La capacità in parallelo con il resistore da 9 megohm è il fattore principale nel determinare la capacità della sonda presentata al circuito da sondare poiché, per progettazione, la maggior parte della tensione del segnale (90%) appare attraverso di essa. Alle basse frequenze l'attenuazione della sonda è dovuta alle resistenze. Alle alte frequenze, tuttavia, la reattanza dei condensatori diventa dominante. Quindi l'attenuazione della sonda dipende dal rapporto dei condensatori. Per questo motivo, all'interno della sonda è incluso un condensatore regolabile (solitamente indicato come condensatore di compensazione). Regolandolo, la capacità totale del condensatore di ingresso dell'oscilloscopio e del condensatore di compensazione può essere resa uguale a 9 volte la capacità della sonda. Quindi questi condensatori formerebbero un partitore di tensione 10: 1. In questo modo, la sonda complessiva e l'ingresso dell'oscilloscopio si comportano come un divisore 10: 1 sull'intera larghezza di banda della sonda. Un altro modo di vedere la cosa è che l'idea è di rendere la costante di tempo del resistore da 9 megohm e la capacità della sonda uguale alla costante di tempo dell'ingresso dell'oscilloscopio (compreso il condensatore di compensazione). Se ciò è vero, l'attenuazione del circuito totale sarà indipendente dalla frequenza.

Una tipica sonda da 10 Mohm è 9,5 pF, che è principalmente dovuta a C1 in serie con una C molto più grande di coassiale e trimcap combinati. Ciò si traduce in un'impedenza di ingresso (s11) che scende al di sotto di 10 MOhm con frequenza in aumento a causa di C1 sopra 1 kHz mentre R1C1 = T1 = R2C2 = T2 per ottenere il rapporto 10: 1.

Pertanto, la compensazione coassiale e C2 con l'ingresso dell'ambito C combinato è circa 9 volte il valore C1.

Le sonde dell'oscilloscopio utilizzano uno speciale coassiale ad alta impedenza per ridurre il pF / m nella regione di 100 Ohm e quindi ridurre la compensazione della punta della sonda C2 e quindi la capacità di ingresso C1.

I segnali ad alta velocità devono essere a bassa impedenza per essere catturati correttamente dalla sonda passiva senza punta e clip GND ma la larghezza di banda viene equalizzata (appiattita) dalla calibrazione C2 dell'impulso del segnale di test del bordo quadrato abbinando T1 = T2.

Non dimenticare lo 0,5 nH / mm aggiunto dalla clip di terra che deve essere rimossa per ottenere la massima larghezza di banda della sonda. Questo reagisce con la capacità coassiale per produrre il classico squillo osservato dai nuovi utenti di segnali logici ad alta velocità quando vengono utilizzate clip di massa più lunghe> 1 cm e quindi provoca una risonanza superiore a 20 MHz. Questo problema può essere eliminato anche abilitando l'opzione Scope BW a 20 MHz per sopprimere lo squillo di massa induttivo.

Le moderne sonde passive Tektronix sono 40: 1 con ingresso oscilloscopio 250k R per ottenere una larghezza di banda piatta più ampia e valori C1 di 3,5 pF.

La tipica impedenza CMOS 74HCxx a 5 V è compresa tra 50 e 66 ohm con una tolleranza più ampia quando caricata da una sonda da 9,5 pF ha una costante di tempo RC definita dal 64% esponenziale della tensione di gradino. Ma in termini di tempo di salita standard del 10 ~ 90%, il BW (-3dB) = 0,35 / Tr.

Tau = RC = 66Ω * 9.5pF = 627 ps implica una larghezza di banda di -3dB leggermente superiore a 74HC CMOS, quindi gli effetti sono minimi ma esistono ancora sulla riduzione della velocità di risposta con il carico C1.

C1 è in serie con la capacità di ingresso Cin in parallelo con la capacità di compensazione C2.

Quindi \ $ C_ {probe} = \ frac {1} {\ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2 + C_ {IN}}} \ $

Tale capacità è effettivamente in parallelo con 10 M quando la compensazione della sonda è regolata correttamente.

In genere su una sonda 10: 1 da giardino, C1 è 10pF e C2 + Cin è circa 90pF (se regolato correttamente). È regolato correttamente quando 1 / C1 = 1 / (C2 + Cin), il che rende indipendente la frequenza del rapporto del divisore.

C2 include la capacità del cavo e il trimcap.

Quindi la punta della sonda sembra 10 M in parallelo con 9pF a terra. Poiché c'è un po 'di capacità parassita sull'ingresso, oltre a C1 ci sarà un po' più di 9pF di capacità a terra.

Il circuito utilizzato nelle sonde reali è solitamente un po 'più complesso, ma l'idea di base è quella sopra.

Quando si misura un segnale, la punta della sonda carica il circuito, in particolare alle alte frequenze. Se la punta della sonda ha un aspetto di 10pF, quando si misura un'onda sinusoidale a 200 MHz, l'impedenza della sonda è di circa 80 ohm, che è piuttosto bassa. Di conseguenza, gli spigoli vivi come le transizioni logiche saranno leggermente arrotondati, ma 10pF è forse il 20% della capacità di carico di prova della logica tipica a 3,3 V, quindi non è necessariamente un effetto enorme e di solito si applicano ancora i limiti tr / tf della scheda tecnica.