Tôi quan tâm đến việc chế tạo các đầu dò giá rẻ (hơi dùng một lần hoặc gắn vĩnh viễn) của riêng tôi cho máy hiện sóng của tôi.

Trong các mạch phức tạp và PCB dày đặc đôi khi có thể khó gắn tất cả các đầu dò (tiêu chuẩn) này, các điểm kiểm tra có thể không khả dụng, các kết nối có thể gây ra trở kháng mặt đất lớn làm méo tín hiệu, v.v ...

Giải pháp tôi đã đưa ra để hàn một số cáp đồng trục vào đầu nối BNC và hàn cáp trực tiếp vào dấu vết "thú vị" trên PCB, tạo ra một kết nối mạnh mẽ hơn (không có móc để tháo ra, rất khó chịu), nối đất nhỏ hơn rất nhiều dẫn. Việc gắn vĩnh viễn đầu dò sẽ dẫn đến một bảng tạo mẫu / phát triển hoàn hảo, luôn cung cấp tất cả các tín hiệu, sẵn sàng để được kết nối với phạm vi.

Làm thế nào tôi có thể thực hiện điều này? Các tín hiệu có thể nằm trong dải MHz (ví dụ 10-30 MHz).

Tôi đã nghĩ đến cáp đồng trục tiêu chuẩn 50 ohm, có gì tốt hơn không? Tôi có nên chấm dứt nó?

Đối với việc thăm dò 1:10 tôi cho rằng một bộ chia điện áp đơn giản là đủ. Điều đó có đúng không?

Làm thế nào về bù điện dung? Làm thế nào để giảm điện dung của đầu dò?

Bất cứ điều gì khác để ghi nhớ, về các thăm dò? Hoặc có cách nào khác để thực hiện các mục tiêu trên không?

Đây thường không phải là một ý tưởng tuyệt vời. Bạn tốt hơn nhiều là tạo điểm lấy cho các đầu dò phạm vi thông thường (tất nhiên là đảm bảo cung cấp các điểm lấy gần đó cho clip mặt đất).

Có một số vấn đề, hầu hết trong số đó bạn thực sự đã xem xét - chỉ là kết nối dỗ trực tiếp không phải là cách để giải quyết chúng.

Các tín hiệu có thể nằm trong dải MHz (ví dụ 10-30 MHz).

Tôi đã nghĩ đến cáp đồng trục tiêu chuẩn 50 ohm, có gì tốt hơn không?

Đây là vấn đề đầu tiên của bạn. Tín hiệu 30 MHz sẽ bị suy giảm có thể nhìn thấy nếu chúng cung cấp thời lượng dỗ dài, trừ khi việc dỗ bị chấm dứt. Tín hiệu của bạn sẽ truyền đến phạm vi, được phản xạ, sau đó được phản xạ lại và làm biến dạng tín hiệu phạm vi, v.v. Mặc dù đáng lưu ý rằng các đầu dò phạm vi thông thường sử dụng dỗ dành mất mát, đây không phải là thứ bạn sẽ sử dụng thành công mà không có một thỏa thuận tốt học thuyết.

Tôi có nên chấm dứt nó?

Ồ, hoàn toàn. Nếu bạn làm như vậy, bạn sẽ nhận được tín hiệu tuyệt vời ở phạm vi. Ừm. Vâng, tất nhiên là có vấn đề nhỏ khi lái cáp. Đối với cáp 50 ohm, bạn cần cung cấp nguồn có thể lái thành công 50 ohms. Điều này loại trừ tất cả các ampe kế "bình thường" và tất cả các mạch logic "bình thường". Nó bao hàm một loạt các bộ khuếch đại công suất cao, tốc độ cao trên bo mạch của bạn, chỉ được sử dụng khi bạn nối phạm vi của mình với bo mạch và đối với hầu hết các mạch sẽ thể hiện sự tăng công suất đáng kể - vì vậy bạn sẽ cần nguồn cung cấp năng lượng lớn hơn . Nhưng đi trước, bằng mọi cách.

Đối với việc thăm dò 1:10 tôi cho rằng một bộ chia điện áp đơn giản là đủ. Điều đó có đúng không?

Than ôi, không. Mặc dù đúng là bạn có thể cung cấp thứ gì đó như dải phân cách 550/55 để tạo ra nguồn 50 ohm danh nghĩa, khi được kết nối với tải 50 ohm, bạn sẽ nhận được khoảng chia cho 20. Mạch của bạn sẽ thấy tải khoảng 600 ohms, đó là tốt hơn 50 ohms, nhưng nó vẫn nằm ngoài phạm vi mà hầu hết các mạch đều hài lòng.

