Pasívna sonda PP066

Sondy pre napäťové zbernice (Transmission line), sú špeciálny typ pasívnych sond určených pre použitie na veľmi vysokých frekvenciách.

Nahrádzajú kábel sondy s vysokou impedanciou, ktorý sa nachádza v tradičnej pasívnej sonde, presným prenosovým vodičom s charakteristickou impedanciou, ktorá zodpovedá vstupu osciloskopu (50 Ω). To výrazne znižuje kapacitu vstupu na zlomok pikofaradu a minimalizuje zaťažovanie vysokofrekvenčných signálov. Aj keď majú nižší vstupný odpor jednosmerného prúdu ako tradičné pasívne sondy (zvyčajne 500 Ω až 5 k Ω), vstupná impedancia týchto sond zostáva takmer konštantná po celú dobu ich frekvenčného rozsahu. Tradičná pasívna sonda  ÷10 bude mať vstupné impedancie 10 MW na DC, ale táto impedancia rýchlo klesá s frekvenciou a prechádza pod vstupnou impedanciou sondy prenosového vedenia pri menej ako 100 MHz.

V niektorých aplikáciách ponúkajú sondy pre napäťové zbernice výhody oproti aktívnym sondám. Okrem toho, že sú lacnejšie, je ich pasívna konštrukcia pevnejšia voči prepätiu a vystaveniu ESD. Sú užitočné v aplikáciách produkujúcich rýchlo rastúce úzke impulzy s amplitudami, ktoré presahujú dynamický rozsah aktívnych sond. Majú tiež tendenciu mať menej parazitárnych účinkov na frekvenčnú odozvu. Sonda s vysokým BW prenosovým potrubím, ktorá riadi odberový osciloskop, môže byť použitá ako "zlatý štandard" v situáciách, keď je spochybnená reakcia aktívneho merania sondy.

Použitie meracej sondy na zberniciach napätia

PP066 je vysokofrekvenčná pasívna sonda určená na použitie s radom Teledyne LeCroy WaveMaster a ďalších vysokofrekvenčných osciloskopov, ktoré majú 50 Ω vstup. Táto veľmi nízko kapacitná sonda poskytuje vynikajúce riešenia pre aplikácie s vyššou frekvenciou, najmä sondovanie prenosových vedení s impedanciou 20 – 100 Ω.

Flexibilita

Vymeniteľné hroty s rôznymi hodnotami útlmu poskytujú užívateľom výber vstupných odporov a citlivosti. Pripojenie kábla sondy je štandardné SMA. Sondy PP066 sú vhodné pre širokú škálu konštrukčných aplikácií, vrátane sondovania analógových a digitálnych IC, ktoré sa bežne nachádzajú v počítači, komunikácii, ukladaní údajov a iných vysokorýchlostných konštrukciách.

Integrita signálu pri vysokej šírke pásma

Pri meraní veľmi vysokých frekvencií je kľúčom k zachovaniu integrity signálu použitie sondy s nízkou vstupnou kapacitou. Aktívna sonda s kapacitou 1 pf, aj napriek nominálne vysokej impedancii, zaťaží signál 1 GHz s kapacitnou reaktanciou 159 ohmů (X = 1/2πfC). PP066 Zachováva vysokofrekvenčné zložky signálov a zachováva správny tvar signálu aj pre veľmi rýchle hrany.

Presné meranie digitálnych priebehov pomocou osciloskopov je čoraz náročnejšie, pretože rýchlosť hier sa zvyšuje. Často je spojenie skúšobného obvodu s osciloskopom najťažšou časťou problému. Dizajnéri často vyberajú aktívnu sondu ako nástroj voľby pre túto úlohu. V mnohých situáciách však menej známy typ pasívnej sondy môže poskytovať lepší výkon za nižšiu cenu.

Sondovanie akéhokoľvek obvodu na účely merania zmení jeho prevádzku.

To je často prípad merania priebehov s vysokofrekvenčným obsahom. Aj extrémne malé parazitické prvky pridané do obvodu sondy môžu výrazne deformovať nameraný signál.

Zaťaženie obvodu sondou je zvyčajne najvýznamnejším faktorom, ktorý prispieva k deformácii priebehov. Každý signál reálneho napätia možno reprezentovať ako ekvivalentný model. Napríklad Théveninov model je obvod reprezentovaný ako ideálny zdroj napätia s radom impedancií medzi ním a skúšobným bodom, kde je sonda pripojená. Impedancia sondy k zemi vytvára delič napätia, ktorý tlmí meraný signál. Ak by impedancie boli čisto odporové, mohol by sa tento účinok ľahko kompenzovať použitím skalárneho multiplikátora na meranú amplitúdu priebehov. Reaktívne časti zdrojovej impedancie obvodu a meracia sonda však vytvárajú útlm závislý od frekvencie, ktorý nemožno účinne dokompenzovať. Ako sa zvyšuje frekvenčný obsah meraného signálu, aj najmenej pravdepodobná parazitárna kapacita a indukčnosť spôsobí významný útlm, čo výrazne deformuje vzhľad meraného priebehu signálu.

