36и. Свой дифференциальный щуп: изолированный усилитель, развязанное питание, делитель и проверка

В 36з дифференциальный щуп был готовым прибором: два плеча-делителя, вычитатель и паспорт, где написаны полоса, ослабление синфазного и категория. Здесь его собирают самому — так, как это обсуждали читатели: сигнал в сетевой схеме до сотни килогерц, детали примерно на 500 рублей. Вместо двух точных плеч в такой конструкции работает изолированный усилитель — микросхема, у которой вход и выход разделены барьером изоляции, как у оптрона, но передаёт она не «да/нет», а аналоговое напряжение. Барьер берёт на себя синфазное напряжение целиком: вход усилителя сидит на сетевом потенциале, выход — на земле осциллографа.

Несколько слов, которые понадобятся дальше. Горячая сторона — всё, что до барьера: делитель или шунт, вход усилителя и его питание; она живёт на потенциале измеряемой схемы. Холодная сторона — всё после барьера: выход усилителя, выходной каскад, кабель, осциллограф; она привязана к защитной земле PE. Развязанное питание — маленький преобразователь с трансформатором внутри (54.4), который переносит энергию на горячую сторону через тот же барьер. Шунт — резистор в несколько миллиом, на котором ток создаёт напряжение. Входной ток (input bias current) — ток, который вывод микросхемы сам берёт из внешней цепи, даже когда сигнала нет.

Опоры: щуп 1:10 и его компенсация — 36а.2; земля осциллографа — 36а.5 и 36з.1; плавающий вход и ёмкость на землю — 36з.3; два щупа A − B — 36з.5; дифференциальный щуп и его плечи — 36з.6; категории CAT — 36з.7; курсоры — 36е; зазоры и пути утечки — 208.3; стол для сетевого прибора — 208.7; изолированное питание — 54.4; ёмкость барьера — 54.5; разностный усилитель на четырёх резисторах — 56.5. Изолированный усилитель — Novosense NSI1300, даташит DOC059820010.pdf редакции 1.4 (номера — страницы PDF): с. 1 (обзор), с. 4 (рекомендуемые режимы: диапазоны входа, синфазное на входе, питание), с. 5–6 (версия D05), с. 7–8 (версия D25), с. 12–14 (изоляция, ёмкость барьера, устройство), с. 16 (шунт, входной фильтр, нагрузка выхода). Осциллограф автора — RIGOL DHO900: руководство DHO900_UserGuide_EN.pdf — с. 17 (провод земли щупа), с. 57 (ограничение полосы 20 МГц), с. 58 (вход 1 МОм), с. 60 (коэффициенты щупа), с. 61 (единицы и Bias), с. 62 (Ch-Ch Skew); даташит dho900-datasheet.pdf — с. 10 (вход канала), с. 19 (Bode Plot), с. 26 (у каких моделей есть генератор и Bode Plot). Числа раздела — модели ngspice и расчёт в контейнере stm-lab:1 (_verify/probe36i/run36i.sh). Даташитов на изолированный усилитель напряжения (NSI1311, NSI1312) и на изолированный DC/DC в проекте нет: о них — только общие слова, их числа не приводятся.

Как это называется в документации

Оригинал	Перевод
isolated amplifier	изолированный усилитель: вход и выход разделены барьером
shunt resistor, Kelvin connection	шунт и подключение к нему отдельными проводами на измерение
linear full-scale range (FSR), clipping	линейный диапазон входа и уровень, где выход упирается
input bias current (IIB)	входной ток вывода при нулевом сигнале
single-ended / differential input resistance	входное сопротивление одного вывода / между выводами
common-mode output voltage	синфазное напряжение выхода: середина, вокруг которой качаются OUTP и OUTN
fail-safe output	аварийный выход: признак пропавшего питания или перегрузки входа
isolation capacitance (CIO)	ёмкость через барьер
maximum working isolation voltage (VIOWM)	рабочее напряжение изоляции: можно держать всю жизнь
maximum transient isolation voltage (VIOTM)	кратковременное испытательное напряжение
common-mode transient immunity (CMTI)	стойкость к быстрому скачку синфазного
creepage, clearance	путь утечки по поверхности, зазор по воздуху
voltage coefficient of resistance (VCR)	уход сопротивления от приложенного напряжения
compensated divider	скомпенсированный делитель: R и C делят одинаково

36и.1 Зачем свой щуп и когда лучше купить

Заводской дифференциальный щуп на сотни вольт стоит как сам осциллограф среднего уровня, а нужен он, чтобы раз в месяц посмотреть на импульс затвора симистора или ток нагревателя. Читатели посчитали иначе: изолированный усилитель в корпусе SOP8, маленький изолированный DC/DC на 1 Вт, десяток резисторов и операционный усилитель — порядка 500 рублей. Для сигналов до сотни килогерц в сетевых схемах (фазовое управление, детектор нуля, ток нагрузки, медленный корректор мощности) этого хватает: в модели всей цепочки (36и.6) полоса по −3 дБ — 269,8 кГц, а на 100 кГц спад всего −0,30 дБ.

Чего такой щуп не умеет — и когда его не собирают, а покупают:

• быстрые фронты. Фронт 10–90 % всей цепочки в модели — 1,45 мкс, задержка — 1,74 мкс. Ключ MOSFET переключается за десятки наносекунд: этот фронт самодельный щуп покажет размазанным в тысячу раз;
• ослабление синфазного на мегагерцах. Барьер пропускает ток ёмкости (36и.7), и на каждом быстром фронте синфазного на экране будут выбросы — у заводского щупа это измерено и написано в паспорте;
• категория. У самодельного щупа нет категории CAT вообще (36и.10). Где нужна маркировка CAT II или выше — щит, ввод, работа «в поле», — только заводской щуп с паспортом;
• несколько каналов с одинаковыми параметрами и измерения, по которым принимают решения (приёмка, сертификация), — тоже заводской.

