¿Qué significa la capacitancia de entrada en un osciloscopio?

Mi osciloscopio está clasificado: 1Mohm || 12pF. Es un osciloscopio de 100 MHz. Sin embargo, no entiendo el punto de la capacitancia. Si configuro mi sonda en 10X (es conmutable), entonces inserta 9Mohm en serie. Ahora hemos creado un filtro RC con un punto de ruptura de -3dB de: ~ 1.473 kHz y, sin embargo, obtengo un mayor ancho de banda con sondas 10X y ciertamente no obtengo un limitador de ancho de banda de 1.4 kHz. ¿Qué me estoy perdiendo?

Además, estaba simulando el circuito en un simulador de circuito. Sin resistencia de sonda, una tapa de 10pF conduce 1A a 100 MHz, lo que sería una carga masiva en comparación con la impedancia de 1 Mohm.

Como casi todos los circuitos reales, las entradas de osciloscopio tienen una capacitancia parásita. No importa cuán pequeño lo haya hecho con un buen diseño, todavía afectaría la adquisición de la señal de RF, excepto tal vez por una conexión definida de 50 Ω y atenuación directamente en la entrada del osciloscopio, en cuyo caso, con los números de su pregunta:

O incluso más, si queremos hacer que la impedancia de entrada C del alcance _{de, el alcance} más pequeño.

Por lo general, sin embargo, no queremos cargar el circuito bajo prueba con una conexión definida de 50 Ω porque la mayoría de los circuitos bajo prueba tendrán una impedancia de menos de 50 Ω (como lo haría la salida de su generador de señal, porque está específicamente diseñado para igualar la impedancia Sistemas de 50 Ω). Entonces, ¿qué se puede hacer con una capacitancia que no se puede eliminar? Fue elegido para usarlo de manera inteligente en la combinación de sonda y alcance . Tan inteligente, en realidad, que cualquier capacitancia desconocida que pueda ser causada por cables de sonda y otras cosas en su conexión puede compensarse al igual que la capacitancia de entrada del osciloscopio, y todos se vuelven descuidados para la mayoría de los casos de aplicaciones prácticas de medición.

La sonda 1:10 tiene una resistencia interna de 9 MΩ y , en paralelo, un condensador interno de [1/9 * C _{in, alcance} ].

Es ajustable porque la sonda no conoce la capacitancia exacta del alcance particular al que está conectada.

Con el condensador en la sonda correctamente ajustado, no solo tiene un divisor resistivo para la parte de CC de la señal (9 MΩ en la sonda frente a 1 MΩ en el osciloscopio), sino también un divisor capacitivo para la parte de CA de frecuencia más alta de la señal (1.33 pF en la sonda frente a 12 pF en el alcance, usando sus números), y la combinación funciona de maravilla hasta, o más, 500 MHz.

Además, tiene la ventaja de insertar no 1 MΩ y 12 pF en su circuito al sondear, sino 9 MΩ + 1 MΩ = 10 MΩ y [el equivalente en serie de 12 pF y (12 pF / 9)] = 1.2 pF

Enlace a la fuente de la imagen: Aquí.

Lo que la imagen en el enlace no muestra y lo que hemos descuidado hasta ahora es la capacitancia del cable de la sonda, esto solo se sumaría a la capacitancia en la entrada del osciloscopio y también se puede compensar al girar la tapa variable en la sonda .

Usando una sonda 1:10, la pequeña capacitancia de la sonda está en serie con la capacitancia de entrada más grande del osciloscopio. La capacitancia total (aprox. 1.2 pF) está en paralelo al punto de su circuito que está sondeando. Al conectar el osciloscopio directamente al circuito, por ejemplo, con solo un cable BNC recto, está poniendo toda la capacitancia de entrada del osciloscopio en paralelo con lo que está midiendo, tal vez cargando su circuito bajo prueba tanto que ya no funcionará. mientras se mide En el mejor de los casos, podría funcionar de alguna manera, pero la imagen en su alcance mostrará resultados muy alejados de las formas de onda reales en su circuito bajo prueba.

Sería posible construir ámbitos con una capacitancia de entrada mucho más pequeña, pero entonces, no habría forma de compensar la capacitancia del cable de la sonda con un pequeño condensador variable cerca de la punta de la sonda. Después de todo, los 12 pF en la entrada del osciloscopio se han colocado allí a propósito , para que el osciloscopio funcione bien junto con una buena sonda.

Una última nota: Usando sondas 1: 100, carga su circuito aún menos. En ausencia de una sonda activa con una capacitancia realmente pequeña en la punta, se puede usar una sonda 1: 100 en casos donde incluso 1.2 pF sería una carga excesiva en su circuito, siempre que la señal sea lo suficientemente grande como para que todavía vea algo después La atenuación 1: 100 de la sonda.

Suponga que está verificando una señal de 100 MHz a través de un circuito sintonizado paralelo resonante. El 12 pF afectaría considerablemente la precisión de la medición, ya que sería grande en comparación con la capacitancia a través de la bobina y desintonizaría el circuito.