Mengapa impedansi input osiloskop sangat rendah?

Pertanyaan saya ada dua:

Dari mana datangnya impedansi input?

Saya bertanya-tanya dari mana impedansi input multimeter atau osiloskop rata-rata Anda berasal? Apakah itu hanya impedansi input ke tahap input perangkat (seperti amplifier atau tahap input ADC), atau apakah itu impedansi dari resistor yang sebenarnya ? Jika itu adalah impedansi dari resistor aktual, lalu mengapa ada resistor sama sekali? Mengapa tidak hanya sirkuit input?

Saya mengukur impedansi input osiloskop saya dengan DMM. Ketika ruang lingkup dimatikan, DMM diukur sekitar . Namun, ketika ruang lingkup dihidupkan, DMM diukur cukup tepat (saya bahkan bisa melihat input tes 1V diterapkan oleh DMM pada layar osiloskop!). Ini menunjukkan kepada saya bahwa ada sirkuit aktif yang terlibat dalam impedansi input lingkup. Jika ini benar, bagaimana impedansi input dapat dikontrol dengan tepat? Berdasarkan pemahaman saya, impedansi input ke sirkuit aktif akan sedikit tergantung pada karakteristik transistor yang tepat.$1.2\mathrm{M\Omega}$$1\mathrm{M\Omega}$

Mengapa impedansi input tidak bisa lebih tinggi?

Mengapa impedansi input osiloskop standar ? Mengapa itu tidak bisa lebih tinggi dari itu? Tahap input FET dapat mencapai impedansi input sesuai urutan teraohms! Mengapa memiliki impedansi input yang rendah?$1\mathrm{M\Omega}$

Saya kira salah satu manfaat dari standar yang tepat adalah memungkinkan 10X probe dan sejenisnya, yang hanya akan berfungsi jika ruang lingkup memiliki impedansi input yang presisi yang tidak terlalu besar (seperti input FET) tahap). Namun, bahkan jika ruang lingkup memiliki impedansi input yang sangat tinggi (misalnya, teraohms), menurut saya Anda masih dapat memiliki 10X probe hanya dengan memiliki pembagi tegangan 10: 1 di dalam probe itu sendiri, dengan cakupan mengukur resistor di dalam probe. Jika memiliki impedansi input pada urutan teraohm, ini tampaknya layak.$1\mathrm{M\Omega}$$1\mathrm{M\Omega}$

Apakah saya salah memahami sirkuit input lingkup? Apakah ini lebih rumit dari yang saya bayangkan? Apa pendapat Anda tentang ini?

Alasan saya memikirkan hal ini adalah karena saya baru-baru ini mencoba mengukur impedansi input mode-umum dari pasangan diferensial yang dipasangkan dengan emitor, yang jauh lebih besar daripada impedansi input lingkup, jadi itu membuat saya bertanya-tanya mengapa impedansi input dapat bisa lebih besar.

Saya akan mengatakan kombinasi dari beberapa faktor.

1. Tahap input dari osiloskop adalah kompromi yang sulit. Mereka harus memiliki jangkauan keuntungan / pelemahan yang luas, mereka harus toleran terhadap kesalahan pengguna, dan mereka harus melewati bandwidth tinggi. Menambahkan persyaratan untuk resistansi DC yang sangat tinggi hanya akan memperumit masalah. Khususnya attenuator yang diperlukan untuk menangani ujung kisaran tingkat input lingkup yang lebih tinggi akan menjadi jauh lebih kompleks / sensitif jika mereka perlu memiliki resistansi DC yang sangat tinggi.
2. Ini adalah standar de-facto, mengubah sesuatu yang lain akan menyebabkan ketidakcocokan dengan probe yang ada dll.
3. Lagipula tidak akan banyak manfaatnya.

Untuk lebih jauh menjelaskan poin 3, pada frekuensi sedang (dari beberapa kilohertz ke atas) resistansi 1 megohm DC dari input lingkup bukan merupakan faktor dominan dalam impedansi input keseluruhan. Faktor yang dominan adalah kapasitansi, dengan pembuatan kabel mungkin merupakan kontribusi terbesar.

