Измерение шума на шинах постоянного тока с помощью активного пробника

У меня есть активный пробник Tektronix P6245 (поддерживает только вход постоянного тока), и я хочу использовать его для обнаружения шума на различных шинах питания. Я уже сделал это на шине +3,3 В и могу получить достаточное смещение постоянного тока на осциллографе (Tek TDS744a), чтобы увидеть милливольты.

Однако при более высоких напряжениях (в пределах пределов пробника) возникают сложности. Например, шина постоянного тока +12 В является жесткой. Доведение вертикального разрешения до уровня, обеспечивающего получение значимых данных, просто невозможно.

Я подумываю о блокировочном конденсаторе постоянного тока между зондом и тестируемой шиной. Это разумный вариант? Любые предложения по лучшему способу сделать это?

Я не вижу причин, по которым вы не можете использовать последовательный конденсатор и R для заземления для мониторинга с помощью пробника. Расположение и наземный путь могут поставить под угрозу его полосу пропускания 5 ГГц, но здесь нет проблем. Предложите НПО керамический или пластиковый колпачок. Но также любой датчик 10:1 с прямым подключением к наконечнику/кольцу датчика должен быть в порядке с импульсной калибровкой.
Каковы относительные величины и частоты шума, которые вы хотите исследовать?
Шум, который меня интересует, может быть от 50 Гц до 1,5 МГц или около того.

Ответы (4)

Да, продолжайте и используйте блокирующий колпачок постоянного тока. Активные пробники имеют высокое входное сопротивление, поэтому особенности фактического RLC конденсатора не имеют большого значения. Если вам нужна большая точность по всему спектру, вы всегда можете откалибровать наконечник.

Я обычно использую стандартный наконечник Tektronix (штекер), зачищаю острый край (с помощью Dremel) и припаиваю керамический конденсатор 0603 в качестве нового наконечника. Конденсатор MLCC 0,1 мкФ 25 В должен обеспечить полосу пропускания примерно от 1,6 Гц и выше.

ВНИМАНИЕ: Однако имейте в виду, что несимметричный пробник должен иметь хорошее заземление, поэтому будьте осторожны, чтобы не улавливать помехи от провода заземления по воздуху или от неправильной точки заземления. Вместо длинного провода используйте вилку с пружинным штифтом в заземляющей розетке датчика P6245 и располагайте открытую поверхность земли рядом с точкой измерения. Вам нужно будет правильно выровнять оба наконечника, чтобы обеспечить хорошее соединение.

Я думаю, что это очень разумное предложение. Причина, по которой я хочу использовать P6245, заключается в том, что он практически бесшумный. Возможно, это результат его согласования на 50 Ом. Что бы ни. Попробую это предложение. Дешевле, чем дифференциальный датчик или специализированная система!

Параметры:

  1. Деньги не проблема? R&S разработала новый пробник специально для этого приложения с отдельными путями сигналов переменного и постоянного тока, что позволяет учитывать большие смещения при измерении слабых сигналов переменного тока. Однако стоимость нового осциллографа R&S для его использования может быть непомерно высокой. Я был бы удивлен, если бы Tek, Keysight, LeCroy и др. не представили аналогичные пробники в ближайшем будущем.

  2. Используйте другой пробник, допускающий связь по переменному току.

  3. Забудьте о причудливых пробниках и просто соедините шину питания через резистор 50 Ом с центральным проводником отрезанного куска коаксиального кабеля (и соедините OC с землей поблизости), а другой конец соедините по переменному току с вашим прицелом.

+1, но, пожалуйста, отключите свой коаксиальный кабель;)

Ваш пробник, похоже, имеет коэффициент усиления x1, поэтому в данном случае он дает лишь сомнительную пользу.

Поскольку источник питания имеет низкий импеданс (надеюсь, у него есть развязывающие конденсаторы!), самый простой (и лучший) способ измерить его шум — это припаять резистор на 50 Ом к вашей контрольной точке и соединить его с осциллографом с помощью куска 50 Ом. коаксиальный кабель с BNC на конце.

Установите диапазон на связь по переменному току. Вам не нужно включать внутреннюю терминацию 50R, так как у вас есть исходная терминация 50R.

Пайка коаксиального кабеля освобождает ваши руки для выполнения других тестов, например, если вы хотите измерить шум источника питания с помощью микроконтроллера/платы/DSP/чего-то другого.

Мне нравятся резисторы MELF для этой цели, потому что они маленькие, имеют хорошие характеристики на высоких частотах и, в отличие от резисторов с микросхемами SMD, не ломаются при небольшом натяжении кабеля.

Это даст вам наилучшие возможные измерения.

Место, к которому вы припаиваете заземление коаксиала, также важно.

Ложное предложение! Только окончание на конце прицела предотвращает отражение. Вы можете подумать: «Кого это волнует, он будет убит при завершении источника!» Верно, но он все еще существует для диапазона и зависит от частоты.
Да, будет отражение на прицеле. Впрочем, это не проблема. Если вы хотите немного больше шума, и это не дает вам спать по ночам, будьте моим гостем и включите согласование Scope 50R... и, конечно же, скорректируйте результаты для затухания.
ничего особенного, только -3 дБ на 60 МГц, -6 дБ на 100 МГц, когда есть идеальный коаксиальный кабель 50 Ом, Td = 5 нс, а вход осциллографа обычный 1 МОм 50 пФ. Ешьте хорошо!
Я бы побеспокоился об измерении шины +12 В с оконечной нагрузкой 50 Ом. Прощай, сфера?
@MarkRichards ВСЕГДА подключайте переменный ток к коаксиальному кабелю 50 Ом, затем 50 Ом к DSO для шума источника постоянного тока.

Таким образом, лучшим способом было бы просто использовать обычный пробник с более низкой полосой пропускания (если у вас его нет, возможно, вам следует его приобрести) и запустить пробник в режиме переменного тока с более высоким коэффициентом усиления, чем 1x, и избавиться от хлопот добавления конденсаторов. .

Мне также трудно поверить, что вы не можете настроить прицел на связь по переменному току.

Вы добавляете последовательную емкость, а не шунтирующую емкость. Вы уверены, что это повлияет на пропускную способность так, как вы говорите?
Нет, я не уверен, ошибочная логика с моей стороны. Посмотрев на это, он только портит полосу пропускания вокруг точки 1 ГГц, создавая точку резонанса.
Активные пробники (как P6245) представляют собой усилители постоянного тока с ограниченным (+-8 В) диапазоном входного постоянного тока относительно земли. Они заканчиваются нагрузкой 50 Ом на конце прицела, и связь по переменному току не поможет. Тем не менее, P6245 имеет диапазон смещения 10 В, поэтому измерение 12-вольтовой шины закончится 2 В постоянного тока, а усиление всего 500 мВ/дел выведет вас за пределы динамического диапазона, чего может быть недостаточно, чтобы увидеть детали шума.