Sonda attiva per oscilloscopio. Schema, descrizione

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Sonda attiva per oscilloscopio. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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La capacità di ingresso dei moderni oscilloscopi è di circa 30...50 pF. Durante la misurazione, viene aggiunta la capacità del cavo di collegamento e la capacità di ingresso totale raggiunge 100 ... 150 pF. Ciò può comportare una distorsione significativa dei risultati di misurazione e impostazioni errate, ad esempio filtri notch degli stadi di uscita degli amplificatori di registrazione di registratori a nastro. Ecco perché, quando si effettuano ricerche su circuiti critici per la capacità introdotta del dispositivo di misurazione, è necessario utilizzare dispositivi di adattamento speciali che abbiano una grande resistenza di ingresso e una piccola capacità.

Per la maggior parte del lavoro pratico, sono necessari due tipi principali di dispositivi: per segnali armonici a bassa ampiezza (1 ... 50 mV) con un coefficiente di trasmissione K> 1 e per segnali ad alta ampiezza (fino a 10 ... con trasmissione coefficiente K=20...0,2.

L'uso diffuso negli ultimi anni di microcircuiti analogici e digitali ad alta velocità funzionanti a tensioni relativamente elevate (amplificatori operazionali per ampio uso, microcircuiti della serie K561 - fino a 15 V) ha rivelato la necessità di un dispositivo funzionante in un'ampia tensione gamma con la capacità di trasmettere una componente di segnale costante.

Sonda attiva per oscilloscopio
Ris.1

Un diagramma di un tale dispositivo sotto forma di sonda è mostrato in Fig. 1. È realizzato secondo il classico circuito source follower utilizzando un transistor MOS e contiene un numero minimo di parti. La gamma di frequenza operativa è O...5 MHz. L'alimentazione viene fornita da qualsiasi fonte di corrente con una tensione di 7 ... 15 V, ad esempio una batteria di accumulo 7D-0,115-U1.1 o batterie galvaniche "Krona", "Korund". La capacità di ingresso della sonda non è superiore a 4 pF, la resistenza di ingresso non è inferiore a 3 MΩ. La tensione di uscita a Uin=0 è 2,5 V. L'intervallo delle tensioni di ingresso nell'area dei valori negativi (prima del taglio) è 7 V, nell'area dei valori positivi (prima dell'inizio della limitazione) è 13 V a Upit=9V e 26V a Upit=15V.

Il coefficiente di trasmissione nell'intervallo di frequenza specificato è 0,4.

I resistori R1 e R2 formano il partitore di tensione di ingresso, il condensatore C1 viene utilizzato per la compensazione della frequenza.

A causa della variazione significativa dei parametri di transistor specifici, le caratteristiche dei modelli delle sonde possono differire anche principalmente per la tensione di taglio e il coefficiente di trasferimento. Per ottenere il massimo range operativo nella regione delle tensioni di ingresso negative, è necessario utilizzare transistor con la tensione di taglio massima (in valore assoluto). L'autore ha utilizzato un transistor con Uzi otc = 4,2 V. La maggior parte dei transistor KP305I ha un valore Uzi ots inferiore, quindi, se necessario, la tensione di taglio della sonda può essere aumentata riducendo il guadagno del divisore di ingresso, ad esempio aumentando la resistenza di la resistenza R1. Tuttavia, per molte misure che richiedono la regolazione della tensione massima o minima, il valore della tensione di taglio della sonda non è significativo, poiché la regolazione può essere effettuata sulla semionda positiva del segnale.

La sonda è assemblata in una custodia da un pennarello. L'installazione è volumetrica, senza l'utilizzo di elementi strutturali aggiuntivi. Le conclusioni degli elementi radio sono collegate direttamente tra loro. La sonda è collegata all'oscilloscopio con un cavo schermato non più lungo di 30 cm.

Nella progettazione vengono utilizzati resistori del tipo MLT-0,125. Il condensatore C1 è costruttivo, è realizzato con un filo PEV con un diametro di 0,15 ... 0,35 mm. Il filo deve essere saldato al terminale sinistro (secondo lo schema) del resistore R1 e avvolto 12 giri sul terminale destro. La capacità viene selezionata modificando il numero di giri. Al termine della messa a punto sul condensatore così ottenuto, pulire la pista con carta vetrata a grana fine, stagnarla e saldarla in strato sottile (per eliminare le induttanze parassite).

Quando si monta la sonda, è necessario adottare misure per prevenire la rottura del transistor ad effetto di campo a causa dell'elettricità statica e delle interferenze dalla rete.

La configurazione del dispositivo consiste nella calibrazione per ottenere il coefficiente di trasferimento richiesto e nella selezione della capacità del condensatore C1. La calibrazione richiederà l'uso di un alimentatore CC regolato e di un voltmetro. Selezionando la resistenza del resistore R1, il coefficiente di trasferimento viene impostato su K = 0,4 (o 0,5), tenendo conto della tensione di polarizzazione iniziale all'uscita.

Quando si seleziona la capacità del condensatore C1, è necessario un generatore di impulsi rettangolare con un'ampiezza del segnale di uscita di 2 ... 10 V e una frequenza di ripetizione di 1 ... 10 kHz. Per fornire fronti ripidi, è possibile utilizzare un divisore di frequenza trigger, ad esempio, sui microcircuiti delle serie K155, K176, K561. Modificando la capacità del condensatore di compensazione della frequenza C1, si ottengono impulsi rettangolari sullo schermo dell'oscilloscopio senza il blocco dei fronti, l'ampiezza dei picchi sui fronti non deve essere superiore al 10% dell'ampiezza dell'impulso. Troppa capacità provoca picchi significativi lungo i fronti, insufficiente - il loro inasprimento.

Sul corpo della struttura fabbricata, è necessario inserire le iscrizioni dei parametri del dispositivo: capacità di ingresso, resistenza e coefficiente di trasferimento.

Quando si effettuano misurazioni con una lettura della componente CC, l'oscilloscopio deve essere corretto per il livello di lettura. Per fare ciò, chiudere l'ingresso della sonda e impostare il raggio dell'oscilloscopio su zero.

Autore: A. Grishin, Mosca; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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