36и.2 Как устроен: делитель, барьер, питание, выходной каскад

Цепочка из четырёх частей (рисунок ниже):

1. Вход. Для напряжения — делитель: верхнее плечо из цепочки резисторов на мегаомы и нижнее на килоом. Для тока — шунт. На вход изолированного усилителя приходят доли вольта.
2. Изолированный усилитель NSI1300. Вход — дифференциальный, INP и INN, относительно своей земли GND1 (горячая сторона). Внутри — сигма- дельта модулятор: он превращает вход в поток битов, поток проходит через ёмкостный барьер, а на холодной стороне фильтр 4-го порядка превращает его обратно в напряжение (с. 14). Выход тоже дифференциальный: OUTP и OUTN качаются вокруг 1,44 В (с. 6).
3. Развязанное питание горячей стороны. Вход усилителя питается от VDD1 относительно GND1 — от 3,0 до 5,5 В (с. 4). Это питание берут с холодной стороны через изолированный DC/DC класса «B0505» (5 В в 5 В, 1 Вт): ток горячей стороны — 11,4 мА типовой и 15,1 мА наибольший (с. 5 и 7), то есть 57,0–75,5 мВт, 5,7–7,5 % от модуля на 1 Вт. Нестабилизированный модуль при такой малой нагрузке поднимает выход выше номинала (54.4) — насколько, скажет только его даташит, — поэтому за ним стоит стабилизатор LDO на 3,3 В.
4. Выходной каскад. Разностный усилитель на ОУ и четырёх резисторах (56.5) превращает разность OUTP − OUTN в одно напряжение относительно земли холодной стороны, а через резистор 50 Ом и коаксиальный кабель оно идёт на вход осциллографа.

Главное решение схемы: GND1 горячей стороны — это сам провод «−» щупа. Синфазное напряжение не проходит ни через какой делитель: вся горячая сторона целиком «едет» вместе с проводом «−», а делитель делит только разность между «+» и «−». Отсюда и цена: провод «−» — прямое соединение с электроникой горячей стороны, без сопротивления в мегаомы, и изолировать его надо как сетевой провод (36и.10).

Масштаб выбран так, чтобы на экране получался стандартный коэффициент щупа. Усиление NSI1300D25 — 8,2, каскад — 1; делитель 1:1640 даёт вместе ровно 1:200. Входные ±400 В превращаются в ±243,9 мВ на входе усилителя (линейный диапазон — ±250 мВ) и в ±2,0 В на выходе каскада. В меню щупа DHO900 есть коэффициент 200X (руководство, с. 60): на 500 мВ/дел экран показывает 100 В/дел, и ±400 В занимают все 8 делений.

36и.3 Щуп тока: шунт на входе NSI1300

Для тока NSI1300 и сделан: даташит прямо называет его назначение — измерение тока по шунту в высоковольтных схемах (с. 1 и 16). У него две версии, и отличаются они диапазоном входа:

(даташит, с. 4, 5 и 7). Знак минус у входного тока значит, что ток вытекает из вывода во внешнюю цепь.

Правило выбора шунта — в даташите (с. 16): при рабочем токе падение не больше линейного диапазона, при наибольшем допустимом — не больше уровня ограничения. Пример — нагреватель 2000 Вт из 36з.8: 8,70 А действующих, 12,30 А в пике синусоиды.

Что из этого следует:

• Мощность против точности. D05 греет шунт впятеро меньше (0,30 Вт против 1,51 Вт), но его смещение в пересчёте на ток больше: ±25 мА против ±10 мА. Шунт под 1,51 Вт берут с запасом по мощности вдвое и следят, чтобы его нагрев не уводил сопротивление — уход шунта с температурой даташит усилителя не учитывает.
• Входной фильтр нагружает вход. Даташит рекомендует RC-фильтр между шунтом и входом (с. 16). Два резистора по 10 Ом на входном сопротивлении между выводами дают ошибку усиления: у D25 (22 кОм) −0,09 %, у D05 (4,9 кОм) уже −0,41 % — больше, чем собственная ошибка усиления микросхемы ±0,3 % (с. 5). Резисторы фильтра берут как можно меньше и одинаковыми.
• Входной ток на резисторах фильтра. 18 мкА через 10 Ом — 0,18 мВ на каждом выводе, у D05 22 мкА — 0,22 мВ: столько же, сколько наибольшее смещение самой микросхемы. На одинаковых резисторах обоих входов эти напряжения вычитаются; насколько точно — зависит от разницы токов двух выводов, а её даташит не нормирует. Остаток убирают калибровкой нуля (36и.9).
• Подключение по Кельвину (с. 16): к шунту — отдельная пара проводов на измерение, свитая и симметричная, а не те же дорожки, по которым идёт ток. Шунт стоит в сетевой цепи, значит GND1 — на одном его конце, и вся горячая сторона на сетевом потенциале.

Масштаб на экране: 20 мОм × 8,2 — 0,164 В/А на выходе усилителя. Чтобы получить круглые 0,1 В/А, каскад делают с усилением 0,6098: резисторы 6,09 кОм на 10 кОм дают 0,0999 В/А. В DHO900 у канала ставят единицу A (руководство, с. 61) и коэффициент 10X (с. 60) — экран показывает амперы.

36и.4 Щуп напряжения: делитель на входе NSI1300

а) Делитель на NSI1300 — честный расчёт

NSI1300 рассчитан на шунт с сопротивлением в миллиомы. Делитель на мегаомы — совсем другой источник, и у входа микросхемы проявляются два свойства, которые на шунте незаметны: входное сопротивление нагружает нижнее плечо, а входной ток, протекая через нижнее плечо, создаёт смещение.

Сначала — какие числа брать. В обсуждении фигурировали 4,9 кОм и −22 мкА; по даташиту это версия D05 (±50 мВ, усиление 41, с. 5). Для ±250 мВ — версия D25: 22 кОм между выводами, 19 кОм от INP к GND1 при INN на GND1, входной ток −18 мкА (с. 7). В делителе INN сидит на GND1, поэтому нижнее плечо нагружает именно 19 кОм.

Модель входа (div36i.cir) — то, что даташит даёт числами: резистор от вывода на GND1 и источник тока, вытекающий из вывода:

.subckt nsi pin rin=19k ib=18u
Rin pin 0 {rin}
Ib 0 pin {ib}
.ends

Верхнее плечо — 8 × 196 кОм = 1,568 МОм (почему восемь — 36и.5). Нижнее плечо вместе с входом должно дать 1:1640: 956,68 Ом, значит резистор нижнего плеча — 1007,4 Ом (на практике 910 Ом и подстроечник на 200 Ом — подгонка всё равно нужна, 36и.9). Сравнение двух версий при одинаковых 1:200 на экране:

Модель ngspice с D25 показывает, что это значит в вольтах:

• при нуле на входе щупа на входе усилителя уже 17,2 мВ — на экране 28,2 В там, где должен быть ноль;
• при +400 В на входе усилителя 261,1 мВ — за линейным диапазоном ±250 мВ, хотя сам делитель рассчитан на 243,9 мВ; при −400 В — −226,7 мВ. Смещение съело запас с одной стороны;
• входной ток у разных экземпляров — от −12 до −24 мкА (с. 7): смещение от 11,5 до 22,9 мВ, на входе щупа от 18,8 до 37,6 В. Калибровать нуль придётся каждый собранный щуп;
• входное сопротивление дано только типовым. Если у экземпляра оно на 20 % меньше или больше, коэффициент делителя уходит на −1,24 % или +0,85 %: подстройка коэффициента — тоже для каждого экземпляра.

