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7-2022

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Messtechnik Bild 3:

Messtechnik Bild 3: 50-Ohm-Quelle mit kapazitiver Last Bild 2: Die Szenarien aus Bild 1 mit identischen Impedanzen Anteil der Impedanzen immer bedeutsamer, da der Betrag des kapazitiven Blindwiderstands indirekt proportional zur Frequenz ist. Bei analogen Signalen sinkt der Pegel und die Phasenlage verschiebt sich. Bei der Erfassung digitaler Signale beeinflusst die kapazitive Belastung die Anstiegs- und Abfallzeiten. Die Signalform leidet. Auswirkung auf die Anstiegszeit Zur Veranschaulichung der kapazitiven Belastung betrachten wir einen Impulsgeber mit einer Anstiegszeit von 2,2 ns. Das entsprechende Ersatzschaltbild zeigt Bild 3. Der Impuls am Ausgang des idealen Generators links hat eine Anstiegszeit von null. In der Formel steht der Faktor 2,2 für die Anzahl der RC-Zeitkonstanten, die erforderlich ist, damit sich C über R vom 10%-Wert auf den 90%- Wert des idealen Impulses aufladen kann. Wenn der Ausgang des Impulsgebers belastet wird, addieren sich die Eingangskapazität und der ohmsche Widerstand des Tastkopfs zu den Werten des Impulsgenerators, s. Bild 4 mit 10 MOhm und 11 pF eines typischen Tastkopfs. Hierbei kann der Widerstand von 10 MOhm vernachlässigt werden. Die Kapazität der Probe liegt jedoch parallel zur Lastkapazität und erhöht die Gesamtlastkapazität auf 31 pF. Dadurch erhöht sich die Anstiegszeit auf 3,4 ns. Anwender können die Auswirkung der Kapazität der Tastkopfspitze auf die Anstiegszeit abschätzen, indem sie das Verhältnis der spezifizierten Kapazität der Sonde zur bekannten oder geschätzten Quellenkapazität bilden. Unter Verwendung obiger Werte würde dies zu folgendem Ergebnis führen: 11 pF/20 pF = 0,55 Um diesen Betrag erhöht sich die Anstiegszeit: 2,2 ns x 1,55 = 3,41 ns Bei passiven Tastköpfen gilt: Je größer die Dämpfung, desto geringer ist im Allgemeinen die Kapazität der Messspitze. So ist bei einem 1/100-Tastkopf mit nur etwa 3 pF zu rechnen. Wenn eine noch kleinere Spitzenkapazität erforderlich ist, sollten aktive FET-Eingangs-Tastköpfe verwendet werden. Je nach Tastkopfmodell sind Spitzenkapazitäten von 1 pF und weniger möglich. Auswirkung auf Amplitude und Phase Die Impedanz der Probe am Scope nimmt mit steigender Frequenz ab. Dies nicht nur wegen dem fallenden Betrag des kapazitiven Blindwiderstands, sondern auch infolge der Abnahme der ohmschen Komponente. Bei aktiven Tastköpfen führen Bild 4: Änderungen mit Tastkopf innere Rückwirkungen dazu. Die meisten Sonden-Bedienungsanleitungen dokumentieren den Verlauf der Probe-Impedanz über der Frequenz. Bild 5 ist ein Beispiel für eine solche Kurve einer typischen aktiven Probe. Beachten Sie, dass die 1-MOhm- Impedanz bis nahezu 100 kHz konstant ist. Dies wurde erreicht durch sorgfältige Auslegung der zugehörigen ohmschen, kapazitiven und induktiven Elemente der Sonde. Bild 6 zeigt ein Beispiel für eine passive Probe. In diesem Fall sind Rp und Xp in Abhängigkeit von der Frequenz für einen 18 hf-praxis 7/2022

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