Audio Perfection Forum

Тектроникс недавно выпустил серию довольно широкополосных (1Гигагерц) относительно
высоковольтных (до 42В) дифференциальных пробников.
Что в принципе очень удобно при проведении некоторых измерений.
Вообще, большинство высокочастотных дифференциальных пробников имеют предел измеряемого
дифференциального напряжения где-то в районе 4-7В. И это ограничивает их применение при отладке
многих устройств. Например, импульсных стабилизаторов напряжения. Когда полезно посмотреть насколько
быстро переключаются полевики и какое реальное напряжение приложено к той или иной ножке контроллера.
Т.е. интересующие времена-порядка нескольких наносекунд, а напряжения-несколько десятков вольт.
Когда я поинтересовался у знакомых ребят с Аджилента не разрабатывают ли они чего то подобного,
они ответили-а нафига? У нас это давно уже есть. Вот, глянь как мы это делаем.

[attachment=297]

Вход их предусилителя - 50 Омный. А в стандартной головке, подключаемой ко входу через 10см 50 Омный кабель стоят 25К резисторы.

[attachment=298]

Добавляя ко входу предусилителя стандартный коаксиальный 50 Омный согласованный аттенюатор
можно легко увеличить диапазон измеряемых напряжений.

Выглядит немного странно. Ведь любой школьник скажет что согласовывать линию передачи надо с обоих концов.
А здесь сопротивление источника-25К, потом 50 Омная линия, согласованная только на выходе.
При этом полоса пропускания этих пробников до 10Ггц (5-10Ггц в зависимости от модели)

На самом деле нет ничего странного. Т.е. согласовывать "длинную" линию с обоих сторон желательно, но совсем
не обязательно. Мало того, во многих случаях это не удобно и не выполнимо. Хотя бы по тому, что теряется 6дБ.
Кроме того, выходное сопротивление многих цифровых драйверов не симметрично и различается в зависимости
от того, какой это фронт сигнала, нарастающий или спадающий. Т.е. они в принципе не могут быть точно согласованы.
Моторола в своё время написала по этому поводу несколько умных книжек, о том как применять их ECL микросхемы.
С кучей картинок и формул. И с совсем невнятными пояснениями как же всё-таки это надо делать.

Итак, что-же надо делать? В идеализированном случае, вполне достаточно согласования всего лишь с одной стороны.
Почему? Потому что для того чтоб не искажалась форма сигнала или не было искажений АЧХ, необходимо чтоб
на входе приёмника сигнала отсутствовали отражения. Если нагрузка согласована-всё что к ней подведено ей поглотится.
Т.е. отражений не будет и в самой линии. Если же согласована генераторная часть, то отражения в линии будут, но
они поглотятся генератором и не вернутся назад к приёмнику.
Обычно это удобней делать на входе приёмника.

LTSPICE'овский файл содержит несколько примеров с идеализированными линиями передачи и линиями передачи
с потерями. LTSPICE не самый лучший симулятор для моделирования "длинных" линий, но тем не менее он достаточно
корректно показывает и переходный процесс и искажение АЧХ для рассмотренных примеров.

[attachment=299]

Почему же обычно стремятся согласовать линию с обеих сторон?
Дело в том, что линия передачи, независимо от того коаксиальный ли это
кабель или полосковая линия на плате, никогда не бывают идеальными.
Да и нагрузка обычно не идеально согласована. В этих условиях добавление
второго согласования позволяет уменьшить требования к точности поддержания параметров
линии и элементов согласования.
Но это совсем не обязательно. И во многих случаях позволяет упростить какал передачи.
Особенно если его длинна не очень велика.
Аджилент, например, в головкам к своим пробникам этого не делает и тем не менее получает
неплохие результаты. Если конечно считать полосу в 10Ггц не плохим результатом.