Лечение смещения — резистор Rn на INN. Такой же резистор, как нижнее плечо, между INN и GND1: входной ток INN создаёт на нём такое же смещение, и в разности оно вычитается. В модели с Rn нуль — −0,01 мВ, а +400 В дают ровно 243,9 мВ. Остаток зависит от разницы входных токов двух выводов, которую даташит не нормирует: каждый микроампер разницы — 0,957 мВ на входе усилителя, 1,57 В на входе щупа. Его снимает калибровка нуля.

Проверка синфазного на входе: вход усилителя работает, только пока среднее INP и INN относительно GND1 лежит между −160 и +800 мВ (с. 4). При −400 В на входе щупа оно −113 мВ — внутри. Дрейф: смещение микросхемы до 4 мкВ/°C (с. 7) — 6,6 мВ/°C на входе щупа, дрейф входного тока на нижнем плече — 1,57 мВ/°C; за 30 °C прогрева — 0,24 В. Для щупа, у которого 400 В — полная шкала, это терпимо, но нуль после прогрева проверяют.

б) Почему лучше усилитель напряжения с высокоомным входом

У того же производителя есть изолированные усилители, сделанные именно под делитель напряжения, — NSI1311 и NSI1312 (класс «voltage sensing»). Их даташитов в проекте нет, поэтому здесь — только принцип, без чисел. У такого усилителя вход высокоомный и входной ток мал: нижнее плечо делителя можно взять не в килоом, а в десятки килоом, и ни входное сопротивление, ни входной ток его заметно не трогают. Тогда и верхнее плечо — десятки мегаом, и греется оно меньше. Для примера, если вход допускает нижнее плечо 10 кОм, то при том же 1:1640 верхнее — 16,4 МОм, и на 400 В в нём рассеивается 9,8 мВт вместо 102 мВт (36и.5). Что именно допускает вход — диапазон, входное сопротивление, входной ток, синфазное, — смотрят в даташите конкретной микросхемы.

36и.5 Делитель: напряжение, мощность, коэффициент напряжения, компенсация

Почему цепочка, а не один резистор. У каждого резистора есть предельное рабочее напряжение и предельный импульс — по его даташиту (в проекте их нет). Верхнее плечо делят на несколько одинаковых резисторов, чтобы на каждом было меньше. Для 8 × 196 кОм:

• при 400 В — 102 мВт на всё плечо, на каждом резисторе 50 В и 12,7 мВт;
• при сети 230 В действующих — 33,7 мВт на плечо;
• при импульсе 2500 В — типовая величина для техники из розетки (208.3) — на каждом резисторе 312,5 В, а ток в вывод усилителя — 1,59 мА. Вывод выдерживает 10 мА через защитные диоды (с. 14), но выдержат ли 312,5 В сами резисторы — по их даташиту; для импульсов есть специальные высоковольтные и импульсные резисторы.

Миллиметры. Цепочку раскладывают в линию с промежутками: между соседними резисторами — разность в 50 В, но между первым и последним — все 400. Между горячей и холодной сторонами нужна усиленная изоляция: путь утечки около 8 мм (208.3, 54.5), полоса без меди во всех слоях, паз под корпусом, если миллиметров не хватает. Корпус NSI1300 даёт 8 мм и по поверхности, и по воздуху (с. 12) — плата под ним не должна этот путь укорачивать.

Коэффициент напряжения. Сопротивление толстоплёночного резистора немного зависит от приложенного напряжения. Число — в даташите резистора; для расчёта взяты два допущения, 10 и 50 ppm/В. Уход коэффициента делителя при 400 В:

Этот уход растёт с напряжением, то есть даёт нелинейность: калибровка на 30 В его не покажет. Чем больше резисторов в цепочке, тем меньше напряжения на каждом и тем меньше уход. Нижнее плечо видит меньше 0,25 В — его коэффициент напряжения неважен.

Компенсация. Как у щупа 1:10 (36а.2), у делителя две «ветки»: резисторы и паразитные ёмкости. Ёмкость верхнего плеча — доли пикофарады (в модели — допущение 0,1 пФ на всё плечо), постоянная времени Rt·Ct = 156,8 нс. Нижнему плечу для точной компенсации нужно 163,9 пФ, а без конденсатора у него только вход усилителя 2 пФ (с. 5) и монтаж (допущение 5 пФ). Сколько делитель пропускает на высоких частотах относительно постоянного тока, при разной ёмкости верхнего плеча:

Модель ngspice (div36i.cir, верх 0,1 пФ): без конденсатора делитель начинает пропускать больше нужного с 1,01 МГц (+3 дБ), а на 100 МГц — в 22,5 раза больше. С 157 пФ он почти ровный: +4,4 % на 100 МГц. С 477 пФ это уже фильтр: −3 дБ на 398 кГц, на 100 кГц — 0,966.

Решение для самодельного щупа — третий столбец. Подогнать 157 пФ под неизвестные 0,1 пФ нельзя: ёмкость верхнего плеча зависит от раскладки, проводов, руки рядом, и при 0,2 пФ вместо 0,1 тот же конденсатор даёт уже двойной выброс. С 470 пФ нижнее плечо «ведёт»: при любой ёмкости верхнего плеча от 0,05 до 0,3 пФ высокие частоты не проходят сильнее постоянного тока. Это и есть входной RC-фильтр, который даташит рекомендует перед входом (с. 16), — модулятор не получает высокочастотных помех, которые он мог бы перенести вниз по частоте.

36и.6 Полоса и фронт всей цепочки

Цепочка: делитель → NSI1300D25 → разностный каскад → 50 Ом и кабель → вход DHO900 1 МОм ‖ 15 пФ (даташит DHO900, с. 10). Полоса NSI1300 — 310 кГц типовая, 250 кГц наименьшая; фронт выхода — 1,3 мкс, задержка со входа на выход — 1,6 мкс типовая и 2,1 мкс наибольшая (с. 6 и 8). Тип выходного фильтра 4-го порядка даташит не называет, поэтому в модели (chain36i.cir) — два варианта: Баттерворт (плоская АЧХ, есть выброс) и Бессель (без выброса, раньше спадает). ОУ каскада — с произведением усиления на полосу 10 МГц (допущение), кабель 1 м — 100 пФ (допущение).

