltaje. Las resistencias de orificio pasante de 1/4 W tienen una capacidad nominal de 250 V, las tapas tienen una capacidad nominal de 50 V. Usé 4 resistencias y 4 tapas para el 20x, por lo que es un máximo de 200Vpp. 4 resistencias y 7 tapas en el 10x, me da un máximo de 350Vpp. Es mejor usar un margen de seguridad y no ir al límite, especialmente en frecuencias más bajas.

La simulación de especias no coincide exactamente con los resultados reales debido a los cambios de capacitancia en los condensadores, así como a la construcción (y el cable coaxial). Estimo que la impedancia DSO138 es de 1Meg y la capacitancia de entrada <100pF.

Debería ir y comprar una sonda de alcance 10: 1, preferiblemente para el alcance que tiene. Como puede ver, la impedancia de entrada de su alcance es bastante compleja, por lo que tener un divisor de voltaje coincidente puede ser un desafío. Para algunas ideas, mira esta respuesta.

Pero si su fuente tiene una impedancia bastante pequeña y el rango de frecuencia esperado está por debajo de unos pocos kHz, un simple divisor de voltaje de 90 kOhm a 10 kOhm hará el trabajo.

Solo necesita asegurarse de que la bobina secundaria de su transformador no esté conectada a ninguna CA y esté flotando.

Esta es una sonda 10x común ( https://www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/Typical_schematic_for_X10_Passive_Probe.jpg ). Es un divisor de voltaje RC que usa una resistencia/condensador de oscopia interna como parte del circuito.

Aquí hay algo de teoría detrás del diseño de la sonda para manejar rangos de frecuencias:

• http://emcesd.com/1ghzprob.htm
• http://www.repairfaq.org/sam/hvprobe.htm
• http://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm

Del sitio hvprobe.htm:

Una parte significativa del esfuerzo de diseño (y el costo) de las sondas de alto voltaje se ocupa del problema de cómo pasar sin problemas de un divisor resistivo en bajas frecuencias a un divisor capacitivo en altas frecuencias, manteniendo un valor de atenuación constante en frecuencias medias. . Esto no es fácil. Considere, por ejemplo, que claramente se necesita un blindaje general y debe evitar adecuadamente que el extremo Z alto de la sonda actúe simplemente como una antena (¡como lo hacen algunas sondas HV! Es decir, conecte a tierra la punta de la sonda y aúnver señales grandes en la salida). Este escudo actúa como una capacitancia a tierra para la resistencia HV, enrutando parte de la corriente de alta frecuencia que se supone que va a la salida, a tierra. ¡Por lo tanto, en alguna frecuencia media hay una caída! Esto se resuelve de varias maneras: con protectores conectados a la punta de la sonda (pero dentro de la tierra), condensadores que pasan por alto la resistencia, construcción de resistencia especial, etc. La mayoría de las soluciones pueden causar fácilmente una región con una joroba de respuesta, así como una chapuzón, o incluso ambos. Por cierto, estos problemas son mucho más difíciles si uno busca hacer una sonda con una carga capacitiva muy baja y una respuesta de alta frecuencia.