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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Calibrador de osciloscópio. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição Dispositivo de calibração do amplificador vertical e horizontal do osciloscópio A maioria dos osciloscópios não inclui um gerador de sinal de referência integrado. É claro que alguns modelos mais antigos têm uma saída de calibração de 1V full-amp, mas essa saída é limitada a 50Hz e não é precisa o suficiente para fazer ajustes. Um pouco mais de opções de personalização são fornecidas pelo calibrador de osciloscópio especial descrito neste artigo. Este bloco produz um sinal de onda quadrada de 1 Vp-p, 1 kHz que pode ser usado para configurar os amplificadores verticais e horizontais do osciloscópio. Este dispositivo também pode ser usado para ajustar os elementos de compensação de uma ponta de prova do osciloscópio ou como fonte de sinal para medição de transientes em amplificadores de áudio. Este dispositivo é operado por bateria para portabilidade. O circuito do dispositivo é insensível a mudanças na tensão de alimentação: a frequência de saída permanece constante quando a tensão da bateria muda de 7.7 para 9.8 V. Além disso, o baixo consumo de corrente - cerca de 2 mA - pode prolongar significativamente a vida útil da bateria. Descrição do circuito Na fig. 1 mostra um diagrama esquemático do calibrador. A parte oscilatória contém duas das seis seções do inversor 4049 CMOS (DD2.1 e DD2.2), bem como os componentes de temporização C2, R7, R8 e R9. Os elementos desta parte do circuito determinam a frequência de saída. O valor exato da frequência pode ser calculado usando a fórmula:
f=2,2(C2)(R7R8). Vamos supor que a entrada DD2.2 (pino 5) esteja inicialmente em estado baixo, então a saída DD2.2 (pino 4) estará alta. Como a entrada DD2.1 (pino 3) também estará em estado alto, um sinal de nível baixo aparecerá na saída DD2.1 (pino 2). A alta tensão da saída do DD2.2 carregará o capacitor C2 até R7 e R8. Quando a tensão no capacitor C2 atingir o valor limite, a saída do elemento DD2.2 e a entrada do inversor DD2.1 estarão em estado baixo. Por esta razão, a saída DD2.1 mudará para um estado de alto nível. Como a tensão no capacitor C2 não pode mudar instantaneamente, a tensão na entrada de DD2.2 aumentará significativamente e atingirá aproximadamente 150% da tensão de alimentação. Este loop de feedback positivo comuta os níveis lógicos na frequência mais alta que pode ser alcançada em um elemento CMOS. Quando o nível lógico é invertido em DD2.1 e DD2.2, C2 recarrega na outra direção e a tensão no pino 5 começa a cair. Quando o nível de limiar no pino 5 for atingido, a saída DD2.2 e a entrada DD2.1 mudarão para um estado de nível alto e a saída DD2.1, respectivamente, irá para um estado de nível baixo. Novamente neste caso, a tensão em C2 não pode mudar instantaneamente, e a tensão na entrada de DD2.2 cairá para cerca de 50% abaixo da tensão de alimentação. Isso, por sua vez, inverte os níveis lógicos nas saídas dos elementos especificados. O resistor R9 limita a corrente na entrada de DD2.2 quando a tensão em C2 excede a tensão de alimentação, protegendo assim os diodos de entrada da destruição. Este resistor evita que o circuito RC de temporização seja descarregado através dos diodos de proteção internos. Caso contrário, há uma tendência de apertar as bordas do sinal. Como resultado, a forma de uma onda quadrada com 50% de enchimento é relativamente pouco dependente da tensão da fonte de alimentação. Um sinal retangular da saída do DD2.1 é alimentado para as entradas conectadas em paralelo dos quatro inversores restantes do gabinete 4049, cujas saídas também são conectadas em paralelo. No momento em que a tensão nessas saídas é baixa, a referência de tensão 2.5V LM336Z (DD1) é ligada através do resistor R1 e do diodo D1. Neste ponto, a tensão de saída do calibrador torna-se alta. A capacidade de carga combinada dos quatro inversores DD2.3 a DD2.6 excede 14 mA. O circuito utiliza apenas 2 mA desta corrente, proporcionando arestas acentuadas à saída de onda quadrada. Para fornecer uma amplitude de tensão de calibração de saída de 1 V, um conjunto de resistor R2-R6 é usado com precisão de 2%. Os resistores deste conjunto possuem resistência de 470 ohms e são seccionados para fornecer 40% da amplitude de 2,5 V do sinal de onda quadrada, que corresponde a 1 V no pino L (saída do calibrador). O pino J2 é usado como "Comum". Quando um pulso de