Đầu dò thụ động tốc độ cao - mâu thuẫn giữa các tác giả hoặc các quan điểm khác nhau?

Trong một tài liệu Hiscocks et al. mô tả một số điều cơ bản của lý thuyết thăm dò dao động. Tài liệu rất dễ hiểu và có vẻ mạch lạc. Đặc biệt lưu ý rằng đối với anh ta, kẻ xấu là điện dung song song của cáp đồng trục và của máy hiện sóng nên được bù bằng cách thêm một điện dung song song với đầu của đầu dò (vì vậy, điện dung của đầu được tăng lên).

Rồi đến d. smith với phương pháp của mình để xây dựng một đầu dò thụ động 1 GHz. Đầu tiên, không hoàn toàn rõ ràng lý do tại sao anh ta chấm dứt đầu dò của mình bằng điện trở 50 ohm: để tránh phản xạ, không đủ để một bên của đầu dò (đó là phía máy hiện sóng) bị chấm dứt bởi điện trở 50 ohm? Tôi đoán rằng điều này là để giết nhiều hơn những phản xạ. Nên để cho nó được. Nhưng điều kỳ lạ đối với tôi là anh ta không tính đến điện dung của cáp, cũng không phải điện dung của máy hiện sóng. Đặc biệt, đối với anh ta, con thú phải bị giết là điện dung đầu (vì vậy anh ta tăngđiện dung song song của cáp), sự đảo ngược chính xác của những gì nói về Hiscoks trong tài liệu trên. Nếu người đàn ông này là một người mới, tôi sẽ nói rằng anh ta không hiểu tại sao đầu dò của anh ta hoạt động, và anh ta thực sự làm tăng điện dung của đầu bằng lá đồng của mình. Nhưng này! người đàn ông này là một bậc thầy về thăm dò đã xuất bản một số bài báo trên các tạp chí khác nhau.

Và bây giờ là tác phẩm hay nhất trong số những tác phẩm hay nhất, The Art of Electronics , 12.2 p. 808: để làm một đầu dò thụ động tốc độ cao? rất đơn giản:

... và tự tạo bằng cách nối một điện trở nối tiếp (chúng tôi thích 950 ohm) vào một chiều dài dỗ dành 50 ohm gầy (chúng tôi thích RG-178); bạn tạm thời hàn tấm khiên dỗ vào một mặt đất gần đó, cắm đầu kia vào phạm vi (đặt cho đầu vào 50 ohm) và voila - đầu dò 20 x tốc độ cao!.

Nếu sự hiểu biết của tôi là đúng, điện trở 950 ohm với trở kháng đặc tính 50 ohm của cáp tạo ra một bộ chia điện trở 1:20 (cho đến nay là OK), nhưng bù đầu dò v.v. thì sao? ồ

Ai đó có thể cho tôi biết những gì đang xảy ra?

Đối với các đầu dò 100 MHz và chậm hơn, bước sóng của các tín hiệu được đề cập đủ dài để cáp không thực sự hoạt động giống như một đường truyền và đầu dò khá trực tiếp 'nhìn thấy' trở kháng đầu vào của phạm vi. Ngoài ra, trở kháng đầu dò và trở kháng đầu vào phạm vi không phù hợp với trở kháng đặc tính của cáp. Trong trường hợp này, điện dung thực sự là điều chính cần được kiểm soát và bù đắp. Điều này được mô tả trong Hiscocks et al. tài liệu.

Ở tần số cao, cáp hoạt động giống như một đường truyền và đầu dò không nhìn thấy trở kháng đầu vào phạm vi trực tiếp. Thay vào đó, đầu dò nhìn thấy trở kháng đặc tính của cáp. Thông thường đối với các đầu dò tần số cao, kỹ thuật thiết kế RF 50 ohm tiêu chuẩn được sử dụng. Mọi thứ chỉ được khớp với 50 ohms - cả đầu vào phạm vi và đầu dò.

Đối với sự khác biệt giữa d. thợ rèn và nghệ thuật điện tử, về cơ bản họ đang cố gắng làm ít nhiều điều tương tự. d. smith thêm một điện trở song song với mặt đất để tạo thành một bên của bộ chia điện áp để tạo ra đầu dò ~ 40: 1. Điện trở 50 ohm đó xuất hiện song song với cáp 50 ohm cho điện trở tương đương 25 ohm. Điều này sau đó tạo thành một bộ chia điện áp với điện trở loạt 976 ohm. Rõ ràng điện dung đầu của đầu dò của anh ta đủ cao để yêu cầu bù thêm để có được đáp ứng tần số phẳng. Lưu ý rằng điện trở này không thực sự cần thiết như một điện trở kết thúc - giả sử đầu kia của dòng (ở phạm vi) được kết thúc chính xác thành 50 ohms, sau đó không có phản xạ nào đi ngược lại cáp có thể phản xạ lại một sự không phù hợp trở kháng ở đầu thăm dò.

