Есть задача, нужно подать на осциллограф сигнал от тактового генератора для контроля электрических параметров сигнала (уровни нуля, единицы, длительность фронта/спада, частота, скважность, размах и т.п.).
Нужно соблюсти нагрузочную емкость на выход генератора - 10кОм, 10 пФ +-10%.
Варианты формы выходного сигнала - КМОП до 200МГц, LVDS, LVPECL - до 800 МГц, Sin 1V p-p - до 2 ГГц.
Желаемая полоса линии передачи до 3 ГГц.
Условия работы линии: -60°С ... +125°C, влажность 0-90%.

Для подключения осциллографа планируем использовать пассивный щуп-делитель 50 к 1. Схема на картинке.
Линию планируем выполнять микрополоском или полоском на печатных платах.

Вопросы:
1) как оценить полосу пропускания получившегося щупа?
2) каким образом неоднородности в линии (разъемы, реле) будут влиять на характеристики линии (как это будет проявляться на сигнале)?
3) как повлияет неточность импеданса линии на характеристики щупа?
4) как оценить фактический импеданс щупа по входу (нагрузочную емкость?)

1) На картинке 200:1, а не 50:1,
2) на ВЧ емкостью резистора 10к пренебрегать нельзя.



Сообщение отредактировал Leka - Oct 14 2017, 18:00

Да, 200:1 верно.
Тут вопрос не в том как учесть резистор (будет полагаю обычный пленочный SMD), а в том как вообще понять с какого боку подходить к этой конструкции.
Статейка на тему:
https://www.picotech.com/download/manuals/p...robes-paper.pdf

С 10 кОм очень сложно будет сделать полосу 3 ГГц из-за паразитных LC. На одном резисторе точно не получится. Можно попробовать несколько последовательно. Ну и конечно надо компенсировать емкость. Можно прикинуть 0,1 пФ на один резистор. Для 5 последовательных резисторов компенсирующая емкость будет 0,1 пФ / 5 * 200 = 4 пФ. В реальном устройстве надо подстраивать компенсирующую емкость.

..........

...не уловил - зачем увеличивать индуктивность путем увеличения общей длины... лучше - наоборот, один резистор, малогабаритный, а еще лучше подобрать соответствующий тип - посмотрите - что для работы на ВЧ сейчас рекомендуется...

тем более, что предлагаемая компенсация по 0,1пФ... конструктивное расположение делителя относительно корпуса экрана будет иметь большое (!!!) неравномерное влияние ... Как бороться с этими полюсами?..........

...да, еще на частотах под 3ГГц всплывут проблемы с потерями в кабеле, разъемах и др....

...1 к 200 ослабление... PECL при размахе около 1 В будет 5 мВ размах на выходе... Ваш осциллограф это почувствует?.... времена можно будет разглядеть?... (хороший прибор?)

... Вопрос - 10пФ на 2 ГГц - это чуть меньше 8 Ом... цифры правильные? не перегрузит ли Ваши цепь такой "щуп"...
...наоборот, убрал бы 10пФ.... и если требуется нагрузка 10 кОм и 10пФ - в это место установил бы эти элементы - и подключал бы щуп с МИНИМАЛЬНОЙ входной емкостью...


... по этому может быть не стоит все в одну кучу...

разделить по частоте... и сделать несколько разных вариантов пробников... по-возможности и поучиться...

...или даже с другой стороны - если ставится задача измерить - надо измерять, а не конструировать и "сертифицировать" средства измерения...

Мы посмотрели (разобрали) готовые изделия (так, для разнообразия и поднятия интереса)... на коленке лучше, даже(!!!) не пытаться... 99,9% успеха обеспечивает конструкция и технология,... например, толстопленочные резисторы, совмещенные с распределенными конденсаторами на керамическом основании...

Т.е. посмотрите - может лучше подобрать готовое и рабочее, пусть Б/У... на EBAY, например... и не использовать пассивный, а приобрести активный щуп... - главное - не ослабляет сигнал (или ослабляет не сильно), правда шум добавляется... и.т.д... Но взвешивая плюсы и минусы, пожалуй плюсов побольше

Речь о паразитной емкости резистора порядка 0,1 пФ. Последовательное включение для уменьшения емкости. Паразитная индуктивность не так страшна, т.к. включена последовательно с высоким импедансом.

Сейчас я подумал, что автору темы может подойти чисто емкостной делитель, если НЧ не нужно. Его сделать проще, как мне кажется. Благо емкостная нагрузка допустима большая - 10 пФ. И коэффициент деления проще выбирать. Скажем, 10 пФ верхнее плечо и 990 пФ нижнее. Параллельно 990 пФ 50 Ом. 1:100, нижняя граница по 3 дБ - 3 МГц.
Для верхней границы по частоте проблема будет в паразитной индуктивности нижнего плеча. Для ее компенсации можно попробовать последовательно с 10 пФ добавлять индуктивность. Скажем 990 пФ с паразитной индуктивностью 0,1 нГн, тогда последовательно 10 пФ 9,9 нГн. В общем, все равно потребуется подстройка.

Сообщение отредактировал magnum16 - Oct 17 2017, 10:42

Спасибо за высказывания, ваше мнение очень ценно.

К сожалению задача именно спроектировать средство измерения.

Я сейчас для конкретики дам ссылки на ТТХ конкретных тестируемых изделий.
КМОП - http://meteor.su/sites/default/files/produ...es/gk325_l1.pdf
LVDS, LVPECL - http://meteor.su/sites/default/files/produ...k326-1s_new.pdf
Собственно, те цифры что в табличке и надо измерять - уровни 0, и 1, длительность фронта, нестабильность частоты, потребляемый ток и т.д.
Обратите внимание на диапазон температур -60...+125.
Конструктивно это выглядит примерно как на картинке, т.е. куча генераторов набиваются в термокамеру на коммутационных платах, сигнал выводится наружу на приборы и там измеряется.

Коммутация планировалась по 50-Ом тракту с помощью реле типа HF3 http://www.te.com/commerce/DocumentDeliver...f%7F1-1462050-6

Так что тут нужно простое решение иначе количество недостижимо.


Думаю что мысли верные, к каждому сигналу нужно подходить индивидуально.
Схема из первого поста нарисована для КМОП, там максимум 220МГц, т.е. достаточная полоса тракат в 1 ГГц. Нормированная емкость нагрузки при измерениях для него 10pF.
Для LVDS и LVPECL штатная нагрузка низкоомная (100 Ом), поэтому и щуп должен быть другой...

Насчет 200:1 согласен, маловат сигнал будет, не увидит скоп. Думаю для КМОП надо делать активный повторитель, а для LVDS/LVPECL пытаться сочинить пассивный щуп, более низкоомный и с меньшим коэффициентом.