Problema de desajuste de impedancia del osciloscopio

Diagrama de conexión

Hemos conectado un osciloscopio y un generador de funciones mediante una placa conectora. Hemos terminado las conexiones de señal del osciloscopio y el generador de funciones a la placa del conector usando un cable BNC a BNC de 50 ohmios.

El problema es que si conectamos una sonda de 1Mohm 10x a la placa del conector la señal no se muestra correctamente. Está atenuado. He mantenido la impedancia del alcance a 1Mohm. Si conecto la sonda de 1 Mohm directamente al osciloscopio (sin pasar por la placa del conector), la señal se muestra correctamente.

Aquí siento que el problema es que el alcance está conectado a la placa del conector usando un cable de 50 ohmios y en la placa del conector, estamos conectando una sonda de 1Mohm (usando un conector BNC hembra a hembra) por lo que esta impedancia general del cable está creando el problema.

¿Alguien puede ayudarme sobre cómo obtener la señal real cuando conectamos la sonda de 1 Mohm usando la placa del conector? ¿Ayudará una terminación de cable usando un conector T?

Parece que necesita una terminación de 50 ohmios.
Muestre un esquema de toda la configuración. La impedancia del cable NO es el problema, ya que es una impedancia característica (busque lo que eso significa) y no es algo que notaría a bajas frecuencias como 1 kHz. Tienes que aprender acerca de las impedancias de terminación .
¿Puedes hacer una "imagen" de CÓMO estás conectando exactamente? El generador rápido requiere generalmente una terminación de 50 ohmios como se dijo en el comentario ...
@Bimpelrekkie Seguramente estudiaré los dos temas que mencionaste. He agregado el diagrama de conexión a mi publicación. Por favor, vea y proporcione sus valiosos comentarios.
@Antonio51 He agregado el diagrama de conexión a mi publicación. Por favor, vea y proporcione sus valiosos comentarios. Enfrento el problema incluso cuando conecto cualquier salida DUT usando una sonda de 1 megaohmio de la placa del conector. Si conecto la sonda directamente al osciloscopio (sin la placa del conector), la forma de onda se muestra correctamente.
¿Cuánto mide el cable desde el visor hasta la placa? Cuando dice sonda '1Mohm 10x', ¿se refiere a una sonda diseñada para conectarse a un osciloscopio con terminación de 1Mohm (que luego tendría una resistencia de entrada de 10Mohm)?
El cable @BruceAbbott de Scope tiene una longitud de 1 metro. Sí, estoy usando una sonda pasiva de un solo extremo con una impedancia de 10 Mohm, una longitud de 1,2 m y una capacitancia de entrada de 11 pF.
Tenga en cuenta que solo puede usar una sonda de osciloscopio correctamente cuando está conectada directamente al osciloscopio. ¡Si conecta un cable en el medio, la señal se distorsionará! Tal vez este video: youtube.com/watch?v=OiAmER1OJh4 le proporcione alguna información. Usted llama a la sonda "1 Meg Ohm", eso significa que debe terminarse en 1 MOhm, que está en el osciloscopio. ¡Agregó un cable y conectores en el medio que agregarán capacitancia y sus señales se atenuarán! Una sonda de osciloscopio no está diseñada para usarse así.
@Bruce Abbot: está bien para todas las ideas aquí arriba. Cuando no se usan correctamente, las sondas no se "compensan" por un uso de banda ancha.
@BruceAbbott Pero la señal que estoy verificando está en el rango de 1kHz a 5kHz y el rango de frecuencia de la sonda es de CC a 500MHz. ¿Hay alguna solución alternativa para este problema?

Respuestas (1)

Una sonda de osciloscopio de 10x atenúa la señal usando una resistencia en serie de 9 MΩ en la sonda, que cuando se combina con la resistencia de entrada de 1 MΩ del osciloscopio forma un divisor de resistencia de 10x. Esto funciona bien para voltajes de CC, pero la capacitancia del cable causa atenuación a frecuencias más altas. Para compensar esto, se coloca un pequeño capacitor a través de la resistencia de 9 MΩ para que también se produzca un divisor de capacitor de 10x. El circuito equivalente se ve así: -

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

C1 es el capacitor de compensación que produce una división de 10x junto con C2 (capacitancia del cable de la sonda) y C3 (capacitancia de entrada del osciloscopio) que juntos suman 90 pF. Este circuito divide todas las frecuencias por 10, por lo que una onda cuadrada de baja frecuencia debe mostrarse con partes superiores e inferiores perfectamente planas.

Pero, ¿qué sucede si inserta una pieza adicional de cable coaxial entre la sonda y el alcance? Ahora la capacitancia del cable aumenta, por lo que la relación de división del capacitor es más alta, lo que provoca una amplitud reducida de las señales de frecuencia más alta y distorsión de las ondas cuadradas de baja frecuencia.

La capacitancia típica de un cable coaxial de 50 Ω es de 80~100 pF por metro. Si agregamos otros 90 pF a la parte del cable del circuito anterior y 'medimos' una onda cuadrada de 1 kHz con él, obtenemos esto (simulado con LTspice ): -

ingrese la descripción de la imagen aquí

...y si graficamos la respuesta de frecuencia (amplitud de una onda sinusoidal) obtenemos esto:-

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esto muestra que incluso a 1 kHz hay una atenuación significativa.

Intuitivamente, puede pensar que capacitancias tan pequeñas no deberían tener mucho efecto a 1 kHz. Pero 1 MΩ es una resistencia muy grande. Aunque la constante de tiempo de 1 MΩ x 90 pF es de solo 90 us, se necesitan muchas constantes de tiempo para que la señal se estabilice, y una onda cuadrada de 1 kHz solo sube o baja durante 500 μs a la vez.

En pocas palabras: una sonda pasiva 10x siempre debe conectarse directamente al alcance.

Gracias Bruce por la descripción detallada. Entendí el problema. Pensé que usando alguna terminación, podría resolver este problema, pero según esta descripción, parece que necesito cambiar el diseño. Gracias.
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