Nghệ thuật thiết kế điện tử cũng làm điều tương tự, nhưng chỉ sử dụng trở kháng đặc tính của cáp làm một bên của bộ chia điện áp. Kết hợp với điện trở sê-ri 950 ohm, điều này tạo ra đầu dò 20: 1. Điều này có thể hoạt động 'đủ tốt' với tần số cao hợp lý mà không cần bù thêm nếu sử dụng điện trở phù hợp, nhưng tôi cho rằng bạn có thể làm tốt hơn một chút nếu bạn thêm một tụ điện có kích thước phù hợp để nối đất giữa điện trở 950 ohm và cáp dỗ . Độ suy giảm của nghệ thuật thiết kế điện tử cũng thấp hơn d. thiết kế smith, có khả năng làm cho sự không phù hợp trong điện dung ít gặp vấn đề. Nói chung, tôi nghĩ rằng nghệ thuật thiết kế điện tử thực sự được dự định là một kỹ thuật nhanh và bẩn, hoạt động đủ tốt để gỡ lỗi nhưng có thể được cải thiện nếu cần độ chính xác cao hơn.

Thật vậy, tài liệu của Hiscocks khá rõ ràng, điện trở sê-ri 9 M trong đầu dò, 1 M so với phạm vi. Thêm các tụ điện song song để cho tần số cao, tỷ lệ 10: 1 được duy trì. Đó là tất cả có ý nghĩa.

Tôi tin rằng một đầu dò 10: 1 tốt như thế này có thể đạt được băng thông lên tới 300 MHz.

Các giải pháp khác cố gắng để đạt được một BW (băng thông) cao hơn. Sau đó, giới hạn đầu tiên chúng ta cần loại bỏ (so với đầu dò 10: 1 tiêu chuẩn) là cáp đầu dò. Cáp được sử dụng cho các đầu dò 10: 1 là yếu tố giới hạn cho BW. Chúng ta cần sử dụng cáp BW cao và những cáp này hầu như luôn có trở kháng đặc tính 50 ohms, giống như RG-178. Để có thể sử dụng BW mà chiều dài của cáp phải được chấm dứt ở cả hai bên với 50 ohms. Điều đó làm cho cáp một đường truyền .

Cả D. Smith và Nghệ thuật Điện tử đều sử dụng đường truyền này làm cơ sở. Lưu ý rằng điện trở kết thúc 50 ohm thường nằm bên trong máy hiện sóng (bạn phải thay đổi cài đặt trên phạm vi), nếu nó không có cài đặt như vậy, bạn phải tự thêm 50 ohm.

Để kết hợp với đường truyền 50 ohm đó, cả hai sử dụng một điện trở với một tụ điện tùy chọn. Nghệ thuật Điện tử rõ ràng đã hài lòng với BW họ nhận được. Lưu ý cách họ chủ yếu nói về những tín hiệu kỹ thuật số có hình dạng đẹp!

Ngoài ra, do đường truyền hoạt động như trở kháng 50 ohms mà không có nhiều điện dung, bạn sẽ không "nhìn thấy" tất cả điện dung của RG-178 ở đầu vào. Vì vậy, bạn sẽ chỉ cần một điện dung rất nhỏ trên điện trở 950 ohm để có được tần số bù thích hợp.

Cần phải có đầu dò bù khi bạn có phạm vi với trở kháng 1 megaohm

Khi phạm vi trở kháng của phạm vi và cáp không có gì để bù. Cáp là một đường truyền và độ tự cảm của cáp hủy bỏ ảnh hưởng của điện dung của nó.

Lý do tại sao hầu hết các phạm vi không có 50 ohm đều là vì nó đặt tải trọng đáng kể lên mạch được đo, và cần phải cẩn thận để không gây ra hoạt động không mong muốn chỉ bằng cách kết nối đầu dò. với đầu dò trở kháng cao, bạn có thể thăm dò mạch với ít nhiễu hơn.

Smith chấm dứt cả hai đầu cáp đồng trục của mình. Tôi không chắc anh ta sẽ nhận được gì từ đó, và sau đó cần phải bù điện dung cho việc chấm dứt của anh ta, tôi không chắc rằng anh ta có được gì không.

Nghệ thuật Điện tử, đã được nhiều chuyên gia đọc bằng chứng và được đánh giá cao