tensão de saída aparece na saída dos inversores, a tensão no diodo D1 não ultrapassa 0,5 V. Neste caso, ele é fechado e a corrente de saída não flui por R1 e DD1. Neste ponto, o sinal de calibração de saída é zero. A limitação bilateral do sinal de saída é garantida, por um lado, por uma resistência dinâmica de cerca de 0.2 Ohm LM336Z no estado aberto e, por outro lado, por uma corrente completamente desligada no momento em que uma tensão de alto nível está presente na saída dos inversores DD2.3-DD2.6. A precisão da amplitude do sinal de calibração é mantida pelo DD1 dentro de uma faixa de até 1%. Embora o conjunto resistivo tenha uma precisão declarada de 2%, os desvios de resistência entre os resistores individuais são muito menores. A impedância de saída deste circuito é de aproximadamente 1000 ohms. A onda quadrada de saída depende principalmente da corrente através de R2-R6, portanto, um grande capacitor de filtro não é necessário para a bateria de 9V B1. O capacitor C1 é necessário apenas para suavizar picos de pico de corrente no momento da comutação do inversor DD1. projeto O protótipo do autor foi montado em uma placa de ensaio especial. O layout dos componentes neste dispositivo não é crítico, portanto, você pode usar qualquer opção que seja conveniente para você. Para quem deseja construir este dispositivo em uma placa de circuito impresso, a Fig. 2 mostra um diagrama de fiação, e um diagrama na Fig. 3 mostra a colocação dos componentes.
De acordo com a sequência de montagem correta, os componentes menos sensíveis devem ser instalados primeiro. Solde os fios da caixa da bateria, o bloco DD2, o interruptor, depois o potenciômetro e o conector de saída. Em seguida, instale o restante dos elementos passivos: primeiro os resistores, depois os capacitores. Para obter um desvio de frequência mínimo do sinal de saída, o capacitor C2 deve ser um resistor de filme, R7-Me-tálio óxido com um erro de 2%, e é desejável usar um potenciômetro de fio multi-voltas como R8. Por último, você precisa instalar D1, DD1 e DD2.
Verifique cuidadosamente a orientação dos componentes polarizados e, se você não usou um PCB, verifique a fiação. Dependendo da sensibilidade do seu osciloscópio, você pode precisar de uma amplitude de saída diferente. Se este for o caso, você pode refazer o estágio de saída do circuito da seguinte forma: conecte dois LM336Zs em série e reduza a resistência de R1 para manter o divisor e o LM1Z em cerca de 336 mA. Isso fornecerá o dobro da tensão de saída. Configuração e calibração A tensão de saída do calibrador pode ser verificada com qualquer bom multímetro digital. Curta temporariamente o ponto de conexão de R1 e D1 ao terra. Isso definirá a saída do dispositivo para 1 V CC. Verifique e verifique se este é o caso. Você pode usar um contador de frequência digital para verificar a frequência de saída. No entanto, existe outro método exato que pode ser usado se você tiver um CD de teste. Ligue o disco de teste para reproduzir uma frequência senoidal de 1 kHz e conecte-o a um canal de um amplificador estéreo. Conecte o calibrador do osciloscópio ao outro canal. Gire o potenciômetro R8 para ajustar a frequência de saída do calibrador para obter zero batimentos da frequência de áudio. Esse processo de balanceamento sônico é semelhante ao modo como um piano ou violão geralmente é afinado. Usando o Calibrador O amplificador de deflexão vertical do osciloscópio pode ser testado conectando um calibrador e comparando a onda quadrada pico a pico na tela do osciloscópio com as marcações no tubo de raios catódicos. O gerador de varredura é verificado colocando o botão de varredura na posição de 1 ms e comparando as bordas retangulares do sinal com as marcações verticais do tubo. Além disso, usando este calibrador, você pode verificar a ponta de prova do divisor de entrada do osciloscópio (x10, x100). Como as bordas da onda quadrada gerada pelo calibrador são bastante íngremes, qualquer distorção em sua forma se torna muito perceptível. Se a sonda remota incorporar elementos de sintonia, ajustando-os, você pode restaurar a forma retangular original do sinal de calibração que passa pelo divisor. Componentes de estado sólido: DD1 - LM336Z referência de tensão de precisão (Jameco 23771 ou equivalente) DD2 - 4049 seis inversores CMOS D1 - 1 diodo de silício N4148 Componentes passivos:
Autor: Charles Hansen. Tradução e edição de Vladimir Volkov; Publicação: radioradar.net
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