Что видно. Полосу задаёт усилитель: каскад, 50 Ом и кабель на сотнях килогерц не значат ничего (коэффициент на 1 кГц отличается от 1:200 на −0,01 %). С делителем 150 пФ модель Баттерворта ближе к даташиту — фронт 1,25 мкс против 1,3 мкс, задержка 1,48 мкс против 1,6 мкс (остальное — задержка самого модулятора, её модель не знает), — но есть ли у настоящей микросхемы выброс 10,9 %, даташит не говорит. Это проверяют меандром (36и.9). С 470 пФ полоса падает до 230,9–269,8 кГц, но сотня килогерц, ради которой щуп собран, проходит с потерей 0,30–0,60 дБ.

Задержка — грабли при сравнении каналов. Сигнал через щуп опаздывает на 1,6–2,1 мкс относительно канала, подключённого напрямую. Подстройка Ch-Ch Skew в DHO900 — от −100 до +100 нс (руководство, с. 62), задержка щупа в 16–21 раз больше. Её измеряют курсорами (36е) на общем сигнале и вычитают в уме, или смотрят все сравниваемые сигналы через одинаковые щупы.

36и.7 Ёмкость барьера и синфазный ток

Гальванически барьер разрывает цепь, но ёмкость между сторонами остаётся (54.5): у NSI1300 — 0,8 пФ (с. 13), у изолированного DC/DC — обмотки трансформатора, десятки пикофарад (54.5); точного числа для конкретного модуля в проекте нет. Когда провод «−» прыгает вместе с измеряемой точкой, через эти ёмкости течёт ток i = C·dV/dt — это та же история, что в 36з.3 с осциллографом на аккумуляторе, только ток идёт не по крокодилу, а через барьер в оплётку кабеля и дальше в PE.

Сначала — сам усилитель. Его стойкость к синфазному скачку — 150 кВ/мкс типовая, 100 кВ/мкс наименьшая (с. 6 и 8). Фронт 325 В за 1 мкс (симистор) — 0,325 кВ/мкс, за 50 нс (MOSFET) — 6,500 кВ/мкс: запас в 23,1 раза (15,4 по наименьшему). Для ключей на карбиде кремния и нитриде галлия, где фронты в разы круче, этот запас считают заново.

Ток через барьер (суммарная ёмкость — 0,8 пФ усилителя плюс DC/DC):

Модель (cm36i.cir): оба провода щупа на одной точке, которая прыгает на 325 В, правильный ответ — 0. Провод «−» — 15 см, как крокодил в 36з. Холодная сторона уходит на землю осциллографа через оплётку кабеля 1 м, у которой индуктивность, сопротивление и связь с центральной жилой — допущения модели. Ошибки приведены ко входу щупа (× 200).

Три вывода:

• Сам усилитель чист. На его входе на фронте 50 нс — до 2,33 В в пересчёте на вход щупа (падение на проводе «−», как в 36з.3), но после его фильтра 310 кГц на выходе остаётся не больше 1,9 мВ: индуктивный выброс короткий, и его среднее — ноль.
• Выбросы рисует обратный путь тока. Ток через барьер возвращается по оплётке, и падение на ней складывается с сигналом прямо на входе осциллографа — после всех фильтров щупа. Отсюда и масштаб: чем больше ёмкость DC/DC, тем больше ток (40 → 143 → 663 мА в пике) и выброс.
• Помогает: DC/DC с малой ёмкостью барьера (при 2 пФ ток почти в четыре раза меньше, чем при 10 пФ); ограничение полосы осциллографа 20 МГц (руководство DHO900, с. 57; даташит, с. 10) — полезный сигнал щупа всё равно ниже 310 кГц, а выброс на 50 нс падает с 29,5 до 7,5 В при 2 пФ; короткий кабель и ферритовое кольцо на нём — их модель не считает.

36и.8 Выходной каскад и кабель к DHO900

Выход NSI1300 — пара OUTP и OUTN вокруг синфазного 1,44 В (от 1,39 до 1,49 В, с. 6), выходное сопротивление меньше 0,2 Ом, и даташит советует ставить на выводы не меньше 1 кОм, чтобы не перегрузить их (с. 16). Разностный каскад на четырёх резисторах по 10 кОм это и делает: его входные резисторы — нагрузка выхода, а усиление 1 переводит разность в одно напряжение относительно земли холодной стороны.

Ослабление синфазного каскада задают резисторы (56.5). Синфазные 1,44 В здесь постоянные, и остаток от них — смещение нуля. Модель (out36i.cir), худшее сочетание допусков, как в 56.5:

С резисторами 0,1 % — 0,58 В смещения на шкале ±400 В, это снимается калибровкой нуля. С 1 % — 5,70 В, и к тому же это смещение меняется вместе с синфазным выходом от экземпляра к экземпляру: берут 0,1 %.

Что значат характерные уровни на экране (при 200X):

• выход упирается при ±2,45 В (с. 14) — на экране ±490 В. Ровная «полка» на этом уровне — перегрузка входа, а не сигнал;
• аварийный выход −2,5…−2,6 В (с. 6) — на экране −500…−520 В. Его микросхема выдаёт, когда пропало питание горячей стороны или синфазное на входе превысило 0,9 В (с. 5 и 14). Щуп, который «показывает −500 В» без сигнала, — это щуп без VDD1: смотреть DC/DC и LDO.

Кабель и вход осциллографа. У DHO900 только вход 1 МОм ±1 % и 15 пФ ±3 пФ (руководство, с. 58; даташит, с. 10). Резистор 50 Ом на выходе ОУ отделяет его от ёмкости кабеля, а на 1 МОм он даёт ошибку 50 ppm. Длина волны в кабеле на 310 кГц — 639 м, так что согласование кабеля на этих частотах не нужно. Питание холодной стороны — двуполярное ±5 В для ОУ (выход ±2 В) и 3,3 В для VDD2 (от 3,0 до 5,5 В, с. 4).

