Пробники, делители x1/x10 и влияние прибора

Измерительный прибор всегда становится частью схемы. Осциллографический пробник должен передать сигнал на вход осциллографа и при этом как можно меньше изменить исследуемый узел. Режим ×10 уменьшает нагрузку по ёмкости и повышает допустимый диапазон напряжения, поэтому обычно предпочтителен для быстрых сигналов.

Пассивный щуп ×10 представляет собой частотно-компенсированный делитель. Простого отношения сопротивлений недостаточно: входная ёмкость осциллографа и кабеля тоже участвует в делителе. Поэтому щуп имеет регулируемую компенсацию, которую проверяют на калибровочном прямоугольном сигнале.

• Щуп ×1 почти напрямую соединяет вход осциллографа со схемой и обычно имеет большую входную ёмкость.
• Щуп ×10 ослабляет напряжение примерно в десять раз и снижает ёмкостную нагрузку на узел.
• Настройка коэффициента щупа в меню осциллографа должна соответствовать физическому щупу.
• Недокомпенсация скругляет фронт калибровочного прямоугольника, перекомпенсация создаёт выраженный пик.
• Даже щуп ×10 способен заметно исказить высокоомный или очень быстрый узел.

Для DC модель щупа можно представить резистивным делителем. Для AC и быстрых фронтов важен параллельный ёмкостный путь. Компенсация подбирается так, чтобы отношение временных постоянных плеч делителя совпадало и коэффициент передачи оставался примерно одинаковым в широком диапазоне частот.

При измерении высокоомного RC-узла вход 1 МОм осциллографа может стать сравнимым с сопротивлением схемы и изменить постоянную времени. На высоких частотах уже десятки пикофарад входной ёмкости способны существенно снизить импеданс.

Перед измерением быстрых сигналов сначала проверьте щуп на калибровочном выходе и только потом переходите к плате.

1. Установите физический щуп в ×10 и выберите ×10 в меню канала.
2. Подключитесь к калибровочному прямоугольнику и наблюдайте форму вершины и фронтов.
3. Регулировкой компенсации добейтесь правильной формы по инструкции щупа.
4. Сравните один сигнал в режимах ×1 и ×10, если это безопасно для стенда.
5. Для высокоомного узла рассчитайте, как входное сопротивление прибора изменит эквивалентную нагрузку.

• Оставлять осциллограф в ×1 при физическом щупе ×10 и получать десятикратную ошибку амплитуды.
• Использовать некомпенсированный щуп для оценки формы быстрых фронтов.
• Считать вход 1 МОм бесконечно большим для любого высокоомного узла.
• Подключать длинную землю щупа к быстрому сигналу и принимать ringing измерительной петли за реальный выброс.

Если форма сигнала меняется после подключения щупа или отличается между ×1 и ×10, сначала оцените нагрузку измерителя. Для очень высокоомных или высокочастотных узлов могут потребоваться активные, дифференциальные или специализированные пробники.

Пробник — часть измерительной системы, а не просто провод. Его сопротивление, ёмкость, коэффициент и компенсация определяют, насколько достоверно осциллограф показывает реальный сигнал.