Scoop probe testen

blackdog

Honourable Member

Hi,

Rede Probe testen
Omdat ik met een aantal projecten bezig ben die verlangen dat er zo netjes mogelijk gemeten wordt,
het gaat dan vooral om het puls gedrag dat zo netjes mogelijk gemeten moet worden.
Dit samen met een aanvulling van mijn meetinstrumentarium en dat is een Siglent Scoop uit de SDS2000x Plus serie.
Deze scoop is in eerste instantie aangeschaft voor het doen van Bode plot metingen, dit samen met een van mijn Siglent functiegeneratoren.

Maar ook voor mij geld dat ik eerst mijn nieuwe meetinstrument goed moet leren kennen voor je vertrouwen kan hebben in dat instrument.
De metingen aan de nieuwe scoop met coax verbindingen heb ik onder de knie en ik ben onder de indruk van de Siglent scoop hoe goed hij dat doet.

Waarom niet via Coax.
Maar goed, het gaat niet om een scoop bespreking maar om de probes die gebruikt worden bij metingen die ik doe met puls vormige signalen.
Niet altijd kan dat via een 50Ω coax verbinding en zal je dus moeten gaan prikken met een geschikte scoop probe.
Er zijn manieren om b.v. een laag impedantie verzwakker aan ene stukje coax te plaatsen, maar niet ieder punt in de schakeling die je gaat meten kan je met zeg 500Ω belasten wat meestal de impedantie ongeveer is van deze verzwakkers.

Nieuwe 500MHz probe
Vorige week heb ik gezocht naar een nieuwe 500MHz 1:10 probe die betaalbaar was en er één gekocht, het is de Testec TT-HF 612RA geworden.
De "RA" op het eind van het type nummer geeft aan dat deze probe een pinnetje aan de BNC connector heeft zitten die de scoop kan omschakelen naar het goede 1:10 probe bereik.
De Hameg/RS scoop heeft de mogelijkheid ook nog andere verzwakkingen te dedecteren, maar ik heb geen probes die dar een aansluiting voor hebben.

Er is in ieder geval een 1GHZ probe die ik gevonden heb op het web, die is 10Meg met <4pF tip capaciteit, wat extreem goed is en dat is de: Tektronix TPP1000 en denk aan 1000€ EX BTW!
De scoopzijde past niet op mijn scoops

En dan hebben we deze nog, dit is dus een probe die 500Ω aan de tip is en hij is van KeySight: N2874A Passive Probe, 10:1, 1.5 GHz, 1.3 m en hij is 500Ω en 1.8pF.
Later heb ik nog wat modellen gevonden, maar dit is voldoende voor de indruk van wat er te koop is.

Nog betere passieve probes
Waarom zijn er geen 2 of 3GHz passieve probes? alles is de schuld van de condensator! ;)
Het is erg moeilijk 1:10 probes te maken die 10Meg zijn en lager dan 5pF aan tip capaciteit hebben, en dan ook nog graag 200V of meer zijn.

Ik wou een lijstje maken welke probe hoe goed of niet goed werkte, maar dat is zeer veel werk en zoveel tijd heb ik niet en
er zijn er denk ik hier op het forum niet zoveel die breedbandig netjes meten met probes.

De Testec TT-HF 612RA
De probe met van het plastic ontdaan rond de tip.
Onder de witte dopjes aan het BNC deel bevinden zich twee HF afregelpunten en aan de achterzijde zit het afregelpunt voor de lage frequenties waar de meeste wel mee bekend zijn.
Dit wordt meestal gedaan met een schone 1KHz blokgolf.
https://www.bramcam.nl/Diversen/Scoop-Probe/Scoop-Probe-08.png

.
Dit zijn de attributen die met de Testec 500MHz scoop probe worden meegeleverd.
Links bovenaan is de BNC adapter te zien en met de gouden kleur is een meetadapter die je op een print kan gebruiken.
https://www.bramcam.nl/Diversen/Scoop-Probe/Scoop-Probe-09.png

