CRO-Sonden

Wir können jede Testschaltung über eine Sonde mit einem Oszilloskop verbinden. Da CRO ein Basisoszilloskop ist, wird auch die daran angeschlossene Sonde genanntCRO probe.

Wir sollten die Sonde so auswählen, dass keine Belastungsprobleme mit der Testschaltung entstehen. Damit wir die Testschaltung mit den Signalen richtig auf dem CRO-Bildschirm analysieren können.

CRO-Sonden sollten Folgendes aufweisen characteristics.

Hohe Impedanz
Grosse Bandbreite

Das block diagram der CRO-Sonde ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der Abbildung gezeigt, besteht die CRO-Sonde hauptsächlich aus drei Blöcken. Dies sind Sondenkopf, Koaxialkabel und Abschlussschaltung. Das Koaxialkabel verbindet einfach den Sondenkopf und den Abschlusskreis.

Arten von CRO-Sonden

CRO-Sonden können wie folgt klassifiziert werden two types.

Passive Sonden
Aktive Sonden

Lassen Sie uns nun nacheinander über diese beiden Arten von Sonden sprechen.

Passive Sonden

Wenn der Sondenkopf aus passiven Elementen besteht, wird er aufgerufen passive probe. Das Schaltbild der passiven Sonde ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der Abbildung gezeigt, besteht der Sondenkopf aus einer parallelen Kombination des Widerstands $ R_ {1} $ und eines variablen Kondensators $ C_ {1} $. In ähnlicher Weise besteht die Abschlussschaltung aus einer parallelen Kombination des Widerstands $ R_ {2} $ und des Kondensators $ C_ {2} $.

Das obige Schaltbild ist in Form von modifiziert bridge circuit und es ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wir können die Brücke ausgleichen, indem wir den Wert des variablen Kondensators $ c_ {1} $ anpassen. Wir werden das Konzept der Brücken in den folgenden Kapiteln diskutieren. Beachten Sie vorerst Folgendesbalancing condition of AC bridge.

$$ Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $$

Substitutedie Impedanzen $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ und $ Z_ {4} $ als $ R_ {1}, \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}, R_ { 2} $ und $ \ frac {1} {j \ omega C_ {2}} $ in der obigen Gleichung.

$$ R_ {1} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {2}} \ right) = \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ right) R_ {2 } $$

$ \ Rightarrow R_ {1} C_ {1} = R_ {2} C_ {2} $ Gleichung 1

Nach dem Prinzip der Spannungsteilung erhalten wir die voltage across resistor, $R_{2}$ wie

$$ V_ {0} = V_ {i} \ left (\ frac {R_ {2}} {R_ {1} + R_ {2}} \ right) $$

attenuation factorist das Verhältnis von Eingangsspannung $ V_ {i} $ und Ausgangsspannung $ V_ {0} $. Aus der obigen Gleichung erhalten wir also den Dämpfungsfaktor $ \ alpha $ as

$$ \ alpha = \ frac {V_ {i}} {V_ {0}} = \ frac {R_ {1} + R_ {2}} {R_ {2}} $$

$ \ Rightarrow \ alpha = 1+ \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} $

$ \ Rightarrow \ alpha-1 = \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} $

$ \ Rightarrow R_ {1} = \ left (\ alpha-1 \ right) R_ {2} $ Gleichung 2

Aus Gleichung 2 können wir schließen, dass der Wert von $ R_ {1} $ größer oder gleich dem Wert von 2 für ganzzahlige Werte von $ \: \ alpha> 1 $ ist.

Ersetzen Sie Gleichung 2 in Gleichung 1.

$$ \ left (\ alpha-1 \ right) R_ {2} C_ {1} = R_ {2} C_ {2} $$

$ \ Rightarrow \ left (\ alpha-1 \ right) C_ {1} = C_ {2} $

$ \ Rightarrow C_ {1} = \ frac {C_ {2}} {\ left (\ alpha-1 \ right)} $ Gleichung 3

Aus Gleichung 3 können wir schließen, dass der Wert von $ C_ {1} $ kleiner oder gleich dem Wert von $ C_ {2} $ für ganzzahlige Werte von $ \ alpha> 1 $ ist

Example

Lassen Sie uns die Werte von $ R_ {1} $ und $ C_ {1} $ einer Sonde mit einem Dämpfungsfaktor von $ \ alpha $ als 10 ermitteln. Angenommen, $ R_ {2} = 1 M \ Omega $ und $ C_ {2} = 18pF $.

Step1 - Wir erhalten den Wert von $ R_ {1} $, indem wir die Werte von $ \ alpha $ und $ R_ {2} $ in Gleichung 2 einsetzen.

$$ R_ {1} = \ left (10-1 \ right) \ times 1 \ times 10 ^ {6} $$

$$ \ Rightarrow R_ {1} = 9 \ times 10 ^ {6} $$

$$ \ Rightarrow R_ {1} = 9 M \ Omega $$

Step 2 - Wir erhalten den Wert von $ C_ {1} $, indem wir die Werte von $ \ alpha $ und $ C_ {2} $ in Gleichung 3 einsetzen.

$$ C_ {1} = \ frac {18 \ times10 ^ {- 12}} {\ left (10-1 \ right)} $$

$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 \ times 10 ^ {- 12} $$

$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 pF $$

Daher betragen die Werte von $ R_ {1} $ und $ C_ {1} $ einer Sonde für die angegebenen Spezifikationen $ 9M \ Omega $ bzw. $ 2pF $.

Aktive Sonden

Wenn der Sondenkopf aus aktiven elektronischen Komponenten besteht, wird er aufgerufen active probe. Das Blockschaltbild der aktiven Sonde ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der Figur gezeigt, besteht der Sondenkopf aus einem FET-Quellenfolger in Kaskade mit einem BJT-Emitterfolger. Der FET-Quellenfolger bietet eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz. Der Zweck des BJT-Emitterfolgers besteht darin, die Impedanzfehlanpassung zu vermeiden oder zu beseitigen.

Die beiden anderen Teile, wie Koaxialkabel und Abschlussschaltung, bleiben sowohl bei aktiven als auch bei passiven Sonden gleich.