Keď má osciloskop k dispozícii vstup o impendancii 50 Ohm a 1 MOhm, ako si vybrať, ktorý z nich použiť pre dané meranie? Tu je niekoľko odporúčaní, kedy by sa mal používať ktorý vstup.

Pri použití sondy s útlmom 10x použite 1 MOhm vstup

Jediné nastavenie, ktoré sa dá použiť pri použití sondy s útlmom 10x, je vstup 1 MOhm. Tu veľmi na výber nemáte. Ak je šírka pásma vášho signálu nižšia ako približne 200 MHz, sonda s útlmom 10x je skvelá sonda na použitie pre všetky všeobecné aplikácie. Nevýhodou sondy s útlmom 10x je to, že znižuje odstup signálu od šumu o 20 dB, pretože prakticky 10x zoslabuje meraný signál.

V osciloskope s rozlíšením 12-bitov je vstupný šum špička-špička (alebo peak to peak) približne 1 mV. To zodpovedá napäťovej citlivosti 10 mV/div ako najcitlivejšiemu rozlíšeniu. Ak chcete merať nízkoúrovňové signály, ktoré sú menšie ako približne 100 mV, sonda s útlmom 10x značne obmedzí vašu citlivosť. V takom prípade zvážte použitie priameho pripojenia meraného signálu, alebo zvážte použitie aktívnej osciloskopickej sondy.

Použitie vstupu 1 MOhm pre nízkoúrovňové signály cez priame káblové pripojenie

Ak potrebujete merať signály veľmi nízkej úrovne, použite priame káblové pripojenie k osciloskopu na vstupe s impendanciou 1 MOhm. Potom máte k dispozícii plnú citlivosť zosilňovača osciloskopu. Na vstupe 1 MOhm tak  budete môcť merať napätia až do veľkosti 50 V, s veľkým dynamickým rozsahom posunu a striedavou väzbou.

Jedinou nevýhodou použitia priameho káblového pripojenia so vstupom 1 MOhm je, že sa môžu zaviesť artefakty odrazu tak, ako je to znázornené na obrázku 1.

Obrázok 1. Rovnaký signál z drivera rýchlej vyrovnávacej pamäte meraný pomocou 1 metra, 50 ohmového kábla s 1 MOhm vstupom pripojeného do osciloskopu a ten istý kábel pripojený k 50 Ohm vstupu osciloskopu.

K odrazom dochádza vždy, keď signál narazí na zmenu okamžitej impedancie. Ak je čas nábehu signálu dlhší ako približne 4-násobok časového oneskorenia pri prechode cez merací kábel, potom sa odrazy rozmazávajú počas nábehu alebo poklesu hrán signálu. Výsledný artefakt odrazu tak bude zanedbateľný.

V prípade signálu s dlhým časom vzostupu alebo za použitia krátkych meracích káblov by ste sa odrazov nemali obávať a použitie vstupnej impedancie 1 MOhm zapojenej do osciloskopu by malo byť v poriadku. To vám umožní pozerať sa na signály aj s vyšším napätím, signály s nižšou úrovňou a umožniť vám sledovať väčší jednosmerný posun a použiť striedavú väzbu.

Vstup 1 MOhm je preferované nastavenie pre signály s dlhým časom nábehu alebo nízkou šírkou pásma. Ako nízka je teda šírka pásma? Ak je typická dĺžka meracieho kábla 1 meter, časové oneskorenie v kábli je približne 5 nano sekúnd. To znamená, že pre časy nábehu signálu dlhšie ako 4 x 5 nsec = 20 nsec je vstup 1 MOhm v poriadku. To je šírka pásma signálu približne 0,35/20 nsec = 17 MHz. Ak majú vaše signály šírku pásma pod 20 MHz, neváhajte preto použiť vstup 1 MOhm.

Ak používate káble s impedanciou 50 Ohm, použite 50 Ohm vstup na elimináciu odrazov

Skutočným dôvodom, prečo majú osciloskopy možnosť pripojenia 50 Ohmového vstupu, je zníženie odrazov od zdroja signálu pripojeného k osciloskopu pomocou kábla s charakteristickou impedanciou 50 Ohm, napríklad štandardne používaného kábla RG58 alebo RG174.

Ak má prípojný kábel impedanciu 50 Ohmov, signál privádzaný do osciloskopu zaznamená okamžitú impedanciu 50 Ohmov. Ak sa nám podarí udržať okamžitú impedanciu konštantnú, pri vstupe do osciloskopu nedôjde k odrazu a v osciloskope uvidíme skutočné napätie, ktoré zdroj signálu preniesol meracím káblom.

Niektoré osciloskopy majú možnosť pripojenia 50 Ohm, nakoľko výrobcovia správne predpokladali, že zákazníci budú používať aj prípojný kábel s impedanciou 50 Ohm. To znamená, že pre signály s najväčšou šírkou pásma, až po limit šírky pásma osciloskopu, použite nastavenie vstupnej impedancie 50 Ohm. Tým sa dosiahne meranie s najväčšou šírkou pásma a najnižšou úrovňou šumu.

Pozor!

Ak je však vaše merané vstupné jednosmerné napätie alebo efektívna hodnota napätia blízka alebo vyššia ako 5 V, NEPOUŽÍVAJTE 50 Ohmový vstup pre pripojenie k osciloskopu! Vo vnútri osciloskopu, pred zosilňovačom, sa nachádza 50 Ohmový rezistor. Tento rezistor je schopný rozptýliť iba 0,5 W výkonu. Teda logicky ak rezistor pojme viac ako 0,5 wattu, príliš sa zahreje. V extrémnom prípade by sa rezistor mohol tepelne poškodiť (respektíve určite sa poškodí) - respektíve doslova vypadne z dosky.

Limit 0,5 wattu platí pre vstupný signál 5 V_rms. To znamená napríklad jednosmernú úroveň napätia 5 V alebo 10 V a špičkový signál s 50 % pracovným cyklom. Ak potrebujete snímať vyššie napätie ako 5 V, najmä napájacej vetve, zvážte použitie špeciálnej sondy typu Rail Probe, napríklad RP4030, ktorá je určená pre takéto merania s napätím až do 30 V DC, ale jej cena je enormne vysoká, takže opatrne.

Zdroj : Lecroy