O que significa capacitância de entrada em um osciloscópio?

Meu osciloscópio está classificado como: 1Mohm || 12pF. É um osciloscópio de 100 MHz. No entanto, eu não entendo o ponto da capacitância. Se eu definir minha sonda em 10X (é comutável), ela inserirá 9Mohm em série. Agora, criamos um filtro RC com -3dB de ponto de interrupção de: ~ 1.473 kHz e, no entanto, eu ganho uma largura de banda maior com sondas de 10X e certamente não recebo um limitador de largura de banda de 1,4 kHz! o que estou perdendo?

Além disso, eu estava simulando o circuito em um simulador de circuito. Sem resistência da sonda, uma tampa de 10pF conduz 1A a 100 MHz, o que seria uma carga massiva em comparação com a impedância de 1 Mohm.

Como praticamente todos os circuitos reais, as entradas do osciloscópio têm uma capacitância parasitária. Não importa quão pequeno você tenha feito com um bom design, ele ainda afetará a aquisição do sinal de RF, exceto talvez uma conexão e atenuação definidas de 50 directly diretamente na entrada do osciloscópio; nesse caso, com os números da sua pergunta -

Ou ainda mais, se reduzirmos a impedância de entrada C _{do escopo,} menor.

Normalmente, porém, não queremos carregar o circuito em teste com uma conexão definida de 50 because, porque a maioria dos circuitos em teste terá impedância além de 50 Ω (como a saída do gerador de sinal teria, porque foi projetada especificamente para a correspondência de impedâncias) Sistemas de 50)). Então, o que pode ser feito com uma capacitância que não pode ser eliminada? Foi escolhido para usá-lo de maneira inteligente na combinação sonda e escopo . Tão inteligente, na verdade, que qualquer capacitância desconhecida que possa ser causada por cabos de sonda e outras coisas em sua conexão possa ser compensada como a capacitância de entrada do osciloscópio, e todas elas se tornam indiferentes à maioria dos casos de aplicações práticas de medição.

A sonda 1:10 possui um resistor interno de 9 MΩ e , paralelamente, um capacitor interno de [1/9 * C _{in, scope} ].

É ajustável porque a sonda não conhece a capacitância exata do escopo específico ao qual está conectada.

Com o capacitor na sonda ajustado corretamente, você tem não apenas um divisor resistivo para a parte CC do sinal (9 MΩ na sonda vs. 1 MΩ no osciloscópio), mas também um divisor capacitivo para a parte CA de maior frequência do sinal (1,33 pF na sonda vs. 12 pF no escopo, usando seus números), e a combinação funciona muito bem até ou além, por exemplo, 500 MHz.

Além disso, você obtém a vantagem de inserir não 1 MΩ e 12 pF em seu circuito ao sondar, mas 9 MΩ + 1 MΩ = 10 MΩ e [o equivalente em série de 12 pF e (12 pF / 9)] = 1,2 pF

Link para a fonte da imagem: Aqui.

O que a imagem no link não mostra e o que negligenciamos até agora é a capacitância do cabo da sonda, isso apenas aumentaria a capacitância na entrada do osciloscópio e também pode ser compensado ao girar a tampa variável na sonda .

Usando uma sonda 1:10, a pequena capacitância da sonda está em série com a maior capacitância de entrada do osciloscópio. A capacitância total (aprox. 1,2 pF) é paralela ao ponto do seu circuito que você está investigando. Conectando o osciloscópio diretamente ao circuito, por exemplo, com apenas um cabo BNC reto, você está colocando toda a capacitância de entrada do osciloscópio em paralelo com o que está medindo - talvez carregando seu circuito sob teste tanto que ele não funcione mais enquanto está sendo medido. Na melhor das hipóteses, ainda pode funcionar de alguma forma, mas a imagem no seu escopo mostrará resultados muito distantes das formas de onda reais em seu circuito em teste.

Seria possível construir escopos com uma capacitância de entrada muito menor - mas não haveria como compensar a capacitância do cabo da sonda com um pequeno capacitor variável próximo à ponta da sonda. Afinal, os 12 pF na entrada do osciloscópio foram colocados ali de propósito , para fazer com que o osciloscópio funcionasse bem em conjunto com uma boa sonda.

Uma última observação: usando sondas de 1: 100, você carrega seu circuito ainda menos. Na falta de uma sonda ativa com uma capacitância muito pequena na ponta, uma sonda 1: 100 pode ser usada nos casos em que até 1,2 pF seria muita carga em seu circuito - desde que o sinal seja grande o suficiente para que você ainda veja algo depois atenuação de 1: 100 da sonda.

Suponha que você estivesse verificando um sinal de 100 MHz através de um circuito sintonizado paralelo ressonante. O 12 pF afetaria consideravelmente a precisão da medição, pois seria grande em comparação com a capacitância através da bobina e detune o circuito.