Настройки DHO900. Коэффициент щупа 200X (руководство, с. 60), 500 мВ/дел — 100 В/дел на экране, ±400 В — все 8 делений. Остаток нуля после калибровки можно убрать подстройкой Bias в меню Vertical (с. 61). Для щупа тока — единица A и 10X (36и.3).

36и.9 Проверка и калибровка

Порядок — от безопасного к опасному. Пока не пройдены шаги 1–4, сетевого напряжения у щупа нет.

1. Без входа. Омметром — нет ли проводимости между горячей и холодной сторонами (на пределе мегаом — обрыв). Включить питание холодной стороны: VDD1 на горячей — от 3,0 до 5,5 В. Провода «+» и «−» вместе: на экране — смещение, оставшееся после Rn. Если вместо него −500 В — нет VDD1 (36и.8).

2. Постоянное напряжение. От лабораторного источника 30 В, измеренных мультиметром: на выходе 0,150 В, на экране с 200X — 30 В. Подстроечником нижнего плеча добиться совпадения, затем поменять полярность — проверить симметрию. Нуль — ещё раз после 20–30 минут прогрева (36и.4).

3. Частотная характеристика. Генератор (36к) — синус на вход щупа, провод «−» на землю генератора; сравнивать с тем же сигналом, поданным напрямую на второй канал. У моделей DHO914S и DHO924S есть встроенный генератор и Bode Plot (даташит, с. 26): от 10 Гц до 25 МГц, амплитуда от 20 мВ до 5 В (с. 19). 5 В на входе щупа — 25 мВ на его выходе, для сравнения с прямым каналом этого достаточно. Ожидаемое по модели: на 100 кГц −0,30…−0,60 дБ, по −3 дБ — 230,9…269,8 кГц. Затем меандр: выброс на фронте покажет, ближе ли фильтр микросхемы к Баттерворту (6,4 % в модели) или к Бесселю (нет), а «завал» или «горб» после фронта — недо- или перекомпенсацию делителя (36и.5).

4. Синфазное на низком напряжении. Оба провода щупа вместе — на выход генератора, земля генератора соединена с землёй осциллографа. Всё, что видно на экране, — просачивание синфазного. На синусе 50 Гц его почти нет; меандр с крутыми фронтами покажет выбросы из 36и.7 — их размер зависит от DC/DC и кабеля. Включить ограничение полосы 20 МГц и сравнить.

5. Сеть — только с ограничением тока. Стол из 208.7: УЗО, разделительный трансформатор, одна рука.

• Разность на сетевом напряжении: щуп на вторичку разделительного трансформатора с лампой или резистором последовательно. 230 В действующих — 1,15 В действующих на выходе, 1,626 В в пике.
• Синфазное на сетевом напряжении: разделительный трансформатор здесь не годится — его вторичка не привязана к земле, синфазного относительно осциллографа не будет. Оба провода щупа вместе через резистор 100 кОм на фазу, за УЗО: при любом пробое ток не больше 2,3 мА. На экране должен остаться только шум.
• Подключать и отключать провода — при выключенной сети, щуп и плата — на изолирующей подставке, руками во время измерения не трогать.

36и.10 Безопасность: чем самодельный щуп не является

⚠️ Самодельный щуп — не щуп категории CAT II. Категория — это испытанная конструкция: зазоры, корпус, провода, импульсная прочность, проверенные по стандарту (36з.7). У самоделки нет ни одного из этих испытаний, значит нет и категории — какие бы цифры ни стояли в даташите микросхемы.

Ограничения, которые из этого следуют:

• Номинал цепочки — по слабому звену (36з.7). У NSI1300 барьер усиленный, рабочее напряжение 1500 В действующих (с. 12 и 14) — в 6,5 раза больше сети 230 В, кратковременное испытательное 8000 В пика (с. 13). Но через барьер идёт ещё и DC/DC: какая у него изоляция — функциональная, основная или усиленная — и на какое рабочее напряжение, скажет только его даташит. Испытательное напряжение модуля («1,5 кВ», «3 кВ») — не рабочее (54.5). Плата, корпус и провода — ваши, и их никто не испытывал.
• Провод «−» — это GND1. Он соединён с горячей стороной напрямую, без мегаомов. Провода — сетевые измерительные, с изолированными штекерами 4 мм; горячая сторона — в закрытом изолирующем корпусе без доступных металлических частей; разъёмы и крепления не дают проводам выдернуться.
• Только стол из 208.7. Испытуемое — через УЗО, по возможности через разделительный трансформатор; цепи, включаемые в розетку. Никогда — щиты, ввод, автоматы (это CAT III и выше, 36з.7).
• Осциллограф заземлён. Холодная сторона щупа связана с PE через оплётку кабеля и корпус осциллографа: если барьер пробьёт, ток уйдёт в PE, и сработает защита. У DHO900 PE подключают клеммой на задней панели (36з.1); провод земли щупа — только на землю (руководство, с. 17). Отрезать PE у осциллографа нельзя никогда — без него пробитый барьер выводит сеть на корпус, все BNC и кабели.
• Предел — на корпусе. Надпись «не больше 400 В пика, только стол 208.7, не CAT» — для того, кто возьмёт щуп через год.

36и.11 Грабли

На экране 28 В там, где ноль, а +400 В упираются раньше −400. Входной ток NSI1300 на нижнем плече: 17,2 мВ, на входе щупа 28,2 В; +400 В дают 261,1 мВ — за линейным диапазоном. Резистор Rn на INN и калибровка нуля (36и.4).

Взяли 4,9 кОм и −22 мкА для делителя на ±250 мВ. Это числа версии D05 (±50 мВ). У D25 — 19 кОм от INP к GND1 и −18 мкА (36и.4).

Коэффициент гуляет от экземпляра к экземпляру. Входное сопротивление дано только типовым: ±20 % — это −1,24…+0,85 % коэффициента. Подстроечник в нижнем плече и калибровка (36и.9).

Меандр с горбом или ступенькой после фронта. Делитель не скомпенсирован; подогнать конденсатор под неизвестную ёмкость верхнего плеча не получится — нижнее плечо 470 пФ ведёт (36и.5).

На 400 В показания «плывут», хотя на 30 В всё точно. Коэффициент напряжения резисторов верхнего плеча: при 50 ppm/В и двух резисторах — 1,00 %. Больше резисторов в цепочке (36и.5).

Фронт MOSFET на экране — пологий склон в полторы микросекунды. Это не схема, это полоса щупа: фронт 10–90 % в модели 1,25–1,48 мкс (36и.6). Для наносекундных фронтов — заводской щуп.

