CRO зонды

Мы можем подключить любую тестовую схему к осциллографу через щуп. Поскольку CRO является основным осциллографом, подключенный к нему пробник также называетсяCRO probe.

Мы должны выбрать пробник таким образом, чтобы он не создавал проблем с нагрузкой в тестовой цепи. Чтобы мы могли правильно проанализировать тестовую схему с сигналами на экране CRO.

Зонды CRO должны иметь следующие characteristics.

Высокий импеданс
Высокая пропускная способность

В block diagram датчика CRO показано на рисунке ниже.

Как показано на рисунке, зонд CRO в основном состоит из трех блоков. Это головка зонда, коаксиальный кабель и оконечная цепь. Коаксиальный кабель просто соединяет головку зонда и оконечную цепь.

Типы зондов CRO

Зонды CRO можно разделить на следующие two types.

Пассивные зонды
Активные зонды

Теперь давайте обсудим эти два типа зондов один за другим.

Пассивные зонды

Если измерительная головка состоит из пассивных элементов, то она называется passive probe. Принципиальная схема пассивного пробника показана на рисунке ниже.

Как показано на рисунке, головка пробника состоит из параллельной комбинации резистора $ R_ {1} $ и переменного конденсатора $ C_ {1} $. Аналогичным образом, оконечная цепь состоит из параллельной комбинации резистора $ R_ {2} $ и конденсатора $ C_ {2} $.

Приведенная выше принципиальная схема модифицирована в виде bridge circuit и это показано на рисунке ниже.

Мы можем сбалансировать мост, регулируя значение переменного конденсатора $ c_ {1} $. Мы обсудим концепцию мостов в следующих главах. А пока рассмотрим следующиеbalancing condition of AC bridge.

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

Substitute, импедансы $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ и $ Z_ {4} $ как $ R_ {1}, \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}, R_ { 2} $ и $ \ frac {1} {j \ omega C_ {2}} $ соответственно в уравнении выше.

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

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

По принципу деления напряжения получим voltage across resistor, $R_{2}$ в виде

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

attenuation factor- отношение входного напряжения $ V_ {i} $ и выходного напряжения $ V_ {0} $. Итак, из приведенного выше уравнения мы получим коэффициент ослабления $ \ alpha $ как

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

$ \ 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} $ Уравнение 2

Из уравнения 2 можно сделать вывод, что значение $ R_ {1} $ больше или равно значению 2 для целых значений $ \: \ alpha> 1 $.

Подставьте уравнение 2 в уравнение 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)} $ Уравнение 3

Из уравнения 3 можно сделать вывод, что значение $ C_ {1} $ меньше или равно значению $ C_ {2} $ для целых значений $ \ alpha> 1 $.

Example

Найдем значения $ R_ {1} $ и $ C_ {1} $ пробника с коэффициентом ослабления $ \ alpha $ равным 10. Предположим, $ R_ {2} = 1 M \ Omega $ и $ C_ {2} = 18пф $.

Step1 - Мы получим значение $ R_ {1} $, подставив значения $ \ alpha $ и $ R_ {2} $ в уравнение 2.

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

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

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

Step 2 - Мы получим значение $ C_ {1} $, подставив значения $ \ alpha $ и $ C_ {2} $ в уравнение 3.

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

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

$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 пФ $$

Следовательно, значения $ R_ {1} $ и $ C_ {1} $ зонда будут $ 9M \ Omega $ и $ 2pF $ соответственно для заданных спецификаций.

Активные зонды

Если головка зонда состоит из активных электронных компонентов, то она называется active probe. Блок-схема активного датчика показана на рисунке ниже.

Как показано на рисунке, головка пробника состоит из истокового повторителя на полевых транзисторах в каскаде с эмиттерным повторителем на полевых транзисторах. Повторитель источника на полевом транзисторе обеспечивает высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление. Принимая во внимание, что цель эмиттерного повторителя BJT состоит в том, чтобы избежать или устранить рассогласование импеданса.

Две другие части, такие как коаксиальный кабель и оконечная цепь, остаются одинаковыми как в активных, так и в пассивных пробниках.