Почему большинство испытательного оборудования имеет входное сопротивление по напряжению 10 МОм?

Я говорю только об оборудовании, интересном для измерения напряжения.

Мультиметры, осциллографы и обычные синхронные усилители имеют в основном входное сопротивление 10 МОм. Я понимаю необходимость высокого входного импеданса, чтобы остановить потребление тока и избежать эффекта делителя напряжения. Почему производители не выбирают в своих конструкциях входные импедансы более высоких диапазонов?

Не будет ли мультиметр с входным импедансом 100 МОм более ценным для покупателя?

100 МОм не будут иметь большого преимущества перед 10 МОм. А для еще более высоких значений биполярные входные усилители становятся невозможными. Если людям нужен действительно высокий входной импеданс в ТОм, в любом случае потребуются специальные кабели и тому подобное.
В электрометре модели 640 от Keithley используются защитные кожухи и сапфировая изоляция для обеспечения входного сопротивления более 10 ^ 16 Ом с шунтированием менее 2 пФ. Просто к вашему сведению. (Я добился того же, используя кости и ручное соединение проводов.)
@tobalt Итак, вы имеете в виду, что 10 МОм - это просто удобное число?
@BlackPenguin да, точно. Он достаточно низкий, чтобы его можно было установить с помощью простого резистора, и он не будет зависеть от изменений фактического входного усилителя.
@jonk, разве эта входная емкость 2 пФ не является абсолютным шоу? Если вы действительно хотите провести измерения, например, на образце с сопротивлением 1–15 Ом, вам потребуется несколько часов времени установления.
@tobalt посмотри техническое описание. Это все есть. (Извините, я не включил ссылку на него.)
Большинство осциллографов на самом деле имеют сопротивление 1 МОм, а не 10. Только при использовании с пробником 10:1 они дают входное сопротивление 10 МОм. Не все прицелы так делают.
100 МОм будут стоить дороже и не будут иметь существенной дополнительной ценности для большинства применений. У меня редко возникают проблемы со слишком низким значением 10 МОм.
@KevinWhite Спасибо, я только начал задаваться вопросом, почему все мои измерители и прицелы имеют сопротивление 1 МОм и не соответствуют ли они стандартам. (Ну, большинство из них некачественные, но не в отношении входного сопротивления)
Я не уверен, мы говорим о прицелах или цифровых мультиметрах? Довольно распространенный (и старый) цифровой мультиметр, такой как Keythley2000, имеет импеданс >10 ГОм для диапазонов 10/1/0,1 В.
Никто не собирается говорить о том, как можно использовать входное сопротивление мультиметра в качестве токового шунта для измерения малых токов? Это настоящая причина, по которой входной импеданс всегда является «хорошим» значением, например, 10 МОм или 1 МОм: цифровой мультиметр в режиме напряжения — это наноамперметр.

Ответы (4)

  • Помните, что фактический АЦП в измерителе не имеет бесконечного входного сопротивления. Он будет подавать или потреблять некоторый ток в цепи делителя напряжения. Это означает, что увеличение значений резистора делителя напряжения приведет к увеличению смещения тока смещения, что повлияет на точность.
  • Резисторами делителя напряжения будет сложнее управлять, так как станет сложнее управлять утечкой через печатную плату, переключающими контактами, автоматическими селекторами диапазона и т. д.
  • Стандартизация входного сопротивления. Теперь пользователи ожидают 10 МОм.
  • Этого достаточно для большинства приложений.
  • Я не знаю, является ли это фактором, но они должны работать как на переменном, так и на постоянном токе.

Не будет ли мультиметр с входным импедансом 100 МОм более ценным для покупателя?

Для некоторых, возможно. Повышенная чувствительность к полям рассеяния может быть проблемой для других.

Вопрос в том, насколько бесконечно. У меня есть мультиметр 8846A, и этот мультиметр потребляет менее 10 нА при 10 В, поэтому это устройство предположительно имеет входное сопротивление более 10 ГОм, оно цифровое и, конечно же, имеет аналого-цифровой преобразователь. Как бы вы это объяснили?

Поработав с тестовым оборудованием с входным сопротивлением 100 МОм, могу сказать, что оно имеет не только преимущества. Он требует гораздо более осторожного обращения, чем обычные вольтметры или осциллографы. Например, прикосновение к проводу голой рукой приведет к его заряду, вызывая сдвиги напряжения, для полного исчезновения которых требуются десятки секунд или даже минут. Во многих случаях ошибки, вызванные такими эффектами, перевешивают повышенную точность, приобретаемую за счет более высокого входного импеданса.

Как указали Neil_UK и Владимир Краверо, входное сопротивление не является (по крайней мере, не единственной) причиной такого поведения. Как я теперь понял, еще одна причина этого эффекта заключается в том, что я использовал усилитель с высоким коэффициентом усиления для измерения очень малых разностей напряжения. В этой ситуации прикосновение к проводу может вызвать насыщение усилителя, после чего потребуется много времени для его восстановления.