Hier een plaatje van wat probes die ik getest heb.
Bovenaan de nieuwe Testec 500MHz probe.
De tweede van boven is een Tektronix P6131.
De derde is een van de vele Philips probes die hier aanwezig zijn.
Nummer vier is dik en dit is een Philips 1:100 probe die 4KV kan hebben.
Nummer vijf is ook dik, dit is een Philips active probe PM8943 met een 1:100 verzwakker op de tip, dit is de probe met de laagste capaciteit die ik heb.
De één na laatste is een Testec MF312, wat een 250MHz probe is.
En de laatste is één van de vier probes die bij de Hameg/RS scoop werden meegeleverd en deze zou 400MHz moeten zijn, ik heb het nooit geloofd. :-)
Het type nummer is HZ350.
Het is duidelijk te zien dat de Hameg/RS probe bij Testac vandaan komt.
https://www.bramcam.nl/Diversen/Scoop-Probe/Scoop-Probe-15.png

.
Ik heb geprobeert de tip-capaciteit te meten met verschillende RCL meters van de hier getoonde probes, daar zat zoveel variatie in, dat ik daarmee gestopt ben.
Om dat goed te gaan doen, moet ik meer onderzoek uitvoeren en daar is de tijd niet voor aanwezig, wat ik wil laten zien wordt toch wel duidelijk, hoop ik. ;)

Ik sluit dit eerste stukje hier af en edit het later met een aantal metingen en opmerkingen over de gedane metingen.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha blackdog,

Dat valt niet mee zo'n kleine capaciteit parallel aan een hoge weerstand :S
Ik denk dat het meten van de scope ingang een beter uitgangspunt is de capaciteit is groter en de weerstand kleiner.
Je kunt dan een transfer toepassen denk ik :P

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Honourable Member

Hi Henk,

Wat ik al eerder aangaf, ik gebruik mijn nieuwe scoop om de kennis van de probes die ik bezit weer een beetje fris te krijgen in mijn hoofd.
En dat ik dit ook kan gebruiken hier op CO om wat zaken betreffende 1:10 probes ook bij andere misschien weer "fris" te krijgen.
Het enkele 1KHZ blok afregelpunt is bij een goede probe echt niet het enige waar je rekening mee moet houden en je ik ga er vanuit dat jij dit weet. :-)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha Blackdog,

Jou kalibratie signaal is toch 1 MHz minimaal lijkt mij van wel voor een 400 MHz scope !
Ik ga er van uit dat je de capaciteit aan de probe bedoel i.v.m. het onderkennen van de belasting op het meet object !
Dat is een kleine capaciteit met een grote weerstand parallel die is bijna niet nauwkeurig te meten.
Of zit ik nu op een verkeert spoor en bedoel je iets anders met de capaciteit meten :?

Groet
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

10 pF parrallel bij 100 MHz zou een impedantie van 160 j Ω zijn?

Zo hoog kom ik niet, maar ik gebruik ook daar onder al een actieve probe met minder capaciteit. Wat is het voordeel van passief te blijven?

blackdog

Honourable Member

Hi,

Het gaat mij er om, om wat te laten zien waar je tegenaan kan lopen als je een passieve probe gebruikt en ook als je een actieve probe gebruikt,
want die active probe heeft ook een probe tip capaciteit.
Dus Aart, ik stel niet dat je een passieve probe zou moeten gebruiken, maar het gaat er om waar je tegenaan gaat lopen bij hogere frequenties.

Henk
Ik wou de tip capaciteit meten van de afgeregeld probes die ik hier heb en dat is dus veel lastiger dan dat ik dacht en ben daar mee gestopt i.v.m. de tijd die het kost om het betrouwbaar te doen.

Ik had het al aangegeven, wil je betrouw echt breedbandig meten dan is coax je vriendje, maar dat kan dus niet altijd.
Dus dan regel je je probe af voor het beste resultaat, maar klopt dat wel wat je aan het doen bent, wat zijn je variabel...
Heb je b.v. zo'n oude Tektronix P6131 probe en je heb hem afgeregeld op een 1KHz blokgolf dan ben je er echt nog niet!

Daar wil ik het over hebben in dit topic, de variabelen die je metingen beinvloeden, vooral in de hogere frequenties.
De bandbreedte aan de probe tip is zeker niet de bandbreedte die je scoop heeft en ook niet zo mooi aflopend in de hoge frequentie zoals de marketing van de fabrikanten laat zien.

Mooi, morgen weer verder.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
fred101

Golden Member

Hoge frequenties meet je eigenlijk altijd met 50 ohm.