(sebenarnya pada frekuensi UHF / microwave adalah umum untuk mengurangi impedansi input lingkup hingga 50 ohm, sehingga induktansi pada kabel dapat menyeimbangkan kapasitansi dan kabel menjadi saluran transmisi yang cocok dengan benar)

Apa artinya ini adalah jika impedansi input tinggi diinginkan maka itu jauh lebih baik untuk berurusan dengan itu pada titik pemeriksaan daripada pada ruang lingkup. Kompromi khas impedansi biaya / fleksibilitas / input untuk penggunaan umum adalah x10 probe pasif.

Jika Anda membutuhkan resistansi DC yang sangat tinggi maka solusinya adalah menambahkan amplifier berbasis FET di depan ruang lingkup, sebaiknya sedekat mungkin dengan titik pengukuran.

Banyak hal seperti itu karena sejarah, dan standarisasi de facto .

Input osiloskop tujuan umum adalah kompromi yang sulit antara tidak memuat sirkuit, tidak rusak oleh tegangan tinggi, memiliki noise yang cukup rendah, dan mampu mempertahankan bandwidth yang layak.

1Mohm secara paralel dengan 15pF hingga 30pF memuaskan banyak orang untuk banyak aplikasi. Ada sedikit insentif bagi produsen untuk membangun osiloskop tujuan umum dengan input berbeda, untuk mengatasi bagian kecil dari pasar.

Ketika Anda membutuhkan noise yang lebih baik, atau input diferensial, atau impedansi input yang lebih tinggi, maka Anda menggunakan pre-amp kustom. Ketika Anda membutuhkan bandwidth yang lebih luas, Anda beralih ke impedansi input 50 ohm.

Ada osiloskop tujuan khusus yang dibuat dengan harga tinggi yang melakukan aplikasi niche.

Sebenarnya, ini sangat tinggi untuk input wideband.

Tidak ada konektor atau kabel praktis yang benar-benar memiliki impedansi (dari tampilan saluran transmisi. Resistansi, tetapi untuk cabler coaxial, plater emas, dan tukang ledeng Waveguide. Dudes RF.) Dari 1 megaohm, membuat input sama sekali tidak cocok - bahkan lebih buruk, kapasitor 15-45pf pada input 1 megaohm (impedansi saluran transmisi) akan tidak cocok untuk dilupakan.

Alasannya adalah 1 megaohm adalah untuk mendukung probe standar 10: 1, yang Anda memang perlu tidak membebani jenis sirkuit yang membawa sinyal frekuensi audio pada impedansi tinggi dan dengan offset DC tinggi (bayangkan sirkuit tabung vakum audio, desain probe berasal dari hanya era itu).

Namun, begitu Anda berurusan dengan RF atau sirkuit digital cepat, kapasitansi paralel dari input ruang lingkup (yang tidak dapat Anda buat terlalu kecil, sekali lagi karena probe, kabel, konektor) akan mendominasi ... dan membawa resistensi input aktual dari input yang turun menjadi 5 hingga 10 kiloohm setelah Anda mencapai satu megahertz, 500 hingga 1000 ohm setelah Anda mencapai 10 megahertz. Jangkau VHF (petunjuk: Sirkuit ACMOS atau F-TTL adalah barang VHF bahkan jika Anda tidak mencadangkannya di VHF) dan Anda akan lebih baik dengan input 50 Ohm yang cocok, karena Anda dapat menghubungkan (dalam alasan) panjang 50 Ohm kabel dan masih memiliki input 50 Ohm pada ujung sirkuit, bukannya beban kapasitif yang lebih besar.

Dengan jenis penyelidikan dan input konvensional, Anda akan membebani sirkuit RF dengan mudah. Osiloskop yang dioptimalkan RF cenderung memiliki input yang dapat dialihkan ke impedansi input 50 Ohm (input osiloskop apa pun dapat, dengan terminal paralel / melalui) - yang, lebih menarik, LEBIH BAIK cocok, karena sekarang Anda dapat menggunakan probe (mis. Z0 probe atau aktif) Probe FET) yang sebenarnya dapat dibuat untuk menghadirkan impedansi input efektif yang jauh lebih tinggi di titik pemeriksaan. Atau hanya menyediakan koneksi 50 Ohm yang andal ke sirkuit Anda dengan kabel RG58 lama.