Каналы «разъехались» на 1,6 мкс, а Skew не помогает. Ch-Ch Skew у DHO900 — ±100 нс; задержка щупа в 16–21 раз больше (36и.6).

На каждом фронте ключа — выброс в десятки вольт. Ток через ёмкость барьера и DC/DC в оплётку: 50 пФ на фронте 50 нс — 663 мА и 77,5 В. DC/DC с малой ёмкостью, полоса 20 МГц, короткий кабель (36и.7).

Щуп показывает −500 В, а на входе ничего. Аварийный выход NSI1300: нет питания горячей стороны или синфазное на входе выше 0,9 В (36и.8).

Смещение 5,7 В, которое не уходит калибровкой. Резисторы каскада 1 %: от синфазных 1,44 В выхода остаётся 28,5 мВ. Резисторы 0,1 % (36и.8).

Проверили синфазное через разделительный трансформатор — идеально. Вторичка трансформатора не привязана к земле, синфазного не было. Синфазное проверяют относительно земли осциллографа — через резистор 100 кОм на фазу (36и.9).

36и.12 Итоги

• Свой дифференциальный щуп — это делитель или шунт, изолированный усилитель поперёк барьера, развязанное питание горячей стороны и разностный каскад к осциллографу. GND1 — провод «−»: синфазное целиком держит барьер.
• NSI1300 сделан для шунта: D25 на ±250 мВ (20 мОм для 12,30 А, 1,51 Вт) или D05 на ±50 мВ (4 мОм, 0,30 Вт, но ±25 мА смещения).
• Делитель на NSI1300D25: 1:1640 и 1:200 на экране; вход 19 кОм нагружает нижнее плечо, входной ток −18 мкА даёт 17,2 мВ (28,2 В на входе щупа) — Rn на INN и калибровка нуля. Числа 4,9 кОм и −22 мкА — это версия D05. Усилитель напряжения с высокоомным входом удобнее — по его даташиту.
• Верхнее плечо — цепочка (8 × 196 кОм: по 50 В и 12,7 мВт при 400 В), 8 мм пути утечки между сторонами, коэффициент напряжения даёт нелинейность; нижнее плечо 470 пФ ведёт, компенсация не зависит от неизвестной ёмкости верхнего.
• Полоса цепочки в модели — 230,9–309,8 кГц, на 100 кГц не хуже −0,60 дБ; фронт 1,14–1,48 мкс, задержка 1,10–1,74 мкс — больше, чем Ch-Ch Skew DHO900 (±100 нс).
• Ёмкость барьера: ток C·dV/dt идёт в оплётку и рисует выбросы на фронтах — DC/DC с малой ёмкостью, полоса 20 МГц.
• Каскад: резисторы 0,1 % (54,0 дБ, 0,58 В смещения); −500 В на экране — аварийный выход, нет VDD1.
• Проверка — от омметра к сети: нуль, 30 В, АЧХ и меандр, синфазное от генератора, потом сеть через трансформатор и через 100 кОм.
• Самодельный щуп без категории: только стол 208.7, осциллограф на PE, предел написан на корпусе.

Полные исходники

div36i.cir — делитель на входе NSI1300: нагрузка входом, входной ток, компенсация.

* 36и.4, 36и.5: делитель ±400 В на вход NSI1300 — нагрузка входом, входной ток, компенсация.
* Вход NSI1300 по даташиту (RIN при INN = GND1 и IIB при INP = INN = GND1) в модели —
* резистор RIN от вывода к GND1 и источник тока IIB, вытекающий из вывода (IIB < 0).
* D25 (±250 мВ, усиление 8,2): RIN 19 кОм, IIB −18 мкА; D05 (±50 мВ, усиление 41): RIN 4,75 кОм, IIB −22 мкА.
* GND1 — узел 0: это провод «минус» щупа. Верхнее плечо 8 x 196 кОм = 1,568 МОм.
* Нижнее плечо подогнано: 1:1640 для D25 (8,2 x 200), 1:8200 для D05 (41 x 200).
.subckt nsi pin rin=19k ib=18u
Rin pin 0 {rin}
Ib 0 pin {ib}
.ends
Vp p 0 DC 0
* 1: D25, INN прямо на GND1
Rt1 p a1 1.568meg
Rb1 a1 0 1007.4
X1 a1 nsi
* 2: D25, на INN резистор Rn = Rb: входной ток INN даёт такое же смещение
Rt2 p a2 1.568meg
Rb2 a2 0 1007.4
X2 a2 nsi
Rn2 n2 0 1007.4
X2n n2 nsi
* 3: D05, INN прямо на GND1
Rt3 p a3 1.568meg
Rb3 a3 0 199.3
X3 a3 nsi rin=4.75k ib=22u
* 4, 5: D25 с RIN на 20 % меньше и больше типового (в даташите только типовое)
Rt4 p a4 1.568meg
Rb4 a4 0 1007.4
X4 a4 nsi rin=15.2k
Rt5 p a5 1.568meg
Rb5 a5 0 1007.4
X5 a5 nsi rin=22.8k
* 6: D25, IIB −12 и −24 мкА (мин. и макс. по даташиту)
Rt6 p a6 1.568meg
Rb6 a6 0 1007.4
X6 a6 nsi ib=12u
Rt7 p a7 1.568meg
Rb7 a7 0 1007.4
X7 a7 nsi ib=24u
* компенсация: верх 1,568 МОм || 0,1 пФ (допущение), низ 1007,4 Ом || Cb, вход 19 кОм, 2 пФ вывода + 5 пФ монтажа
Vac q 0 DC 0 AC 1
Rt8 q b1 1.568meg
Ct8 q b1 0.1p
Rb8 b1 0 1007.4
Ri8 b1 0 19k
Cb8 b1 0 7p
Rt9 q b2 1.568meg
Ct9 q b2 0.1p
Rb9 b2 0 1007.4
Ri9 b2 0 19k
Cb9 b2 0 157p
Rt10 q b3 1.568meg
Ct10 q b3 0.1p
Rb10 b3 0 1007.4
Ri10 b3 0 19k
Cb10 b3 0 477p
E8 o1 0 b1 0 1640
E9 o2 0 b2 0 1640
E10 o3 0 b3 0 1640
.control
dc Vp -400 400 400
let d2 = v(a2) - v(n2)
meas dc d25_off FIND v(a1) AT=0
meas dc d25_p400 FIND v(a1) AT=400
meas dc d25_m400 FIND v(a1) AT=-400
meas dc d25n_off FIND d2 AT=0
meas dc d25n_p400 FIND d2 AT=400
meas dc d05_off FIND v(a3) AT=0
meas dc d05_p400 FIND v(a3) AT=400
meas dc rlo_p400 FIND v(a4) AT=400
meas dc rlo_off FIND v(a4) AT=0
meas dc rhi_p400 FIND v(a5) AT=400
meas dc rhi_off FIND v(a5) AT=0
meas dc ib12_off FIND v(a6) AT=0
meas dc ib24_off FIND v(a7) AT=0
ac dec 50 10 300meg
meas ac bare_lf FIND vm(o1) AT=10
meas ac bare_hf FIND vm(o1) AT=100meg
meas ac c157_hf FIND vm(o2) AT=100meg
meas ac c157_100k FIND vm(o2) AT=100k
meas ac c477_100k FIND vm(o3) AT=100k
meas ac c477_f3 WHEN vdb(o3)=-3
meas ac bare_f3up WHEN vdb(o1)=3
.endc
.end