Ik heb een passieve probe die tot 1 GHz gaat, maar die moet wel op een 50 ohm scoop ingang.
Als je scoop dat niet heeft dan heb je de beste meting als je je inline 50 ohm afsluiter in serie met een verzwakker zet. Dit omdat je afsluiter anders parallel aan 1 M staat (In theorie, die 1M is boven 10 MHz meestal al geen 1M meer dus van die gecombineerde 50 ohm blijft weinig over)

Ik heb met de VNA aan probes en scoop ingangen gemeten. Je moet de probe wel aan de scoop hebben als je meet. Omdat het een netwerk van onderdelen is,
denk ik niet dat het op 100 kHz of minder, meten met een LCR meter zin heeft.

Jou R&S heeft volgens mij een 50 ohm ingang.

Ik heb een 900 MHz Tek P6201 deze gebruikt een actieve probe-versterker die een externe voeding gebruikt. Ben voorzichtig met dat soort probes, ze zijn meestal maar geschikt voor een paar volt (denk aan minder dan 5V en meestal geen protectie voor hogere spanningen) , voor hogere spanningen zitten er verzwakkers bij. De specs van deze Tek: Tr= 390ps, 1x, 10x, 100x verzwakkers, input impedance 100K/3pF (probe zonder verzwakkers) 1M/1.5pF met verzwakkers. Ik gebruik die veel, ideaal om te zien of een Xtal staat te joelen zonder af te slaan. Ze zijn een stuk goedkoper dan nieuw maar je hebt wel een losse voeding nodig. ( Tek 1101A) Zie bv: https://www.ebay.com/itm/200748685952?hash=item2ebd8dda80:g:lZoAAOxyQ4…
1.2Vpp in 1X range upto 120Vpp in 100X . Max +/-200V, Delay 11.2ns

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch
miedema

Golden Member

Ha Blackdog,

Het precies meten van de probe capaciteit lijkt me inderdaad nog niet zo simpel.
Maar het gaat er om om de probes te vergelijken, en te laten zien wat de invloed van die capaciteit is.

Je zou op een redelijk hoogohmig punt kunnen meten, en zien wat die capaciteit doet.
Bijvoorbeeld met een serie weerstand tussen generator en probe de frequentiecurve van probe+scope meten. Of alleen de -3dB punten bepalen en vergelijken.
Of naar blokken kijken, en de stijgtijd & afronding van de hoeken vergelijken.

groet! Gertjan

fred101

Golden Member

https://www.pa4tim.nl/?p=3059 Dat gaat over een probetester ontworpen door Jim Williams.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Op 19 juni 2022 16:01:57 schreef blackdog:

.
Ik heb geprobeerd de tip-capaciteit te meten met verschillende RCL meters van de hier getoonde probes, daar zat zoveel variatie in, dat ik daarmee gestopt ben.
Om dat goed te gaan doen, moet ik meer onderzoek uitvoeren en daar is de tijd niet voor aanwezig, wat ik wil laten zien wordt toch wel duidelijk, hoop ik.

lijkt me dat je meters beïnvloed worden door de rest van de kabel. Ik heb het ook ooit eens gedaan, en het lukt aardig door een niet kwarts gestuurde oscillator te nemen, die je X Hz verstemt door de probe op een "gevoelig" punt aan te brengen. met een gekende trimcampaciteit kan je dan bepalen hoeveel de effectieve probecapaciteit was, door met de trimpcapaciteit dezelfde ontstemming te veroorzaken.
later een LC meter aangeschaft die volgens dat principe werkt, ook die doet het goed.

blackdog

Honourable Member

Hi,

Ik ken de technieken die je kan gebruiken om de probe tip capaciteit te meten.
De recht toe recht aan manier is hier geprobeerd, dat is het meten met RCL meters en zoals Fred al aangeeft, werkt dat niet goed.
De rest van de manieren kost mij te veel tijd, als ik acht probes of zo wil gaan vergelijken.
Deze metingen zijn wel wat anders dan het prikken aan de anode van een ECC83. ;)

Het topic dat Fred aangeeft is een mooie aanvulling op wat ik binnen kort laat zien.
Mijn nadruk ligt vooral op de aannames die je doet, en vooral dat je denkt dat je het goed doet bij verschillende probes. :-)

Om wat te kunnen meten aan de breedbandige probes, heb ik een simpele pulser gemaakt om vooral mijn nieuwe probe en de oude TEK P6131 te meten.
Met een beetje moeite van mijn kant, kan ik ook wat andere probes meten met deze setup, dit is alleen iets minder HF correct.

