¿Por qué agregar un condensador a una sonda de osciloscopio pasivo 10x?

Estoy tratando de comprender la impedancia de entrada y su circuito de una sonda 10x de osciloscopio pasivo simple. Al leer Impedancia de entrada de un osciloscopio y el video EEVblog n.° 453: Revelación de los misterios de las sondas de osciloscopio x1 , no entiendo por qué agregamos estos capacitores en el circuito de la sonda y complicamos más las cosas. El punto es agregar suficiente impedancia a una sonda pasiva para minimizar el efecto de carga del circuito que se está midiendo. Una resistencia lo suficientemente grande funcionará y, con solo resistencias, el divisor de voltaje funciona de la misma manera tanto para la fuente AD como para la fuente de CC, independientemente de las frecuencias. Si hay reactancias intrínsecas en el cableado, ¿no podemos simplemente agregar una resistencia lo suficientemente grande en serie con esas para hacer que cualquier reactancia sea insignificante?

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"¿ No podemos simplemente agregar una resistencia lo suficientemente grande en serie con esas para hacer que cualquier reactancia sea insignificante " a expensas de la sensibilidad? y el ruido? ¿Y el ancho de banda? Recuerde, las constantes de tiempo RC son una cosa.

Respuestas (3)

No entiendo por qué añadimos estos condensadores en el circuito de la sonda y complicamos las cosas.

Hacen las cosas mucho menos complicadas. Se elimina el filtro de paso bajo que de otro modo se produciría.

El punto es agregar suficiente impedancia a una sonda pasiva para minimizar el efecto de carga del circuito que se está midiendo. Una resistencia lo suficientemente grande servirá y con solo resistencias, ...

No. El aumento de la resistencia de la sonda disminuye el corte de paso alto, ya que será proporcional a 1 R C .

... el divisor de voltaje funciona igual para la fuente AD y DC independientemente de las frecuencias.

No. Ha omitido el efecto de la capacitancia de entrada del osciloscopio.

Si hay reactancias intrínsecas en el cableado, ¿no podemos simplemente agregar una resistencia lo suficientemente grande en serie con esas para hacer que cualquier reactancia sea insignificante?

El aumento de la resistencia disminuye la señal disponible para el osciloscopio hasta el punto de que no podrá obtener una resolución lo suficientemente alta y el ruido del ADC se convertirá en un problema.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Figura 1. De Introducción a las sondas de osciloscopio .

El truco consiste en utilizar dos divisores potenciales; uno resistivo y otro capacitivo. Como tenemos una relación de 9:1 con el divisor resistivo, debemos hacer lo mismo con el divisor capacitivo. Recuerde que la impedancia de los condensadores está dada por Z C = 1 2 π F C entonces

R 1 R 2 = 9 1 = Z C 1 Z C 2 = 1 2 π F C 1 1 2 π F C 2 = C 2 C 1

De esto obtenemos C 2 = 9 C 1 . Con los valores que se muestran en la Figura 1, podemos lograr esto si C1 es 8 pF y C COMP se enrolla al máximo para darnos un total de 72 pF (aunque este modelo omite la capacitancia del cable, por lo que tenemos espacio de sobra).

del diagrama del circuito no puedo ver si la sonda está conectando a tierra la capacitancia total o la resistencia total. ¿Forma un filtro de paso alto (resistencia de puesta a tierra) o de paso bajo (condensador de puesta a tierra) en la punta?
Todo lo que está fuera de la caja azul está en la sonda y el cable del osciloscopio. La punta de la sonda no conecta a tierra nada. Es la combinación de la sonda y el osciloscopio lo que proporciona la carga entre la punta y la tierra.
Un filtro de paso bajo toma la señal a través de una resistencia con un capacitor paralelo a tierra y viceversa para el filtro de paso alto. En el esquema, tanto R2 como C2 van a tierra en paralelo, mientras que tanto C1 como R1 toman la señal en paralelo. Ninguno de ellos forma un filtro de paso bajo o de paso alto.
¿Has probado a simular las distintas configuraciones?
Supongamos que logramos un C 2 = 9 C 1 relación con 8pF y 72pF y sus reactancias, digamos en una señal de 50Mhz, son 398 Ω y 44 Ω . La impedancia de entrada para señales de alta frecuencia es solo 442 Ω , mucho más bajo que el dado por el par de resistencias en el rango de frecuencia más bajo o CC ( 10 METRO Ω ). ¿Eso significa que si la frecuencia de la señal de entrada es lo suficientemente alta donde domina la reactancia de los capacitores, la impedancia de entrada del osciloscopio disminuye significativamente, lo que resulta en un efecto de carga más alto?

El cable tiene capacitancia y la entrada del osciloscopio también tiene capacitancia. Si agrega resistencia, solo reduciría el ancho de banda.

Es por eso que agrega capacitancia a la sonda, para anular las otras capacitancias.

Básicamente es lo mismo con las resistencias y las capacitancias. Si desea una sonda de 10x y los osciloscopios tienen una resistencia de 1M, agregue 9M para que divida los voltajes de CC entre 10. Si también desea que las formas de onda de CA se atenúen 10x y ya tiene algunas capacitancias en el sistema, seleccione una capacitancia correcta para obtener una atenuación de 10x.

Iba a publicar una imagen que muestra cómo RC puede realizar una reconstrucción de señal perfecta. Si quieres, no dudes en añadirlo. ¿Quizás una imagen diga más que mil palabras?
¿Es que la capacitancia del alcance forma un filtro de paso bajo y agrega un condensador a la punta de la sonda para formar un filtro de paso alto?

No se puede quitar Cs ni Cc. Junto con Rp harían un filtro de paso bajo RC. Los cálculos de impedancia elemental revelan que el efecto de filtrado de paso bajo se puede compensar agregando Cp. Puedes considerarlo un refuerzo de alta frecuencia. La carga total del circuito bajo medidas es todavía más ligera que sin la sonda.

Regla general para la respuesta de frecuencia más plana: RpCp=Rs(Cc+Cs) Eso es útil siempre que el cable sea lo suficientemente corto. A medida que crece la frecuencia, el usuario finalmente debe tener en cuenta que el cable es en realidad una línea de transmisión que está mal acoplada en ambos extremos. La compensación empeora gradualmente a medida que crece la frecuencia. No hay un límite estricto cuando esto sucede.

Estoy confundido. Entonces, ¿es la compensación Cp para mantener una relación de impedancia de 10: 1 a altas frecuencias? ¿O la compensación es igualar la constancia de tiempo entre el RC de la punta y el RC del osciloscopio+cable? ¿O se agrega Cp como un filtro de paso alto encima del filtro de paso bajo RC del osciloscopio?
Hace todo esto al mismo tiempo. La relación de impedancia debe calcularse teniendo en cuenta también Cs y Cc. La impedancia total disminuye a medida que aumenta la frecuencia, pero es 10 veces la impedancia creada por Cs, Cc y Rs. Si no puede hacer matemáticas de circuitos elementales, puede intentar ver el efecto con la simulación.
¿Por qué agregar un condensador a una sonda de osciloscopio pasivo 10x?
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