Sonde passive à grande vitesse - contradiction entre auteurs ou points de vue différents?

Dans un document, Hiscocks et al. décrit quelques bases de la théorie des sondes d'oscilloscope. Le document est très compréhensible et semble cohérent. Notez en particulier que pour lui, le méchant est la capacité parallèle du câble coaxial et de l'oscilloscope qui devrait être compensée en ajoutant une capacité en parallèle à la pointe de la sonde (donc, la capacité de la pointe est augmentée).

Vient ensuite d. Smith avec sa méthode pour construire une sonde passive à 1 GHz. Premièrement, il n'est pas tout à fait clair pourquoi il termine sa sonde par une résistance de 50 ohms: pour éviter les réflexions, ne suffit-il pas qu'un côté de la sonde (c'est-à-dire le côté de l'oscilloscope) soit terminé par une résistance de 50 ohms? Je suppose que c'est pour tuer encore plus les reflets. Qu'il en soit ainsi. Mais ce qui est étrange pour moi, c'est qu'il ne prend pas en compte la capacité du câble, ni la capacité de l'oscilloscope. En particulier, pour lui, la bête qui doit être tuée est la capacité de la pointe (il augmente doncla capacité parallèle du câble), l'inverse exact de ce que dit Hiscoks dans le document ci-dessus. Si cet homme était un débutant, je dirais qu'il ne comprend pas pourquoi sa sonde fonctionne et qu'il augmente en fait la capacité de la pointe avec sa feuille de cuivre. Mais salut! cet homme est un gourou des sondes qui a publié plusieurs articles dans différentes revues.

Et maintenant le meilleur des meilleurs, The Art of Electronics , 12,2 p. 808: faire une sonde passive à grande vitesse? très simple:

... et créez la vôtre en accrochant une résistance série (nous aimons 950 ohms) sur une longueur de coaxial maigre de 50 ohms (nous aimons le RG-178); vous soudez temporairement le blindage coaxial à une terre proche, branchez l'autre extrémité dans la portée (réglée pour une entrée de 50 ohms) et le tour est joué - une sonde 20 x à grande vitesse!.

Si ma compréhension est bonne, la résistance de 950 ohms avec l'impédance caractéristique de 50 ohms du câble fait un diviseur de résistance de 1:20 (jusqu'à présent OK), mais qu'en est-il de la compensation de la sonde, etc.? euh!

Quelqu'un peut-il me dire ce qui se passe?

Pour les sondes 100 MHz et plus lentes, la longueur d'onde des signaux en question est suffisamment longue pour que le câble n'agisse pas vraiment comme une ligne de transmission et que la pointe de la sonde `` voit '' directement directement l'impédance d'entrée de l'oscilloscope. De plus, l'impédance de la sonde et l'impédance d'entrée de l'oscilloscope ne correspondent pas à l'impédance caractéristique du câble. Dans ce cas, la capacité est vraiment la chose principale qui doit être contrôlée et compensée. Ceci est décrit dans Hiscocks et al. document.

Aux hautes fréquences, le câble agit comme une ligne de transmission et la pointe de la sonde ne voit pas directement l'impédance d'entrée de l'oscilloscope. Au lieu de cela, la pointe de la sonde voit l'impédance caractéristique du câble. Habituellement, pour les sondes haute fréquence, des techniques de conception RF standard de 50 ohms sont utilisées. Tout est juste adapté à 50 ohms - à la fois l'entrée de l'oscilloscope et la pointe de la sonde.

Quant à la différence entre d. forgeron et art de l'électronique, ils essaient essentiellement de faire plus ou moins la même chose. ré. Smith ajoute une résistance parallèle à la terre pour former un côté d'un diviseur de tension afin de produire une sonde ~ 40: 1. Cette résistance de 50 ohms apparaît en parallèle avec le câble de 50 ohms pour une résistance équivalente de 25 ohms. Cela forme alors un diviseur de tension avec la résistance de la série 976 ohms. Apparemment, la capacité de la pointe de sa sonde est suffisamment élevée pour qu'une compensation supplémentaire soit nécessaire pour obtenir une réponse en fréquence plate. Notez que cette résistance n'est pas vraiment nécessaire en tant que résistance de terminaison - en supposant que l'autre extrémité de la ligne (au niveau de la portée) est correctement terminée en 50 ohms, il ne devrait pas y avoir de réflexions remontant le câble qui pourraient se refléter sur un décalage d'impédance à la tête de sonde.