Als ik mijn administratie af heb, probeer ik vanmiddag nog wat metingen te laten zien.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha Blackdog,

Helder wat de bedoeling is en je wil alle probes testen.
Maar ik ga er even van uit dat je de complete probe bedoeld,
dus tip huis met weerstand en trimmer(s) kabel connector.

Mijn eerste ingeving die zou zijn mits goed afgeregeld en netjes 10:1 of 100:1 met respect tot de scope ingangscapaciteit allemaal het zelfde :P
Anders is de amplitude deling niet in orde dit kan laagfrequent dan wel hoogfrequent gemeten / vergeleken worden.
Of een sweep toepassen met de functie generator dat kan ook.....

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Ik gebruik vaak een Testec TT- HV probe. Dat is een 100:1 probe met 100MΩ 4pF en 300MHz bandbreedte bij maximaal 1,5kV.

Op 19 juni 2022 16:01:57 schreef blackdog:
Hi,

Er is in ieder geval een 1GHZ probe die ik gevonden heb op het web, die is 10Meg met <4pF tip capaciteit, wat extreem goed is en dat is de: Tektronix TPP1000 en denk aan 1000€ EX BTW!
De scoopzijde past niet op mijn scoops

En dan hebben we deze nog, dit is dus een probe die 500Ω aan de tip is en hij is van KeySight: N2874A Passive Probe, 10:1, 1.5 GHz, 1.3 m en hij is 500Ω en 1.8pF.
Later heb ik nog wat modellen gevonden, maar dit is voldoende voor de indruk van wat er te koop is.

Ik wou een lijstje maken welke probe hoe goed of niet goed werkte, maar dat is zeer veel werk en zoveel tijd heb ik niet en

voeg deze dan maar toe aan je lijstje..

Op 19 juni 2022 16:01:57 schreef blackdog:

er zijn er denk ik hier op het forum niet zoveel die breedbandig netjes meten met probes.

Ach zo...

Op 21 juni 2022 11:52:09 schreef blackdog:
Hi,

Ik ken de technieken die je kan gebruiken om de probe tip capaciteit te meten.
De recht toe recht aan manier is hier geprobeerd, dat is het meten met RCL meters en zoals Fred al aangeeft, werkt dat niet goed.
De rest van de manieren kost mij te veel tijd, als ik acht probes of zo wil gaan vergelijken.
Deze metingen zijn wel wat anders dan het prikken aan de anode van een ECC83. ;)

daarom dat ik de tip gaf te meten op een oscillator. De frequentie kies je zelf en dat geeft je een idee hoe je schakeling de probe "ziet", en dat is heel nuttig. De test van Fred zegt iets over het doorgeven /transfer van de probe naar de scoop, das ook nuttig, maar dat zegt niets of weinig hoe de probe je schakeling beïnvloed.

Of je de oscillator nu met een buis of transistor maakt, beiden kan, maar ik zou -in het geval van een buis- voor een ECC85 gaan.

[Bericht gewijzigd door kris van damme op 22 juni 2022 01:05:32 (32%)]

fred101

Golden Member

Met die oscillator is wel een elegante methode. Ik heb dat principe gebruikt om fF te meten.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch
blackdog

Honourable Member

Hi,

Wat ik al zij, de methodes ken ik wel om de probe capaciteit beter te meten, maar geen tijd er voor.

kris van damme
Die Tek probe de P6245 was ik nog niet tegen gekomen!
Daarvan heb ik net de handleiding doorgenomen, grotendeels mooie specs.
Het opvallende was het fase gedrag zie figuur 3-5 als je twee signalen tegelijk meet op je scoop,
zal je daar echt rekening mee moeten houden dat het fasegedrag niet standaard is.

Nog een puntje om rekening mee te houden is de DC op de uitgang en de stabiliteit hiervan,
net als mijn Philips actieve probe(PM 8943) heeft deze bij lange na niet de DC stabiliteit van de scoop zelf.
Maar het blijft een mooi ding, deze P6245 probe!