В дополнение к этому я часто измеряю напряжение между двумя точками, которые оказываются плавающими относительно друг друга. При некоторой входной проводимости это условие легко распознать: напряжение начинается с некоторого ненулевого значения, а затем спадает до нуля. Если бы входное сопротивление было намного выше, то вместо этого я бы увидел произвольное постоянное напряжение, и это значительно усложнило бы понимание того, что происходит.
Таким образом, при слишком высоком входном сопротивлении у вас будет слишком большое время RC для удобного измерения?
Стабилизация показаний в течение 10 с зависит от импеданса источника, а не от высокого входного импеданса измерителя. Без высокого входного импеданса измерителя вы даже не смогли бы считать свой источник.
Еще более серьезной проблемой является то, что если осциллограф потребляет нулевой постоянный ток от пробника, но пробник и кабель имеют некоторую паразитную емкость (неизбежную), прерывистое соединение пробника может вести себя как непредсказуемая выборка и хранение.
Этот ответ должен быть неточным, в том смысле, что некоторая информация отсутствует. Я не знаю, какие кабели вы используете, но 100 МОм x 10 нФ = 1 с и 10 нФ — это ОГРОМНАЯ паразитная емкость. Я работаю с инструментами > 10 ГОм, и хотя я могу зарядить входы, для их разрядки требуется несколько секунд. Вдобавок ко всему, я ожидаю, что инструмент также будет иметь некоторый постоянный ток смещения, протекающий через клеммы, что, вероятно, вносит значительный вклад в заряд/разряд.
Владимир Краверо, Вы частично правы. Теперь, когда я думаю об этом, основная причина таких больших временных масштабов заключается в том, что измерительное устройство, о котором я говорил, содержит усилитель с высоким коэффициентом усиления. Он достигает насыщения, а затем требуется много времени, чтобы снова нормально работать.

Бесконечный входной импеданс был бы идеален. «Достаточно высокая для большинства людей» оказывается коммерчески более практичной.

Относительно просто и дешево изготовить практичные усилители с входным сопротивлением 1 МОм и 10 МОм с разумной полосой пропускания, и они удовлетворяют огромный сегмент рынка.

Там, где пользователю требуется более высокий входной импеданс, для этих немногих пользователей более разумно использовать пользовательский входной усилитель, предназначенный для их конкретного приложения. Например, если вы хотите измерить входные токи fA, то накопление заряда на изолирующих поверхностях и ионизация воздушных пространств космическими лучами становятся существенными. Вы не хотите закладывать инженерные допуски этих эффектов в каждый мультиметр за 10 долларов.

«Бесконечное входное сопротивление было бы идеально». Нет, не будет. Это одна из тех полуправд, от которых нам действительно нужно избавиться. Бесконечный входной импеданс дает вам одну и только одну вещь: ваш измеритель не оказывает никакого влияния на тестируемую цепь. Все остальное, что связано с бесконечным входным импедансом, — это кошмар, который делает измерения сложными и подверженными ошибкам. Если бы я действительно мог сделать измеритель с бесконечным входным импедансом, я был бы готов поспорить, что первое, что вы сделали бы с ним, когда действительно начали его использовать, — это добавили бы небольшую нагрузку. Для вашего здравомыслия.
@J ... Я думаю, что при прочих равных условиях , если бы входной цифровой мультиметр с сопротивлением 10 МОм не потреблял входной ток, он был бы «лучше». Фактически, мой относительно дешевый цифровой мультиметр ANENG AN8002 разгружает свой вход в диапазоне 200 мВ и выглядит почти бесконечным, насколько я могу измерить. Предположительно, он имеет входной резистор на 10 МОм с переключаемыми шунтами для создания делителя входного напряжения и без деления, я просто вижу вход буферного усилителя. С низким импедансом источника это просто замечательно, даже автоматический диапазон до 20 мВ полной шкалы с бесшумным разрешением до 10 мкВ.
Я думаю, что «при прочих равных условиях» — это еще одно из тех уточнений, которые выводят нас за пределы реальности . Я имею в виду, что я часто переключаюсь в режим «LoZ» моего Fluke, потому что измерительное сопротивление 3 кОм заглушит все ложные сигналы, которые я не хочу измерять . А когда мы говорим об автоматизированных машинах, часто можно встретить АЦП с входным сопротивлением 10, 5 или даже 1,5 кОм. Не существует такого понятия, как «идеал» — каждое приложение имеет разные задачи и разные цели, и абсолютная точность — лишь одна из этих целей.
@J ... Если я не хочу что-то измерять, я поставлю явный внешний фильтр или шунт на пути моего идеального измерителя. Вот почему я привел пример своего самого «царства реальности» AN8002, 12 фунтов стерлингов на BangBad, с доставкой! С ИУ с высоким импедансом источника это можно сделать повсюду.

Это золотая середина для большинства пользователей, которая обеспечивает удовлетворительную точность, но допускает небрежность в использовании.

Слишком низкое, и ваш источник сигнала будет загружен и искажен больше, чем вы можете вынести. Слишком высокие, и ваши сигнальные токи уменьшаются настолько, что начинают приближаться к величинам токов утечки в изоляционных материалах, из которых все сделано (и загрязнениях на них). Отношение сигнал/шум в некотором смысле. Аккуратный, четко определенный сигнальный ток в дорожках вашей цепи начинает смешиваться с токами утечки, втекающими в эти дорожки и вытекающими из окружающей среды.

Спасибо, мне кажется, что измеряемый ток приближается к току утечки!
Почему большинство испытательного оборудования имеет входное сопротивление по напряжению 10 МОм?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v