L'art de la conception électronique fait la même chose, mais n'utilise l'impédance caractéristique du câble que d'un côté du diviseur de tension. En combinaison avec une résistance de la série 950 ohms, cela produit une sonde 20: 1. Cela fonctionne probablement `` assez bien '' jusqu'à des fréquences raisonnablement élevées sans compensation supplémentaire si la bonne résistance est utilisée, mais je suppose que vous pourriez faire un peu mieux si vous ajoutez un condensateur de taille appropriée à la terre entre la résistance de 950 ohms et le câble coaxial . L'atténuation de l'art de la conception électronique est également inférieure à la d. conception smith, ce qui rend probablement la non-correspondance de capacité moins un problème. En général, je pense que l'art de la conception électronique est vraiment destiné à être une technique rapide et sale qui fonctionne assez bien pour le débogage mais pourrait être améliorée si plus de précision est requise.

En effet le document Hiscocks est assez clair, résistance série 9 M en sonde, portée 1 M au sol. Ajoutez des condensateurs en parallèle afin que pour les hautes fréquences le rapport 10: 1 soit maintenu. Tout cela a du sens.

Une bonne sonde 10: 1 faite comme celle-ci peut atteindre jusqu'à 300 MHz de bande passante je crois.

Les autres solutions tentent d'obtenir un BW (bande passante) plus élevé. Ensuite, la première limitation dont nous devons nous débarrasser (par rapport à la sonde 10: 1 standard) est le câble de la sonde. Le câble utilisé pour les sondes 10: 1 est le facteur limitant pour le BW. Nous devons utiliser un câble BW élevé et ceux-ci ont presque toujours une impédance caractéristique de 50 ohms, comme le RG-178. Pour pouvoir utiliser ce BW, cette longueur de câble doit être terminée des deux côtés avec 50 ohms. Cela fait du câble une ligne de transmission .

D. Smith et les Arts of Electronics utilisent cette ligne de transmission comme base. Notez que la résistance de terminaison de 50 ohms se trouve généralement à l'intérieur de l'oscilloscope (vous devez modifier un paramètre sur l'oscilloscope), si elle n'a pas un tel paramètre, vous devez ajouter les 50 ohms vous-même d'une manière ou d'une autre.

Pour se coupler à cette ligne de transmission de 50 ohms, utilisez une résistance avec un condensateur en option. Les Arts of Electronics sont apparemment déjà satisfaits du BW qu'ils obtiennent. Notez comment ils parlent principalement de ces signaux numériques ayant une belle forme!

De plus, comme la ligne de transmission se comporte comme une impédance de 50 ohms sans beaucoup de capacité, vous ne verriez pas toute la capacité du RG-178 à l'entrée. Vous n'auriez donc besoin que d'une très petite capacité à travers la résistance de 950 ohms pour obtenir une compensation de fréquence appropriée.

Une compensation de sonde est nécessaire lorsque vous avez un oscilloscope avec une impédance de 1 mégohm

Lorsque l'oscilloscope et l'impédance du câble correspondent, il n'y a rien à compenser. Le câble est une ligne de transmission et l'inductance du câble annule l'effet de sa capacité.

La raison pour laquelle la plupart des oscilloscopes n'ont pas de problèmes de 50 ohms est que cela met une charge significative sur le circuit mesuré, et il faudrait faire attention à ne pas provoquer un fonctionnement indésirable simplement en connectant la sonde. avec une sonde à haute impédance, vous pouvez sonder le circuit avec moins de perturbations.

Smith termine les deux extrémités de son câble coaxial, je ne suis pas sûr de ce qu'il en tire, puis doit compenser la capacité de sa terminaison, je ne suis pas sûr qu'il gagne quelque chose.

L'Art de l'électronique, a été relu par de nombreux experts et est bien considéré