Kris, ik zij natuurlijk niet dat niemand HF goed meet op CO, ik ben niet gek natuurlijk. :-)

rbeckers
Naar die Testec HV probe heb ik ook nog gekeken, maar zover ik weet heeft deze geen afregelpunt voor HF signalen.
Mijn Philips 4KV passieve probe PM8932 heeft dit wel en de rise time wordt ook als 1.2nS als opgegeven.
Ik meet met die Philips probe nu rond de 700pSec maar hang me daar nu niet aan op er zijn nog wat onzekerheden die meespelen.
Een nadeel van de Philips 4KV probe is dat hij dikker is, het metalen deel bij de tip is 8.1mm en bij de meeste andere probes is dit 4,75mm of 2,5mm bij de mini probes.
Er zijn hierdoor eigenlijk geen hulpstukjes voor deze Philips 4KV probes te vinden.

Uitleg onzekerheden
Wat ik ga laten zien met een aantal plaatje van mijn metingen is, dat er veel onzekerheid is over wat je meet met een 10:1 probe en in mindere mate met de 100:1 probe’s.
Je kan wel een nette rise time hebben maar, daar kan ook flink wat ringing en andere aberraties bij komen.

Goede HF probe’s hebben vele afregelpunten en daar moet je jezelf bewust van worden, dat 1KHz afregelpunt is alleen voor compensatie van de lage frequenties.
Mooi, dan ben je daar bewust van en dan plaats je de probe op een andere scoop, regelt de 1KHz af en je vergeet de uitgebreide HF compensatie.
Andere scoop is vaak ook de 1KHz uitgang voor probe compensatie te gebruiken op die scoop en de uitgang impedantie is daar ook anders van.
Neem mijn nieuwe Siglent scoop, deze wordt verkocht met een bandbreedte tot 500MHz, de 1KHz blok uitgang is bagger traag, goed voor de 1KHz correctie van bijna alle probe’s.
Maar alleen totaal ongeschikt door zijn traagheid om de HF trimpunten goed af te regelen.

Mijn Hameg/RS scoop heeft wel een vrij goede blok uitgang, deze schakelt tussen 1KHz en 1MHz afhankelijk van de tijdbasis stand van die scoop, wat heel handig is.
Alleen de Ri van die uitgang is niet optimaal zoals ik het graag zou willen en het beter doen dan deze uitgang blijkt nogal lastig en dat ga ik ondermeer laten zien.

De extra afregelpunten die bijna altijd in het BNC deel zitten, compenseren de capaciteiten en inducties van het scoop kanaal.
Ook de scoop ingangen kunnen onderling kleine verschillen hebben, dus als je een probe met een grote bandbreedte hebt afgeregeld op kanaal-3,
dan zal je als je de probe als je hem op kanaal-1 aansluit weer mogen gaan controleren op minimale HF aberraties.

Plaats je zo'n probe met grote bandbreedte van de ene scoop naar de andere, dan zal je hem zeker weer helemaal moeten afregelen voor die scoop op die desbetreffende ingang.
Voor de probes met die extra afregelpunten kan je 5 a 10 minuten aanhouden wat het ongeveer aan tijd kost om de afregeling netjes te doen, het is priegelwerk met mini schroevendraaiers.
Een aantal van mijn probes hebben vijf extra afregelpunten, die elkaar allemaal een beetje beinvloeden en er zijn meerdere "goede" afregelingen mogelijk.
Dat is vooral lastig om te doen als de aangeboden blok/puls signaal te traag of te snel is!

Er zijn probe’s met een eprom er in voor de hele dure types scoops, zodat automatisch het een en ander gecompenseerd word,
daar heb ik nooit mee mogen werken, valt ver buiten mijn budget. :+

Ik hoop dat het nu wat duidelijker is waar ik mee bezig ben. :-)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Een idee om the capaciteit van the probe te meten is misschien met de probe zelf. Stel, je hebt een eenvoudig oscillator op 10MHz en een laag ohmighe uitgang, en daarvan meet je de amplitude op je scoop.

Dan meet je diezelfde oscillator, maar met een condensator in serie tussen de uitgang en de scope probe. Uit de waarde van die condensator en het amplitude verschil op de scoop kun je een capaciteit berekenen.