Calibratore per oscilloscopi. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il dispositivo principale e più utilizzato per studiare la forma d'onda della tensione è un oscilloscopio elettronico. Per non solo osservare visivamente i segnali elettrici, ma anche per misurare i loro parametri, gli oscilloscopi vengono calibrati utilizzando calibratori. Il calibratore di ampiezza è progettato per calibrare o controllare l'accuratezza della calibrazione dell'asse verticale dello schermo dell'oscilloscopio in unità di tensione e il calibratore di durata, rispettivamente, per l'asse orizzontale in unità di tempo.

Molti radioamatori hanno in funzione molti oscilloscopi prodotti in URSS e non si fidano di loro da molto tempo. Alcuni di essi non dispongono di un generatore di segnale di riferimento integrato. Altri modelli ce l'hanno, ma decenni dopo ci si può fidare solo con grande cura. Ad esempio, l'oscilloscopio S1-5 (SI-1) che ho a disposizione ha un calibratore di ampiezza integrato. Ma, in primo luogo, genera un segnale sinusoidale con una frequenza di 50 Hz, e in secondo luogo, anche ai tempi della sua "infanzia" l'errore nella misurazione dell'ampiezza dei segnali nella sezione della scala 0,2 ... 1,2 V era ± 10%, che è troppo per gli standard moderni.

All'attenzione dei radioamatori che dispongono di tali dispositivi, viene offerto un calibratore per un oscilloscopio con un errore di misura, determinato solo dalle capacità degli strumenti di misura a disposizione dei radioamatori, nel mio caso il multimetro digitale M890G, il cui principale errore di misura è l'errore della misura. Il dispositivo genera un segnale rettangolare (meandro) con un'oscillazione di 2 V, una frequenza di 1 e 20 kHz. Ciò consente di utilizzare il calibratore, ad esempio, quando si imposta la compensazione della sonda ad alta frequenza di un oscilloscopio o per controllare i parametri dinamici degli amplificatori di potenza audio.

Come accennato in precedenza, il multimetro digitale M890G viene utilizzato per stabilire (e quindi per la verifica periodica) del calibratore. L'errore relativo della misurazione della tensione CC con il multimetro M890G, secondo i dati del passaporto, è ±0,5% del valore misurato più/meno l'unità LSB e la misurazione della frequenza è ±1% del valore misurato più/meno l'unità LSB con una risoluzione di 10 Hz. Quando si misura la tensione massima al limite di 2 V, l'errore assoluto è ± 11 mV con una risoluzione di 1 mV, misurando la frequenza di 10 Hz - ± 20 Hz e la frequenza di 20 kHz - ± 210 Hz. Sfortunatamente, l'indicatore del multimetro M890G, come la maggior parte degli altri, consente di visualizzare solo 3,5 cifre. Pertanto, possono essere garantite solo le seguenti specifiche del calibratore: ampiezza di uscita 1,999 V ±11 mV, frequenza di uscita 1 kHz ±20 Hz e 19,99 kHz ±210 Hz.

Riso. 1. Schema del calibratore

Lo schema del calibratore è mostrato in fig. 1. La sorgente di tensione di precisione da 1,999 V (calibratore di ampiezza) è montata su un regolatore di tensione regolabile LM317T (DA1). Questo circuito integrato mantiene una tensione di riferimento stabile di 1,25 V con elevata precisione tra l'uscita e il pin di controllo.Poiché il pin di controllo assorbe pochissima corrente, la tensione di uscita U_O=1,25(1±R3/R4). Tipicamente, la resistenza del resistore R4 è scelta pari a 240 ohm. Ma nel nostro caso, per ignorare la corrente attraverso l'uscita di controllo e renderla indipendente dalle variazioni in ingresso e nel carico, è necessario prelevare una corrente pari alla corrente di carico iniziale dall'uscita dello stabilizzatore attraverso i resistori R3, R4 (deve essere superiore a 10 mA, poiché il timer DA2 con una tensione di alimentazione di 2 V consuma una corrente non superiore a 60 μA). Se il carico è insufficiente, la tensione di uscita aumenterà [1].

