Unitra P701 – jak zmierzyć pojemność sondy oscyloskopowej do OS701? Metody pomiaru i typowe wartości

Pytanie

Jak sprawdzić pojemność sondy oscyloskopowej Sonda unitra P701 zalecana do oscyloskopów Unitra OS701

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Zmierz pojemność wejściową sondy P701 w trybie ×10 mostkiem RLC lub metodą stałej czasowej RC; wynik powinien mieścić się w granicach 9 – 12 pF (wartość katalogowa ≈ 10 pF).
• Podstawowe kroki: zwór grot-masa, przełącznik ×10, kompensacja trymerem, pomiar pojemności między rdzeniem BNC a ekranem.

Kluczowe punkty
• Tryb pracy: tylko ×10.
• Przed pomiarem skompensuj sondę do oscyloskopu.
• Najpewniejszy wynik daje dokładny miernik LCR lub mostek.

Szczegółowa analiza problemu

1. Tło teoretyczne
   Sonda pasywna ×10 jest dzielnikiem 9 MΩ / 1 MΩ z równoległym dzielnikiem pojemnościowym.
   Warunek płaskiej charakterystyki:
   \[ R\text{probe} \, C\text{probe} = R\text{scope} \, C\text{scope} \]
   Dla OS701 (1 MΩ ‖ ≈ 30 pF) pojemność robocza sondy powinna wynosić ≈ 10 pF, regulowana trymerem w zakresie ok. 7 – 18 pF.

2. Metoda 1 – pomiar bezpośredni miernikiem LCR
   Sprzęt: mostek RLC 1 kHz…100 kHz, adapter BNC->banany.
   Procedura:
   • Kalibracja „OPEN” na pustych przewodach.
   • Sonda w pozycji ×10, grot zwarty z masą krokodylka.
   • BNC do wejścia LCR (pin-HIGH, ekran-LOW).
   • Odczyt C_in; prawidłowy wynik 9 – 12 pF.
   • Regulując trymerem obserwujemy zmianę ±3 – 4 pF – potwierdza sprawność kondensatora kompensacyjnego.

3. Metoda 2 – stała czasowa RC (oscyloskop + generator)
   • Rezystor wzorcowy R = 10 kΩ (1 %).
   • Generator prostokąta 10 kHz; zbocze dużo szybsze niż τ.
   • Układ: generator → R → grot sondy; masy wspólne.
   • Na ekranie mierzymy czas ∆t, w którym sygnał osiąga 63,2 % amplitudy.
   • τ = ∆t; C_total = τ / R.
   • C_probe = C_total – C_scope (≈ 30 pF).
   • Błąd metody ~±10 %, ale pozwala odróżnić sondę sprawną od uszkodzonej (wyraźnie > 20 pF lub < 5 pF).

4. Metoda 3 – porównawcza VNA/LCR 100 kHz…1 MHz (trend nowoczesny)
   Mini-VNA lub analizator impedancji mierzy |Z| i fazę → wyznacza C w funkcji f; pozwala wychwycić nieciągłości kabla lub uszkodzenia ekranu.

5. Test funkcjonalny – kompensacja
   • Podłącz sondę do wyjścia CAL oscyloskopu (≈ 1 kHz, 0,5–1 Vp-p).
   • Reguluj trymer, aż przebieg będzie idealnie prostokątny.
   • Jeśli trymer nie pozwala uzyskać prawidłowego kształtu, pojemność sondy lub kabla jest poza specyfikacją.

Aktualne informacje i trendy

• Dokumentacja Unitra (skan w docplayer.pl) podaje C_in ≈ 10 pF; nowsze źródła dla sond klasycznych ×10 podają 9 – 12 pF.
• Współczesne pasywne sondy 200–500 MHz schodzą do 7–9 pF; aktywne < 1 pF.
• Trend: cyfrowe autokalibracje (tzw. ProbeView, TekVPI) – sondy same transmitują parametry do oscyloskopu.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Pojemność kabla (ok. 90 pF/m) jest „przeniesiona” przez dzielnik ×10 do wejścia oscyloskopu jako ≈ 1/10 wartości.
• Rezystancja 10 MΩ minimalizuje wpływ rezystancyjny, ale przy wyższych częstotliwościach dominują elementy pojemnościowe i indukcyjne – stąd znaczenie prawidłowej kompensacji.

Aspekty etyczne i prawne

• Zachowaj bezpieczeństwo: P701 jest przewidziana do 600 V DC + AC peak; nie używaj przy wyższych napięciach.
• Nie ingeruj w plombowane elementy oscyloskopu; może to naruszać lokalne przepisy BHP i utratę certyfikacji przyrządu.

Praktyczne wskazówki

• Kalibracyjny śrubokręt z tworzywa – unikasz wprowadzania dodatkowej pojemności.
• Nie zaginaj kabla tuż przy sondzie; przerwy ekranu skutkują wzrostem C i zakłóceniami EMI.
• Jeżeli LCR nie mierzy < 20 pF, podłącz szeregowo kondensator wzorcowy 100 pF i oblicz różnicę.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Mierniki uniwersalne klasy hobbystycznej (C-metery) często mają błąd ±2 – 3 pF → oceniaj wyniki z tolerancją.
• Wiek sond Unitra (lata 80.) oznacza ryzyko przesuszenia trymera, mikropęknięć kabli; niska pojemność (≤ 5 pF) może oznaczać przerwę ekranu.

Sugestie dalszych badań

• Skany instrukcji serwisowej OS701 – szczegółowe schematy wejścia i tabelę sond (repozytoria: elektrotanya, radiomuseum).
• Porównanie z nowoczesną sondą 1 GHz / 9 pF – wpływ pojemności na czas narastania pomiarów TTL.
• Analiza impedancji kabla metodą TDR dla oceny punktowych uszkodzeń.

Krótkie podsumowanie

Sondę Unitra P701 sprawdza się, mierząc pojemność wejściową w trybie ×10 między grotem a masą – najlepiej mostkiem RLC. Sprawna, skompensowana sonda powinna wykazać 9–12 pF i dać możliwość idealnego prostokąta na wyjściu kalibratora OS701. Odchylenia większe niż ±3 pF lub brak możliwości kompensacji świadczą o uszkodzeniu kondensatora kompensacyjnego albo kabla.