Làm thế nào về bù điện dung? Làm thế nào để giảm điện dung của đầu dò?

Đúng là điều này hoạt động để chia cho 10 đầu dò, nhưng chỉ với sự dỗ dành mất mát. Bạn có thể bị cám dỗ thử một lời dỗ dành không bị hủy bỏ, nhưng điều này sẽ có điện dung đáng kể (thường là 25 pf / ft cho RG58, ví dụ) tải mạch.

Cách "tốt" duy nhất để làm những gì bạn muốn là, như tôi đã đề cập, cài đặt amp trình điều khiển 50 ohm tại mọi điểm bạn muốn giám sát, sau đó chấm dứt cáp ở phạm vi với 50 ohms. Và điều đó có lẽ không tốt lắm.

Một thăm dò phạm vi thụ động điển hình trông hơi giống thế này (lần đầu tiên tìm kiếm hình ảnh google):

và mọi phần trong nó đều được thiết kế tốt, thường có nhiều thập kỷ kinh nghiệm trong tâm trí. Chắc chắn bạn có thể thực hiện các thăm dò của riêng bạn, và nó phụ thuộc vào mục tiêu thực tế của bạn là gì. Chỉ thấy một cái gì đó? Chắc chắn có thể, dễ dàng và giá rẻ. Xem ra các đầu dò Z0 chẳng hạn. Có một ý tưởng về hình dạng sóng thực tế trông như thế nào? Điều này bây giờ trở nên khó khăn hơn nhiều. Băng thông điển hình của các đầu dò có thể chuyển đổi ở vị trí 1X là 5-8 MHz và ngay cả kỹ thuật tốt nhất cũng không thể cao hơn nhiều, vậy bạn có thể cài đặt tại nhà không? Không có khả năng.

Đây chỉ là hai ví dụ về những điều được thực hiện trong các đầu dò hiệu suất cao hiện đại khá khó để sao chép tại nhà, trừ khi bạn mua các bộ phận:

• cáp thăm dò không được dỗ nghiêm ngặt, dây dẫn bên trong của nó bị nhăn và bị mất với điện trở 100-200Ω mỗi mét.
• Vật liệu platicy giữa đầu và vòng đất không chỉ được sản xuất chính xác theo kích thước, mà là một vật liệu có hằng số điện môi được kiểm soát tốt để giữ điện dung xuống.

Hãy để tôi chỉ cho bạn một số tìm kiếm hình ảnh google nhấn ở đây một lần nữa:

Đây là trở kháng tính bằng Ohm so với tần số tín hiệu cho ba công suất đầu dò khác nhau. Như bạn có thể thấy, ngay cả đối với 5pf đã rất thấp, bạn vẫn có hàng trăm Ohms trở kháng thay vì Megaohms mong muốn (Có những đầu dò có <1pf trên thị trường, và giá của chúng là hàng ngàn, và đó là lý do) . Phản ứng này phải được làm phẳng để xem dạng sóng thích hợp.

Để biết thêm thông tin về các đầu dò phạm vi ở dạng video, tôi khuyên bạn nên:

• Dave Jones (EEVblog) trên 1x Probes
• Bob Pease và bạn bè về Phạm vi thăm dò

Cũng là một đọc tốt là những

• Doug Fords Thế giới bí mật của tàu thăm dò
• Cơ bản thăm dò phạm vi Tektronix
• Mẹo thăm dò phạm vi Agilent (đặc biệt là 2 và 8)

tl; dr

Bạn có thể? Chắc chắn với đủ kiến ​​thức bạn có thể, nhưng khá thẳng thắn, nếu bạn có điều đó, bạn sẽ không hỏi ở đây, phải không?

Bạn có nên Rất có thể là không, trừ khi câu hỏi duy nhất bạn muốn trả lời là "Có gì không" trong trường hợp đó, đầu dò Z0 tại nhà có lẽ là một trong những câu hỏi hay nhất. Nếu bạn muốn một số độ chính xác của dạng sóng, bạn phải mô tả chính xác đáp ứng tần số của đầu dò và làm phẳng nó để không có hoặc có sự biến dạng tối thiểu trong dạng sóng của bạn.

Mặt khác, đây là để chơi và tìm hiểu về cách hoạt động của các đầu dò phạm vi, thì đây là một ý tưởng rất tốt để làm.

Nếu điều bạn lo lắng nhất là khả năng tiếp cận và khả năng gắn kết của các điểm kiểm tra với đường dẫn có độ tự cảm thấp, hãy xem video Bob Pease vào khoảng 8:00 in.

