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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Ponta de prova ativa para osciloscópio. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Radioamador iniciante O osciloscópio ocupa um lugar especial no laboratório de medição de um radioamador, pois permite “ver” os processos que ocorrem nas cascatas dos aparelhos eletrônicos. Mas às vezes o circuito de entrada de um osciloscópio, que possui uma certa resistência e capacitância, pode introduzir distorções nos sinais observados. É quando uma ponta de prova ativa é conectada ao osciloscópio - uma espécie de dispositivo de correspondência, cujo circuito de entrada tem uma resistência significativamente maior e uma capacitância mais baixa em comparação com o circuito de entrada do osciloscópio. Tal sonda é descrita no artigo proposto. Em [1], foi publicada uma descrição de uma sonda ativa de baixa capacidade feita em um transistor de efeito de campo de porta isolada. Embora a ponta de prova seja projetada para trabalhar com sinais de amplitude relativamente grande, como níveis de chip CMOS, ela também pode ser usada para examinar sinais pequenos, porque os osciloscópios modernos têm alta sensibilidade. A sonda feita no transistor de efeito de campo KP305I possui boas características de frequência. Ao mesmo tempo, o uso de tal transistor causa certas limitações tanto na fabricação da sonda quanto no trabalho com ela. Sabe-se que as portas isoladas dos transistores são facilmente quebradas por eletricidade estática ou captadores de tensão de rede. Além disso, as características elétricas da sonda são amplamente determinadas pelos parâmetros do transistor usado. A gama de transistores de porta isolada disponíveis comercialmente é pequena e apenas o grupo I da série KP305 é adequado, a partir do qual é possível selecionar amostras com parâmetros adequados. É quase impossível fazer várias sondas com características diferentes. O uso de um transistor de efeito de campo com uma porta em forma de junção p-n na sonda permite eliminar as limitações observadas. A possibilidade de tal substituição baseia-se na publicação em [2]. Uma grande variedade de transistores fabricados com tal porta facilita a seleção de amostras com os parâmetros necessários para fazer sondas com características diferentes. O circuito elétrico da sonda proposta é mostrado na fig. 1 - é semelhante ao esquema dado em [1]. A sonda é o seguidor de fonte mais simples, cuja carga é o resistor R3. Os resistores R1, R2 formam um divisor de tensão de entrada.
Na prática, é necessário realizar várias medições, é impossível fazer uma sonda "para todas as ocasiões". Portanto, é aconselhável ter várias sondas feitas nos transistores generalizados KP302AM e na série KPZ0Z e alimentadas por uma tensão constante de 9 V. As características de frequência desses transistores são um pouco piores do que as do KP305, portanto, as sondas montadas neles são inferiores em características. A capacitância de entrada e o seguidor de dreno são praticamente determinados pela capacitância de passagem do transistor, sendo que para KP302, KPZ0Z é maior que a de KP305. Além disso, com grandes sinais de entrada, o transistor pode estar no modo de polarização direta, quando a junção pn da porta se abre e a corrente começa a fluir através dela. Para um transistor, esse modo não é perigoso, pois a corrente é limitada pelo resistor R1, mas a resistência de entrada da sonda diminui e se iguala à resistência do resistor R1. A tabela mostra as principais características de várias sondas e os parâmetros dos transistores nos quais são montadas. Aqui Uzi.otc é a tensão de corte do transistor; Is.nach - corrente de dreno inicial; Uo - tensão constante na saída da sonda na ausência de um sinal de entrada; Io - consumo de corrente da sonda na tensão Uo; +Umax e -Umax - a tensão de entrada máxima e mínima na qual o coeficiente de transferência (Kper) da sonda é reduzido a um nível de 0,7 do valor nominal.
O principal fator que determina a faixa de operação na região de tensões de entrada negativas é o valor da tensão de corte do transistor. Na região de tensões de entrada positivas, a faixa de operação pode ser estendida aumentando a tensão de alimentação da ponta de prova. Na fig. A Figura 2 mostra as características de transferência de duas pontas de prova em uma tensão de alimentação de 9 e 15 V. Aumentar a tensão de alimentação é mais eficaz para uma ponta de prova feita em um transistor com um grande valor lo (Fig. 2b) do que no caso de usar um transistor com um pequeno lo (Fig. 2 ,A).
O resistor R3 é escolhido como uma resistência para garantir as características dinâmicas da sonda. Com uma grande resistência do resistor, começa a aparecer o efeito de "puxar" os decaimentos dos pulsos. A fonte de alimentação de qualquer sonda pode ser autônoma, por exemplo, de uma bateria do tipo Korund, 7D-0,125, mas na maioria dos casos é conveniente alimentá-la do dispositivo em estudo. A instalação da sonda é volumétrica - as conclusões dos elementos de rádio são conectadas diretamente entre si (Fig. 3). Se a sonda for projetada para trabalhar com sinais de grande e pequena amplitude, é aconselhável colocar suas partes em uma tela para proteção contra interferências, que pode ser feita de uma trança metálica de um cabo de diâmetro apropriado. A ponta de prova é conectada ao osciloscópio usando um cabo coaxial ou um fio blindado de comprimento mínimo permitido (de acordo com as condições de operação da ponta de prova).
Os resistores MLT-0,125 são usados na sonda. O resistor de 22 MΩ (em alguns casos) é pequeno, semelhante aos usados em relógios de pulso eletrônicos. Capacitor C1 - o mesmo em miniatura ou caseiro, feito diretamente no resistor R1. Para fazer isso, o resistor é envolto em uma camada de filme dielétrico (de preferência fluoroplástico), e um pedaço de trança de blindagem do cabo coaxial é colocado por cima, que é então soldado à saída correta do resistor R1 de acordo com o esquema . A extremidade do fio PEV 0,15 ... 0,35 é soldada ao terminal esquerdo deste resistor e o fio é enrolado na tela localizada acima do resistor. A capacitância do capacitor é ajustada alterando o número de voltas do fio - o ajuste da sonda fica praticamente reduzido a esta operação. Você precisará de um gerador de pulso retangular que forneça uma amplitude de sinal de saída de 2 ... 5 V a uma taxa de repetição de 1 ... 10 kHz. Os pulsos de calibração que são aplicados à entrada da sonda devem ter bordas inclinadas. Ao alterar a capacitância do capacitor, é alcançada a presença de frentes íngremes e decaimentos de pulsos na tela do osciloscópio. Nesse caso, a amplitude dos surtos nas frentes não deve ultrapassar 10% da amplitude do pulso. Literatura
Autor: D.Turchinsky, Moscou
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