chain36i.cir — АЧХ и фронт всей цепочки 1:200: два варианта фильтра и два нижних плеча.

* 36и.5, 36и.6: АЧХ и переходная характеристика всей цепочки щупа 1:200.
* Делитель: верх 1,568 МОм (8 x 196 кОм) || 0,1 пФ паразитной ёмкости (допущение),
* низ 1007,4 Ом || Cb, параллельно вход NSI1300D25: 19 кОм и 2 пФ, плюс 5 пФ монтажа (допущение).
* NSI1300D25: усиление 8,2 и фильтр 4-го порядка на 310 кГц; тип фильтра в даташите не указан —
* две модели: Баттерворт (Q 0,5412 и 1,3066) и Бессель (1,4192 fc, Q 0,5219; 1,5912 fc, Q 0,8055).
* Выход: OUTP/OUTN вокруг 1,44 В, ROUT 0,2 Ом. Разностный каскад 10 кОм x 4 на ОУ с GBW 10 МГц
* (допущение), 50 Ом, кабель 100 пФ (1 м, допущение), вход DHO900 1 МОм || 15 пФ.
* Выход приведён ко входу: умножен на 200.
.subckt bq in out f=310k q=0.7071
.param c=1n
.param l={1/(39.4784176*f*f*c)}
.param r={sqrt(l/c)/q}
R1 in a {r}
L1 a b {l}
C1 b 0 {c}
Eb out 0 b 0 1
.ends
.subckt oa p n o
Eg x 0 p n 1e5
Rp x y 1k
Cp y 0 1.5915u
Eo o 0 y 0 1
.ends
.subckt chain s sc cb=150p f1=310k q1=0.5412 f2=310k q2=1.3066
Rt s inp 1.568meg
Ct s inp 0.1p
Rb inp 0 1007.4
Cb inp 0 {cb}
Rin inp 0 19k
Cin inp 0 7p
Ea a 0 inp 0 8.2
X1 a b bq f={f1} q={q1}
X2 b d bq f={f2} q={q2}
Ep op0 0 cm 0 1
Vcm cm 0 1.44
Ehp hp op0 d 0 0.5
Ehn hn op0 d 0 -0.5
Rop hp outp 0.2
Ron hn outn 0.2
R1 outn inv 10k
R2 inv oo 10k
R3 outp nin 10k
R4 nin 0 10k
XU nin inv oo oa
Rs oo sc 50
Ck sc 0 100p
Rsc sc 0 1meg
Csc sc 0 15p
.ends
Vs s 0 DC 0 AC 1 PULSE(0 1 10u 1n 1n 1 2)
XBW1 s y1 chain cb=150p
XBW2 s y2 chain cb=470p
XBE1 s y3 chain cb=150p f1=439.95k q1=0.5219 f2=493.27k q2=0.8055
XBE2 s y4 chain cb=470p f1=439.95k q1=0.5219 f2=493.27k q2=0.8055
* нормировка: выход приведён ко входу, x 200
E1 n1 0 y1 0 200
E2 n2 0 y2 0 200
E3 n3 0 y3 0 200
E4 n4 0 y4 0 200
.control
ac dec 50 10 100meg
meas ac g1k_bw150 FIND vm(n1) AT=1k
meas ac g1k_bw470 FIND vm(n2) AT=1k
meas ac g100k_bw150 FIND vdb(n1) AT=100k
meas ac g100k_bw470 FIND vdb(n2) AT=100k
meas ac g100k_be150 FIND vdb(n3) AT=100k
meas ac g100k_be470 FIND vdb(n4) AT=100k
meas ac f3_bw150 WHEN vdb(n1)=-3
meas ac f3_bw470 WHEN vdb(n2)=-3
meas ac f3_be150 WHEN vdb(n3)=-3
meas ac f3_be470 WHEN vdb(n4)=-3
tran 2n 30u 0 2n
meas tran t10_bw150 WHEN v(n1)=0.1 RISE=1
meas tran t90_bw150 WHEN v(n1)=0.9 RISE=1
meas tran t50_bw150 WHEN v(n1)=0.5 RISE=1
meas tran ov_bw150 MAX v(n1)
meas tran t10_bw470 WHEN v(n2)=0.1 RISE=1
meas tran t90_bw470 WHEN v(n2)=0.9 RISE=1
meas tran t50_bw470 WHEN v(n2)=0.5 RISE=1
meas tran ov_bw470 MAX v(n2)
meas tran t10_be150 WHEN v(n3)=0.1 RISE=1
meas tran t90_be150 WHEN v(n3)=0.9 RISE=1
meas tran t50_be150 WHEN v(n3)=0.5 RISE=1
meas tran ov_be150 MAX v(n3)
meas tran t10_be470 WHEN v(n4)=0.1 RISE=1
meas tran t90_be470 WHEN v(n4)=0.9 RISE=1
meas tran t50_be470 WHEN v(n4)=0.5 RISE=1
meas tran ov_be470 MAX v(n4)
.endc
.end

out36i.cir — разностный каскад: синфазные 1,44 В и допуск резисторов.