Vezmime si príklad, keď skúmame rýchly digitálny signál s prechodovým časom 1 ns pomocou vysoko kvalitnej pasívnej sondy. Vstupná impedancia týchto sond je vo všeobecnosti 1 MΩ paralelne s asi 10 pF. Ak impedancia zdroja skúšaného obvodu je 30 Ω, 1 MΩ odporová časť sondy nevytvára prakticky žiadny DC útlm. Vplyv kapacity je však veľmi významný. Uplatňovanie základného pravidla na prepočet času nábehu na frekvenciu, zodpovedá 1 ns času nábehu približne 350 MHz. Kapacitná reaktancia 10 pF pri 350 MHz je 45 Ω. Takže počas prechodu 1 ns by impedancia v spodnej časti deliča napätia bola 45 Ω skôr než 1 MΩ, čo by oslabilo signál približne o 40%.

Vzhľadom na to, že zvyčajne nemôžeme tolerovať merania, ktoré zahŕňajú 40% alebo viac chyby, snažíme sa často použiť skôr aktívnu sondu na meranie vysokorýchlostných signálov. Typický vstup kapacity 1 pF pre aktívnu sondu predstavuje desaťnásobné zlepšenie oproti vysoko kvalitnej štandardnej pasívnej sonde.

Avšak aj pri 1pF môže aktívna sonda predstavovať príliš veľkú záťaž vo veľmi rýchlych obvodoch. Pri 3,5 GHz zaťaží aktívna sonda kapacitou 1 pf signál s rovnakou kapacitnou reaktanciou 45 Ω ako pasívna sonda a10 pf pri 350 MHz.

V mnohých aplikáciách poskytne relatívne neznámy typ pasívnej sondy lepší výkon ako aktívna sonda za podstatne nižšiu cenu.

Tieto sondy sú známe pod niekoľkými názvami prenosná, nízkokapacitná sonda, nízkoimpedančná... atď.

Bez ohľadu na to, ako sa nazývajú, všetky pracujú podľa rovnakého princípu. V týchto sondách sa namiesto kábla sondy používa prenosové vedenie s impedanciou Ω 50. Namiesto nastavenia vstupu osciloskopu na 1 MΩ vyžaduje sonda, aby bol vstup osciloskopu nastavený na 50 Ω. Pridaním odporu do špičky prenosového vedenia sa zvýši vstupný odpor DC na zníženie jednosmerného zaťaženia meraného obvodu.

V špecifikovanom prevádzkovom frekvenčnom rozsahu sa vstupná impedancia prenosového vedenia javí ako čisto odporová, v tomto prípade 50 Ω. Bez kapacitnej zložky v spodnej časti atenuátora nie je potrebná žiadna posunovacia kapacita na kompenzáciu deliča.Teoreticky by takáto sonda mala nulovú kapacitu vstupu; Reálne sondy majú malú, ale nenulovú kapacitu, ktorá je výsledkom blízkosti zemského prepojenia vo vzťahu k hrotu sondy. Kapacita je však veľmi nízka, často 0,2 pf alebo menej.

Jedinou možnou nevýhodou takejto sondy je nižší vstupný odpor. Sonda s odporom 500 Ω má vstupný odpor 500 Ω a sonda s odporom 20 Ω má 1 kΩ. Tento nízky vstupný odpor je dôvodom, prečo sa mnohí dizajnéri v minulosti vyhýbali ich používaniu. So zvyšujúcou sa rýchlosťou moderných digitálnych systémov si sonda prenosového vedenia zaslúži vážnu pozornosť. Väčšina moderných vysokorýchlostných digitálnych obvodov nie je ovplyvnená odporom. Výkyvy napätia bývajú nižšie a IC môžu riadiť nižšie impedančné zaťaženie. Zaťaženie 1 kΩ nebude mať negatívny vplyv na prevádzku prenosovej zbernice, ktorá sa v moderných digitálnych systémoch stáva bežnou.

Jedna vec, ktorú si všimnete, keď otvoríte balík jednej z týchto sond, je relatívny nedostatok príslušenstva na pripojenie sond. Je na to praktický dôvod. Ak chcete oceniť vysoký výkon pre veľkú šírku pásma, ktorý môžu tieto sondy ponúknuť, je nesmierne dôležité vyhnúť sa zavedeniu parazitických reaktívnych prvkov do vstupných spojov. Ak naozaj potrebujete sondovať obvody s rýchlymi hranami, vyhnite sa používaniu sond s 10 cm zemnými vodičmi a pripojeniu miniatúrnych svorok pred hrotom sondy. Tieto praktiky budú mať ničivé účinky na vernosť priebehov a môžu prípadne zmeniť prevádzku obvodu.

Tým, že poskytuje jednoduché, ale elegantné riešenie pre skúmanie vysokofrekvenčných signálov, si kapacitná prenosová sonda Teledyne LeCroy zachováva vernosť signálu a umožňuje testovaciemu zariadeniu s vysokou šírkou pásma správne merať vlastnosti obvodu.

Ak máte záujem o túto sondu alebo potrebujete viac informácií. Môžete nás ďalej kontaktovať prostredníctvom formulára.

Dokumenty ku stiahnutiu