Có hai loại đầu dò thụ động cơ bản, đầu dò trở kháng thấp và đầu dò trở kháng cao.

Các đầu dò trở kháng thấp được sử dụng với đầu vào phạm vi được đặt thành chế độ 50 ohm và đường dỗ 50 ohm cho phạm vi. Sau đó, bạn có một điện trở nối tiếp ở đầu để đưa ra hệ số tỷ lệ của bạn (tức là 450 ohms cho đầu dò x10). Ưu điểm của thiết lập này là đơn giản và nó hoạt động tốt ở tần số cao. Nó có những đặc điểm tốt đẹp này vì nó coi cáp như một đường truyền thích hợp đưa vào tải phù hợp. Nhược điểm là ở tần số thấp, nó tải xuống thiết bị được thử nghiệm nhiều hơn đầu dò trở kháng cao. Ngoài ra, một số phạm vi giá rẻ không có tùy chọn đầu vào 50 ohm, bạn có thể sử dụng một T-peice và terminator bên ngoài nhưng nó không phải là hiệu suất tốt khôn ngoan.

Nếu tín hiệu của bạn lớn thì bạn có thể muốn xem xét thực hiện đầu dò 100x theo cách này. Tải ít hơn trên mạch nhưng rõ ràng tệ hơn snr.

Đối với các đầu dò trở kháng cao, bạn có phạm vi trở kháng đầu vào 1 megohm. Vì vậy, điện trở loạt của bạn trở thành 9 megohms cho đầu dò x10. Tuy nhiên, chỉ cần có một điện trở sẽ dẫn đến một đầu dò hoạt động kém. Để có được đầu dò hoạt động tốt, bạn cần thêm một tụ điện qua điện trở nhỏ hơn 9 lần so với điện dung kết hợp của đầu vào phạm vi và cáp đồng trục của bạn (chúng tôi hiện đang xử lý cáp như một tụ điện thay vì coi nó như một đường truyền dòng, điều này hoạt động tốt miễn là cáp của chúng tôi ngắn hơn nhiều so với bước sóng). Thông thường một tụ điện biến được sử dụng như dự đoán điện dung đi lạc là khó khăn. Khi tần số tăng lên làm cho các đầu dò trở kháng cao trở nên khó khăn hơn, đòi hỏi các thủ thuật bổ sung như cáp mất đặc biệt được đề cập trong các câu trả lời khác.

Cấu trúc vật lý của đầu dò thụ động hiệu suất cao là không dễ dàng bởi vì bạn sẽ cần phải đạt được điện dung ký sinh cực nhỏ để bộ chia điện áp hoạt động chính xác (tạo ra đáp ứng phẳng) trên một dải tần số rộng. Ngay cả cáp đồng trục kết nối đầu dò với máy hiện sóng cũng khó khăn, nếu bạn cho nó bất kỳ chiều dài đáng kể nào. Điều này khiến cho việc xây dựng một đầu dò thụ động không tải mạch mạnh mẽ là rất khó khăn.

Nếu điều này quan trọng với bạn, thì tôi đề nghị bạn thử một đầu dò hoạt động, nhờ đó bạn sẽ có thể bố trí trở kháng đầu ra 50 ohm để kết nối trực tiếp với máy hiện sóng. Bạn có thể tìm thấy các opamp đầu vào FET băng rộng có điện dung đầu vào tương đối nhỏ, chẳng hạn như THS4631 , có 1 GOhm || Trở kháng đầu vào 3.9 pF. Nên thực tế hơn để tạo một bộ chia điện áp băng rộng cục bộ cho opamp hơn là xây dựng một đầu dò thụ động chỉ với một vài pF điện dung.

Hạn chế là điều này cũng không tầm thường, và bạn có thể không muốn coi các đầu dò như là dùng một lần vì các opamp có giá vài đô la mỗi cái, cộng với chi phí PCB. Dưới đây là một ví dụ điển hình về thiết kế của Rocketmagnet , cho thấy những gì có thể liên quan. Một đầu dò một đầu có thể đơn giản hơn một chút, mặc dù tùy thuộc vào yêu cầu của bạn, bạn vẫn có thể cần nhiều hơn một opamp. Nếu bạn có thể thoát khỏi mức tối thiểu của một hoặc hai opamp và một bộ chia điện áp, thì có khả năng bạn có thể xây dựng nó trên một tấm bảng đồng và để nó được gắn mạch để được thăm dò. Cho dù điều này là xứng đáng với nỗ lực và chi phí mỗi lần, tất nhiên, tùy thuộc vào bạn.