В продолжение о "БП Тестере" из соседней ветки, перешел сюда ибо тут вопрос скорей в разсогласовании трансмиссионных линий... но с оглядкой на БП тестер :)

Схемка "сейчас" (сверху) и схемка "что намереваюсь сделать":


Вот собрал из трех SMA коннекторов, спаянных вместе, по схемке верхней - и получил обломс ввиде диких отражений, о которых я не задумался ("ааа кабеля не длинные, коннекторы золотые, фронт аж 10нс, все хорошо собрано, резик 250ом всеравно сожрет на себе все..."). Нет, не прокатило ))
Длинна кабелей на гене и скопе - полметра.
До нагрузки - сделал 7см "для удобства", огрызок RG178 в SMA коннекторе.
Хмык.
Переотражения уходят, если скоп переключить в 50-ом режим, что логично. Паралельная терминация ответвления для скопа - работает. Правда грузит "источник тока" ввиде R2, контрпродуктивно.

Иду дальше.
Замыкаю DUT - получаю дырку на импедансе из-за длинны провода до перемычки (7см). укорачиваю до 2см - глитчь сильно уменьшился. закорачиваем в самом коннекторе - глитчь пропал. Неплохо с разрешением, можно будет хоть коннекторы прозванивать - правда непонятно зачем, но всеравно приятно ))
Ок. теперь на более медленном генераторе (1-100кГц, до этого был на 1-10мег), наблюдаем на скопе заряд-разряд кондера, FAIL. я ж не кондер тестирую, а то, что после него. соответственно нужно подключиться туда на прямую.


R13 - последовательная терминация, скоп с открытым входом чтоб не грузить/грузиться тестируемым БП.

Итог - чую, что всеравно будут глюки. Точка "вход Х2" недостаточно "низкоимпедансна", и сильно зависит от DUT - поэтому терминация из R13 будет плавать в довольно разнообразных пределах )

Пользовать проб заместо кабеля до скопа - проблема, т.к. в "1Х" режиме это все тот-же кабель 50ом, а в 10Х режиме - 2мВ/див скопа уже нехватает, чтоб мелочи рассматривать )

Активных/дифф/каррент пробов в наличии не имеется )

Завтра буду весь день думать о согласовании всего всея.
Где-то читал в хорошей доброй книжке, что проб 1:20 желательно закладывать в испытуемые девайсы ввиде пары резиков-делителей, и уже к нему подключать кабель в скоп - так гораздо лучше, чем пробом тыкать. 1:20 это сурово, но 1:10 можно будет попробовать - в итоге будет правильная терминация в источнике + не будет возвращаться отражение из скопа в источник (всмысле будет, но в основном в землю). Этот делитель - заместо R13.

Что-то всё очень запутано и заумно.
Х2 точно не нужен. Просто коротенький кусочек провода чтоб была минимальная индуктивность

s3t Написал:Замыкаю DUT - получаю дырку на импедансе из-за длинны провода до перемычки (7см).

На какой частоте это всё звенит? Это скорее всего никакие ни отражения, а просто паразитные резонансы.
Можно осциллограмму с понятной временной шкалой?
Каким скопом смотрится? Есть к этому скопу пассивный щуп 1/10 с полоской 200-500 мег?
Или с ним уже ничего не видно?
Или же R13 (можно попробовать и 100ом) оставить, а R10 не подключать.
И кстати, а какие частоты интересуют? Зачем лезть очень высоко, если разговор об устойчивости.

Кажется я таки перемудрил :)
Но если уж так, то стоит попробовать дотянуться до максимальной полосы и ровности сигнала, чтоб была возможность просчелкивать импульсом не только стабы, но и пассивное окружение - резонансы байпасов и прочего. Они выше по частоте, но неменее важны чем сам стаб :)



Скоп 400мег 2465 тек, пробы есть 400/500, родные.
Тыкал временным 200мег - все примерно то-же самое, только кривей выглядит - трейс толще, шуму больше, некрасиво. С кабелями четче.
Логично пощупать все это 500мег пробом, чтоб удостовериться о влиягии измерения на испытуемое :)


X2 это SMA коннектор + кусочек кабеля. т.е. это и есть проводок с минимальной индуктивностью ) правда как оказалось - недостаточно минимальная :)

Fixtute:
Длинна кабеля "короткий" = это обрубок что в коннекторе остался. 3см
"Длинный" - с отрезанным куском. 7см


