Tastteiler für Oszillographen Unter einem Tastteiler versteht man
bekanntlich einen in der Meßtechnik häufig angewendeten Spannungsteiler, der die
zu messende Spannung in einem genau definierten, dem Meßbereich des zur Verfügung
stehenden Meßinstrumentes, z. B. eines Oszillographen, entsprechenden Verhältnis
aufteilt und eine leichte Zugänglichkeit der Meßstelle ermöglicht. Bekannte übliche
Tastteiler, die für die Messung nicht zu hoher Spannung bei nicht zu hoher Frequenz
bestimmt sind, werden nach Fig. 1 aufgebaut, wobei die hauptsächlich durch die abgeschirmte
Leitung zum Meßinstrument bedingte Kapazität C1, durch die Kapazität C1 parallel
zum Widerstand R kompensiert werden kann, so daß das Teilerverhältnis R U1 ü = =
U1 R' U2 frequenzunabhängig reell bleibt. Je höher aber die zu messende Spannung
wird, um so hochohmiger und um so länger muß der Teilerwiderstand R werden. Das
hat zur Folge, daß sich der Einfluß der zwischen dem Widerstand R und der geerdeten
Abschirmung 3 verteilten Kapazität immer mehr bemerkbar macht und so höhere Frequenzen
immer stärker zur Erde abgeleitet werden. Bei zunehmender Frequenz wird also die
Spannung U2 immer kleiner, und die Teilung kann durch keine Nachbildung frequenzunabhängig
erhalten bleiben.Probe divider for oscilloscopes A probe divider is understood to mean
is known a voltage divider often used in measurement technology, the
voltage to be measured in a precisely defined, the measuring range of the available
standing measuring instrument, e.g. B. an oscilloscope, corresponding ratio
and allows easy access to the measuring point. Known usual
Probe divider for measuring not too high a voltage at not too high a frequency
are determined, are constructed according to Fig. 1, the mainly shielded by the
Line to the meter conditional capacitance C1, parallel through the capacitance C1
can be compensated for resistance R, so that the division ratio R U1 ü = =
U1 R 'U2 remains real regardless of frequency. But the higher the voltage to be measured
becomes, the higher the resistance and the longer the divider resistance R must be. That
has the consequence that the influence of between the resistor R and the grounded
Shielding 3 distributed capacitance makes more and more noticeable and so higher frequencies
be diverted more and more to the earth. As the frequency increases, the
Voltage U2 is getting smaller and smaller, and the division cannot be frequency-independent by any simulation
remain.
Die Erfindung gibt einen Tastteiler für Oszillographen an, bei dem
die Spannungsteilung bei hohen Spannungen nahezu frequenzunabhängig erhalten bleibt.
Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen dem am Eingang der abgeschirmten
Leitung befindlichen längsgeschalteten ohmschen Widerstand und seiner mit der Abschirmung
der Leitung verbundenen Abschirmung eine weitere Abschirmhülle liegt, die mit dem
vom Eingang des Tastteilers abgewendeten Ende des nicht kapazitiv überbrückten ohmschen
Widerstandes verbunden ist, und daß als Querglied des Tastteilers am Ausgang der
abgeschirmten Leitung eine in dieser Leitung oder in dem Oszillographen eingebaute,
aus ohmschen Widerständen und Kondensatoren bestehende Nachbildung des am Eingang
des Tastteilers befindlichen ohmschen Widerstandes und dessen natürlichen Kapazitäten
gegenüber der Abschirmhülle dient. The invention specifies a probe divider for oscilloscopes in which
the voltage division is maintained almost independent of frequency at high voltages.
This is achieved according to the invention in that between the screened at the entrance
Line located in series ohmic resistance and its with the shield
the shield connected to the line is another shielding sleeve that is connected to the
the end of the non-capacitively bridged ohmic end facing away from the input of the probe
Resistance is connected, and that as a cross member of the probe divider at the output of the
shielded cable one built into this cable or the oscilloscope,
A simulation of the input consisting of ohmic resistors and capacitors
ohmic resistance and its natural capacities
serves against the shielding cover.
Eine doppelte Abschirmung mit geerdeter äußerer Abschirmung ist in
der Meßtechnik an sich bekannt, nämlich bei einem koaxialen Kabel zur Herabsetzung
der Kapazität zwischen dem Innenleiter des Kabels und dessen geerdeter äußerer Abschirmung
in der Weise, daß die innere Abschirmung mit der Kathode eines nachfolgenden Kathodenverstärkers
verbunden wird, der durch Gegenkopplung die wirksame Kapazität am Eingang des Verstärkers
herabsetzt (Zeitschrift »Funkschau«, 1951, S. 6). Die Anwendung dieser bekannten
Schaltung auf einen Tastteiler würde die oben beschriebene Frequenzabhängigkeit
der Spannungsteilung bei höheren Frequenzen nicht beseitigen, weil die störende
verteilte Kapazität zwischen dem Widerstand R in F i g. 1 und der ihm benachbarten
Abschirmung zwar zum Teil herabgesetzt wird, jedoch nicht durch eine Nachbildung
kompensiert werden kann. Dies ist erst möglich, wenn man erfindungsgemäß nur den
Widerstand R doppelt abschirmt und die innere Abschirmung mit dem vom Eingang des
Tastteilers abgewendeten Ende des Widerstandes R verbindet und als Verbindungsleitung
zwischen dem Widerstand und dem Meßinstrument (Eingangsröhre des Oszillographen)
wie bisher ein einfach abgeschirmtes Kabel mit geerdeter Abschirmung verwendet. A double shield with a grounded outer shield is in
the measurement technology known per se, namely with a coaxial cable for reduction
the capacitance between the inner conductor of the cable and its earthed outer shield
in such a way that the inner shielding with the cathode of a subsequent cathode amplifier
is connected, which by negative feedback the effective capacitance at the input of the amplifier
lowers (magazine "Funkschau", 1951, p. 6). The application of this well-known
Switching to a probe divider would have the frequency dependency described above
the voltage division at higher frequencies does not eliminate it because the disturbing
distributed capacitance between resistor R in FIG. 1 and its neighbors
Shielding is reduced in part, but not by a replica
can be compensated. This is only possible if, according to the invention, only the
Resistor R double shields and the inner shield with the one from the input of the
Probe divider facing away from the end of the resistor R connects and as a connecting line
between the resistor and the measuring instrument (input tube of the oscilloscope)
as before, a single shielded cable with grounded shield is used.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden die F i g. 2 bis 6 der
Zeichnung benutzt. In F i g. 2 ist der erfindungsgemäße Tastteiler schematisch dargestellt. For a more detailed explanation of the invention, FIGS. 2 to 6 of the
Drawing used. In Fig. 2, the probe divider according to the invention is shown schematically.
