示波器测量高频信号为什么要用x10档（二）

上期文章给自己挖的坑&＃xff0c;提了一个自己当时也没整明白的问题&＃xff0c;本没打算有后文的。结果有个小伙伴给打赏了支持&＃xff0c;并表示想看后续&＃xff0c;万恶的金钱啊&＃xff0c;于是乎便有了此文。

先复盘下上期末尾的问题&＃xff1a;

X1档像X10档那样并联一个电容进行补偿来做更高的带宽到底行不行&＃xff1f;

上期举例&＃xff0c;在R1&＃61;200Ω&＃xff0c;R2&＃61;1MΩ&＃xff0c;C2&＃61;100pf时

根据公式R1*C&＃61;R2*C2

计算的C&＃61;500nF

这样并联一个500nF电容可以做更高的带宽吗&＃xff1f;

这个答案自然是不能的&＃xff0c;不然厂家也不会那么傻&＃xff0c;几乎不增加成本的情况下&＃xff0c;能做更高带宽的话为什么不呢&＃xff1f;

那么技术上为什么不可行呢&＃xff1f;

思考了下&＃xff0c;这个问题肯定出在这个500nF电容上面&＃xff0c;想想这个电容容值这么大&＃xff0c;500nF&＃xff0c;而后级的电容才100pf左右&＃xff0c;这是差了5000倍啊&＃xff0c;完全不是一个量级&＃xff0c;头重脚轻的&＃xff0c;直觉都觉得有问题。

当然&＃xff0c;分析问题总不能靠直觉吧。

要把带宽做高&＃xff0c;自然是这个补偿等效电路模型在高频的情况下也能有效。于是想到了电容高频特性&＃xff0c;高频模型如下&＃xff1a;

这个想必大家应该都见过&＃xff0c;实际电容器会存在ESR&＃xff08;R1&＃xff09;&＃xff0c;由于介质都不是绝对绝缘的&＃xff0c;因此会有电阻R2&＃xff0c;还有寄生电感&＃xff0c;或者是电容的引线电感L1。

频率-阻抗特性如下&＃xff1a;

上图是某100nF贴片陶瓷电容的特性&＃xff0c;“V”字底部对应为谐振频率&＃xff0c;谐振频率大概是20Mhz左右。

根据谐振公式

同种类型&＃xff0c;同种封装500nF贴片陶瓷电容寄生电感应该跟100nF差不多&＃xff0c;因此推算500nF对应谐振频率大概是8.9Mhz。

这个谐振频率8.9Mhz意义着什么呢&＃xff1f;

信号频率为8.9Mhz时&＃xff0c;这个电容等效为一个纯电阻&＃xff1b;信号小于8.9Mhz时&＃xff0c;电容主要呈容性&＃xff0c;而在信号大于8.9Mhz时&＃xff0c;这个电容主要呈感性。

那么问题到现在应该清楚了&＃xff0c;如果我们用这种方式去补偿&＃xff0c;在高频阶段&＃xff0c;电容都主要呈电感性了&＃xff0c;那个电容补偿的电路模型都不对了&＃xff0c;还咋补偿啊。

现在看X10档为什么可以&＃xff0c;X10档对应的那个电容为20pF&＃xff0c;按照上述方式推算谐振频率为1.4Ghz&＃xff0c;而示波器带宽到200-300Mhz&＃xff0c;在这个频率&＃xff0c;电容主要还是容性的。

以上就是问题的分析过程&＃xff0c;这里对应电容值的谐振频率来源于网上查到的资料&＃xff0c;没有找到官方的资料&＃xff0c;仅做参考吧。

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