Сигнал 1мег, выход фикстуры закорочен в "3см кабель",

Без терминации на скопе:


С терминацией на скопе:






Разная длинна кабеля на выходе фикстуры, закороченного:
Длинный:


Короткий:


Замкнуто до SMA коннектора, т.е. очень короткий:


Фронт сигнала, фикстура открыта, в 50ом нагрузку скопа через "тестовый выход" Х2, фронт сигнала:



Пардон за размер картинок - если таки слишком большие для восприятия, то уменьшу :)

На первой картинке должен быть резонанс кабеля к скопу. Только частота должна быть повыше исходя из длины и типа кабеля.
Я тут прикинул что может получаться при разных способах подключения. Там видно что как бы не подключаться, это влияет на
саму нагрузку и на то что видно на скопе.

[attachment=561]
[attachment=562]
[attachment=563]
[attachment=564]
[attachment=565]

С 50 Омами с одной или другой стороны кабеля скопа лучше всего. Но это естественно влияет на сам сигнал.
Если надо смотреть более точно-нужен активный пробник с мелкими пиками на входе, лучше дифференциальный.

Вообще говоря, пассивный проб 1/10 то-же должен нормально работать. Только его надо подключать через небольшой резистор, ну там где-то 30-100 Ом. Перед измерением его желательно скомпенсировать. Кстати, компенсировать надо не от встроенного калибратора скопа, а от генератора прямоугольника с частотой 1-10Мгц. Например от функционального генератора с нормально согласованным кабелем. Всторенный калибратор на 1-2Кгц - это по сути анахронизм. Калибровка с встроенным калибратором более/менее работает до нескольких десятков мегагерц, не выше.
Правда шумы скорее всего не дадут посмотреть ничего особо интересного.
И проб должен быть подключён именно к нагрузке, не к некоей промежуточной точке. Ну там небольшая витая парочка длиной 10-15мм (сигнал-земля), резистор, проб.

спасибо за симуляции!
Действительно снятие сигнала в лоб не получается без его искажения. я попытаюсь еще сделать делитель встроенный как в пробах ставят, чтоб просто в кабель из него стрелять - он будет довольно высокоимпедансным для измеряемой цепи. но это гасит 10-20раз полезный сигнал... впрочем абберацию что я рассматривал на 2мв пределе можно в счет не брать, ее считай что нет, так пусть в шуме потеряется.

begemot Написал:Всторенный калибратор на 1-2Кгц - это по сути анахронизм. Калибровка с встроенным калибратором более/менее работает до нескольких десятков мегагерц, не выше.

как у кого, например в 2465 это просто звиздец, а у 93хх отличнейшая вещь, даже токопробы калибровать

Ну-да, ну-да...Насчёт античных Тек'ов я не знаю, на том аналоговом Iwatsu на 470Мгц что у меня дома (примерно то же что и Тек) я не проверял.
А вот если взять любой современный цифровой ТЕК или Аджилент с полоской 1-4Гиг и сэмплированием до 10-15Гиг (ну то что новое стоит $30-40К),
и если взять 10-15 пассивных 500Мгц высокоомных пробов (неважно Тек'ов или Аджилентов) которым лет так 10 и
которыми всё это время пользовались (читай-временами пытались калибровать), подключить синусоидальный генератор и прогнать частотку до 1Гига...
Можете быть неприятно удивлены тем что там может творится в диапазоне от 70Мгц и выше. При том что с обычного калибратора ничего этого не видно.
Особенно это касается Аджилентовских пробов, у которых больше чем одна крутилка. Я просто разочек посмотрел, когда решил калибрануть старые (но не античные)
пробы.

А что есть 93хх?

iwatsu этот получше тека конечно в этом плане но тож годится только выстроить нч компенсацию. Вч или фаст райс геном с плоской полкой типа теков на ртутных реле либо прогонять вч геном с активной головкой.

93хх это старый лек, там калибратор на вч транзюках как управляемый гст сделан, на выходном разьеме только 50ом нагрузка висит, из меню рулится частотой и амплитудой райс тайм дето наносекунда насколько помню.