Der Teilerwiderstand R befindet sich in einem einseitig geöffneten
Messingrohr 2, das gegen die mit der Abschirmung 1 der Leitung verbundene Abschirmhülle
3 isoliert ist. Der Widerstand R besitzt zwei gleiche metallische Kappen K, und
K2, wobei K2 in galvanischer Verbindung mit dem Messingrohr 2 steht, während K1
eine Kapazität Cl gegen das Messingrohr2 bildet. Die Kohleschicht des Widerstandes
R bildet gegen das Messingrohr 2 die verteilte C2 Kapazität n im Ersatzschaltbild
nach Fig. 3. n Als dritte Kapazität erscheint noch C3, die durch das
Messingrohr
2 und die Abschirmhülle 3 gebildet wird.The divider resistor R is in a one-sided open
Brass tube 2, which is against the shielding sleeve connected to the shield 1 of the line
3 is isolated. The resistor R has two identical metallic caps K, and
K2, where K2 is in galvanic connection with the brass tube 2, while K1
forms a capacitance Cl against the brass tube 2. The carbon layer of resistance
R forms the distributed C2 capacitance n against the brass tube 2 in the equivalent circuit diagram
after Fig. 3. n C3 appears as the third capacity, which is caused by the
Brass tube
2 and the shielding shell 3 is formed.
An Stelle des Widerstandes R tritt dort (n t 1) R. n + 1 F i g. 4
zeigt die konstruktive Ausführung des erfindungsgemäßen Tastteilers, der es bei
einer Teilung von 1 :200 ermöglicht, Spannungen bis zu 8 kV bei einem Eingangswiderstand
von 100 mm und einer Eingangskapazität von etwa 2,5 pF zu messen.Instead of the resistor R there occurs (n t 1) R. n + 1 F i g. 4th
shows the structural design of the probe divider according to the invention, which it at
a division of 1: 200 enables voltages of up to 8 kV with an input resistance
of 100 mm and an input capacitance of about 2.5 pF.
Man erhält erfindungsgemäß eine nahezu frequenzunabhängige Teilung,
wenn man als Querglied des Tastteilers eine Nachbildung nach Fig. 5 verwendet. According to the invention, an almost frequency-independent division is obtained,
if a replica according to FIG. 5 is used as the cross member of the probe divider.
Die Teilung ist um so frequenzunabhängiger, je größer die Anzahl der
RC-Glieder der Nachbildung, d. h. je größer die Zahl n ist. Mit dem vorgegebenen
U1 Teilungsverhältnis ü = ergeben sich für die Dimensionierung folgende Beziehungen:
C1' = C1(ü - 1), C2' = C2(ü -1), R' R 1 n+ 1 n+ 1 Dabei ist die im Ersatzschaltbild
F i g. 3 auftretende Kapazität C3 in C1, enthalten.The division is all the more independent of the frequency, the greater the number of
RC elements of the replica, d. H. the greater the number n is. With the given
U1 division ratio ü = the following relationships result for dimensioning:
C1 '= C1 (ü - 1), C2' = C2 (ü -1), R 'R 1 n + 1 n + 1 where that is in the equivalent circuit diagram
F i g. 3 occurring capacitance C3 in C1.
Eine praktisch ausgeführte Schaltung, die eine Teilung von 1:200
bewirkt, zeigt F i g. 6. Die Nachbildung in der Teilerschaltung ist noch um den
Einstellregler Tr3 erweitert worden. Er hat die Aufgabe, die Amplitude des Signals
bei sehr hohen Frequenzen abzugleichen. Mit dem Einstellregler Tor 1 kann die Teilung
genau auf 1:200 eingestellt werden. Der Ein-
stellregler Tr2 ermöglicht durch die
Veränderung der Gegenkopplung einen gleichzeitigen Abgleich aller Kapazitäten c2,
die die verteilte Kapazität im Tastteiler nachbilden. A practically executed circuit with a division of 1: 200
causes, F i g shows. 6. The replica in the divider circuit is still around
Adjustment controller Tr3 has been expanded. Its job is the amplitude of the signal
to be adjusted at very high frequencies. With the setting controller Gate 1, the division
can be set exactly to 1: 200. The one
control controller Tr2 made possible by the
Change in negative feedback a simultaneous adjustment of all capacities c2,
which simulate the distributed capacitance in the probe divider.