オシロスコープパッシブプローブの原理分析
エンジニアがよく使用するパッシブ電圧プローブの10倍Rp（9MΩ）とCpはプローブの先端にあり、Rpはプローブの入力インピーダンス、Cpはプローブの入力容量、R1（1MΩ）はオシロスコープの入力インピーダンス、C1はオシロスコープの入力容量と同軸ケーブルの等価容量、およびプローブ補償ボックスの容量の組み合わせの値を表します。 正確に測定するには、2つのRC時定数（RpCpとR1C1）が等しくなければなりません。不均衡があると、測定波形が歪み、立ち上がり時間や振幅などの一部のパラメータの測定が不正確になります。したがって、測定結果の精度を確保するために、測定前にオシロスコープのプローブの動作を校正する必要があります。 プローブの信号モデルから、信号のDC測定では、入力容量CpとC1が開回路と同等であることが分析できます。 信号はRpとR1で分割され、最終的なオシロスコープの入力は次のようになります: Vout=[R1/Rp+R1]*Vin=1/10*Vin
オシロスコープ オシロスコープへの入力信号は、測定する入力信号の 1/10 に減衰されます。入力信号周波数が高いほど、容量性リアクタンスが信号に与える影響はインピーダンスよりも大きくなります。たとえば、標準の 1MΩ ~ 10pF 受動電圧プローブ、入力信号周波数 100MHz、このとき、プローブ入力容量性インピーダンス Xc (Cp)=1 / (2 × π × f × C)=159Ω、容量性インピーダンスはプローブインピーダンス 9MΩ よりもはるかに小さいため、信号電流は低抵抗回路によって提供される入力容量を介してより多く流れ、9MΩ のインピーダンスの高抵抗回路はバイパスに相当します。159Ω と 9MΩ を並列接続すると、インピーダンスが 159Ω と等価になるとも考えられます。 このとき、オシロスコープへの実際の入力信号振幅（AC /高周波）は、プローブの入力容量とループの総容量の比率によって決まり、次の式に相当します：Vout=[Cp/Cp+C1]*Vin
通常、パッシブ プローブ ケーブルの容量性負荷は 8-10pF/フィート (1 フィート=12 インチ インチ=0.3048 メートル) で、立ち上がり時間は 1.5nS/フィートです。6 フィートのケーブルの場合、60pF の容量があり、これに一般的なオシロスコープの 20pF の入力容量と多少の浮遊容量が加わり、およそ 90pF 程度になります。1:10 の電圧分割によると、プローブの入力容量は、Vout/Vin=[10/10+90]=1/10 の入力減衰が 10 倍になるという特性を満たすために約 10pF である必要があります。プローブとケーブルの容量に多少の誤差があることを考慮すると、誤差による回路補正を実行するためにプローブ補正容量ボックスを使用する必要があります。パッシブ電圧プローブの入力容量は、通常 8 ~ 12pF です。 現在主流の10倍パッシブ電圧プローブ入力負荷モデルは、一般的に入力容量が8〜12pF、入力抵抗が9Mオームです。