Il calibratore di durata è montato sul timer integrato ICM7555IN (DA2). È realizzato utilizzando la tecnologia CMOS, quindi la tensione alla sua uscita (pin 3) può variare da zero alla tensione di alimentazione. Inoltre, questo microcircuito funziona anche con una tensione di alimentazione di 2 V. Il timer è collegato secondo un tipico circuito generatore. I circuiti di temporizzazione R1C1 e R2C1 sono collegati all'uscita del temporizzatore. Ciò garantisce un'elevata precisione della formazione del meandro, poiché la carica e la scarica del condensatore C1 avvengono attraverso lo stesso resistore (R1 o R2). La frequenza degli impulsi generati può essere calcolata utilizzando la formula f=0,7215/(R1•C1) [2]. Il resistore R6 impedisce al timer di cortocircuitare l'uscita.

Considerando che la stragrande maggioranza degli oscilloscopi ha un'impedenza di ingresso di almeno 1 MΩ, ciò praticamente non pregiudica l'accuratezza della calibrazione. Il resistore R5, insieme al transistor di scarica interno del temporizzatore, forma un'uscita aggiuntiva ad onda quadra ad alta resistenza. I condensatori C2 e C3 attenuano i picchi nella tensione di uscita dello stabilizzatore DA1 al momento della commutazione del timer DA2.

Riso. 2. Disegno della scheda del calibratore

Il calibratore è assemblato su un circuito stampato in fibra di vetro laminata su entrambi i lati con uno spessore di 2 mm, il cui disegno è mostrato in fig. 2. Quando si ripete il progetto, non ci sono requisiti speciali per gli elementi. La cosa principale è che il resistore R3 è multigiro (nella versione dell'autore - SP5-2). Invece di importato, puoi utilizzare il timer domestico KR1441VI1. Condensatore C1 - SGME-A con una tolleranza di ± 1%, ma è possibile utilizzare altri condensatori con altri valori nominali e con un TKE minimo, soprattutto perché la frequenza calibrata degli impulsi di uscita è impostata da una selezione di resistori R1 e R2. Nella versione dell'autore, ciascuno è composto da due resistori MLT-0,25 con una tolleranza di ± 5%, collegati in serie. Per questo è previsto un posto sul circuito stampato. Condensatore C2 - qualsiasi ceramica, C3 - K53-1A o importato, di dimensioni adeguate. Il ponticello S1 viene utilizzato dal dispositivo SVP della TV ZUSCT.

Configura il dispositivo in questo modo. Viene applicata la tensione di alimentazione e all'uscita del regolatore di tensione viene impostata una tensione di 3 V con un resistore sintonizzato R1,999, controllandolo con un multimetro M890G al limite di 2 V. Questa operazione è molto scrupolosa. La resistenza del resistore sintonizzato dovrebbe essere aumentata lentamente dal minimo fino a ottenere la tensione richiesta. Quindi il multimetro viene commutato per misurare la frequenza e selezionando i resistori R1 e R2 impostare la frequenza di uscita su 1 e 19,99 kHz. Durante l'installazione, è conveniente utilizzare un resistore multigiro SP5-1VA con una resistenza di 10 kOhm, collegato in serie con un resistore costante di 5,1 kOhm, per una frequenza di 20 kHz e un resistore multigiro SP3-36 con una resistenza di 100 kOhm (da SVP TV 3USTST) con un resistore costante di 180 kOhm collegato in serie per una frequenza di 1 kHz.

Le prestazioni del calibratore vengono mantenute quando la tensione della batteria GB1 (G6F22) scende a 5 V. Considerando che la corrente assorbita dal carico è leggermente superiore a 10 mA e il calibratore viene utilizzato solo periodicamente, la sua capacità dura a lungo.

Letteratura

1. Horowitz P., Hill W. The Art of Circuitry, v. 3. - M.: Mir, 1993.
2. Aleksenko A. G., Kolombet E. A., Starodub G. I. Applicazione di microcircuiti analogici di precisione. - M.: Radio e comunicazione, 1985.

Autore: S. Semikhatsky

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