* 36и.8: разностный каскад 10 кОм x 4 переводит OUTP − OUTN в один провод к осциллографу.
* Синфазное на выходе NSI1300 — 1,44 В (даташит), разность 0: правильный ответ 0.
* Худшее сочетание допусков, как в 56.5: R1 и R4 на +e, R2 и R3 на −e. ОУ — усиление 1e6.
.subckt da outp outn o e=0
R1 outn inv {10k*(1+e)}
R2 inv o {10k*(1-e)}
R3 outp nin {10k*(1-e)}
R4 nin 0 {10k*(1+e)}
Eo o 0 nin inv 1e6
.ends
Vc c 0 1.44
X0 c c o0 da e=0
X1 c c o1 da e=0.001
X2 c c o2 da e=0.01
* полный размах: OUTP − OUTN = 2 В (±400 В на входе) при точных резисторах
Vp p c 1
Vn n c -1
X3 p n o3 da e=0.001
.control
op
print v(o0) v(o1) v(o2) v(o3)
.endc
.end

cm36i.cir — ёмкость барьера: синфазный скачок 325 В и выбросы на экране.

* 36и.7: ток через ёмкость барьера на фронте синфазного скачка и что он рисует на экране.
* Оба провода щупа на одной точке src, которая прыгает на 325 В (фронт 1 мкс — симистор,
* 50 нс — ключ MOSFET): правильный ответ 0. «Минус» — провод 15 см (150 нГн, 0,05 Ом, как в 36з),
* он же GND1 горячей стороны; «плюс» — через верхнее плечо 1,568 МОм || 0,1 пФ.
* Барьер: NSI1300 0,8 пФ (даташит) + DC/DC Cdc (допущение: 2, 10 и 50 пФ).
* Холодная сторона gc уходит на землю осциллографа через оплётку кабеля 1 м:
* 1 мкГн и 20 мОм, связь с центральной жилой k = 0,99 (допущения), 50 пФ на каждом конце.
* Ограничение полосы осциллографа 20 МГц — в модели однополюсный фильтр (тип в документах не указан).
* NSI1300: 8,2 и фильтр Баттерворта 4-го порядка 310 кГц; каскад — идеальный, усиление 1.
* Ошибки приведены ко входу: вход усилителя x 1640, экран x 200.
.subckt bq in out ref f=310k q=0.7071
.param c=1n
.param l={1/(39.4784176*f*f*c)}
.param r={sqrt(l/c)/q}
R1 in a {r}
L1 a b {l}
C1 b ref {c}
Eb out ref b ref 1
.ends
.subckt probe src sc bl cdc=10p
Lm src m 150n
Rm m g1 0.05
Rt src inp 1.568meg
Ct src inp 0.1p
Rb inp g1 1007.4
Cb inp g1 477p
Rin inp g1 19k
Ca g1 gc 0.8p
Cd g1 gc {cdc}
Ea a gc inp g1 8.2
X1 a b gc bq f=310k q=0.5412
X2 b d gc bq f=310k q=1.3066
Rs d co 50
C1 co gc 50p
Lc co sc 1u
Ls gc s1 1u
K1 Lc Ls 0.99
Rsh s1 0 20m
C2 sc 0 50p
Rsc sc 0 1meg
Csc sc 0 15p
Ebl e 0 sc 0 1
Rbl e bl 1k
Cbl bl 0 7.958p
.ends
V1 s1 0 PULSE(0 325 1u 1u 1u 1 2)
V2 s2 0 PULSE(0 325 1u 50n 50n 1 2)
X12 s1 y12 z12 probe cdc=2p
X110 s1 y110 z110 probe cdc=10p
X150 s1 y150 z150 probe cdc=50p
X22 s2 y22 z22 probe cdc=2p
X210 s2 y210 z210 probe cdc=10p
X250 s2 y250 z250 probe cdc=50p
.tran 0.2n 8u 0 0.2n
.control
run
let e12 = abs(v(y12)) * 200
let e110 = abs(v(y110)) * 200
let e150 = abs(v(y150)) * 200
let e22 = abs(v(y22)) * 200
let e210 = abs(v(y210)) * 200
let e250 = abs(v(y250)) * 200
let b12 = abs(v(z12)) * 200
let b110 = abs(v(z110)) * 200
let b150 = abs(v(z150)) * 200
let b22 = abs(v(z22)) * 200
let b210 = abs(v(z210)) * 200
let b250 = abs(v(z250)) * 200
let n12 = abs(v(x12.inp) - v(x12.g1)) * 1640
let n150 = abs(v(x150.inp) - v(x150.g1)) * 1640
let n22 = abs(v(x22.inp) - v(x22.g1)) * 1640
let n250 = abs(v(x250.inp) - v(x250.g1)) * 1640
let s12 = abs(v(x12.d) - v(x12.gc)) * 200
let s150 = abs(v(x150.d) - v(x150.gc)) * 200
let s22 = abs(v(x22.d) - v(x22.gc)) * 200
let s250 = abs(v(x250.d) - v(x250.gc)) * 200
let i12 = abs(i(l.x12.ls))
let i110 = abs(i(l.x110.ls))
let i150 = abs(i(l.x150.ls))
let i22 = abs(i(l.x22.ls))
let i210 = abs(i(l.x210.ls))
let i250 = abs(i(l.x250.ls))
meas tran scr_1us_2p MAX e12
meas tran scr_1us_10p MAX e110
meas tran scr_1us_50p MAX e150
meas tran scr_50n_2p MAX e22
meas tran scr_50n_10p MAX e210
meas tran scr_50n_50p MAX e250
meas tran bwl_1us_2p MAX b12
meas tran bwl_1us_10p MAX b110
meas tran bwl_1us_50p MAX b150
meas tran bwl_50n_2p MAX b22
meas tran bwl_50n_10p MAX b210
meas tran bwl_50n_50p MAX b250
meas tran inp_1us_2p MAX n12
meas tran inp_1us_50p MAX n150
meas tran inp_50n_2p MAX n22
meas tran inp_50n_50p MAX n250
meas tran amp_1us_2p MAX s12
meas tran amp_1us_50p MAX s150
meas tran amp_50n_2p MAX s22
meas tran amp_50n_50p MAX s250
meas tran i_1us_2p AVG i12 FROM=1.4u TO=1.9u
meas tran i_1us_10p AVG i110 FROM=1.4u TO=1.9u
meas tran i_1us_50p AVG i150 FROM=1.4u TO=1.9u
meas tran i_50n_2p MAX i22
meas tran i_50n_10p MAX i210
meas tran i_50n_50p MAX i250
.endc
.end

Дальше: раздел 36к «Генераторы сигналов: функциональный, DDS, произвольной формы и генератор на STM32» — чем подать на вход щупа синус, меандр и сигнал произвольной формы для проверки из 36и.9 и как сделать генератор самому.