Ponta de prova ativa para osciloscópio. Esquema, descrição

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A capacitância de entrada dos osciloscópios modernos é de cerca de 30...50 pF. Ao medir, a capacitância do cabo de conexão é adicionada a ele e a capacitância total de entrada atinge 100 ... 150 pF. Isso pode levar a uma distorção significativa dos resultados da medição e configurações incorretas, por exemplo, filtros de entalhe dos estágios de saída de amplificadores de gravação de gravador de fita. É por isso que, ao realizar pesquisas em circuitos críticos para a capacitância introduzida do dispositivo de medição, é necessário usar dispositivos especiais de correspondência que tenham uma grande resistência de entrada e uma pequena capacitância.

Para a maioria dos trabalhos práticos, são necessários dois tipos principais de dispositivos: para sinais harmônicos de baixa amplitude (1 ... 50 mV) com um coeficiente de transferência K> 1 e para sinais de alta amplitude (até 10 ... com transmissão coeficiente K=20...0,2.

O uso generalizado nos últimos anos de microcircuitos analógicos e digitais de alta velocidade operando em tensões relativamente altas (amp-op para ampla aplicação, microcircuitos da série K561 - até 15 V) revelou a necessidade de um dispositivo operando em uma ampla tensão alcance com a capacidade de transmitir um componente de sinal constante.

Ponta de prova ativa para osciloscópio
Figura.1

Um diagrama de tal dispositivo na forma de uma sonda é mostrado na Fig. 1. É feito de acordo com o clássico circuito seguidor de fonte usando um transistor MOS e contém um número mínimo de peças. A faixa de frequência operacional é de O...5 MHz. A energia é fornecida a partir de qualquer fonte de corrente com uma tensão de 7 ... 15 V, por exemplo, uma bateria de armazenamento 7D-0,115-U1.1 ou Krona, baterias galvânicas Korund. A capacitância de entrada da sonda não é superior a 4 pF, a resistência de entrada não é inferior a 3 MΩ. A tensão de saída em Uin=0 é de 2,5 V. A faixa de tensões de entrada na área de valores negativos (antes do corte) é de 7 V, na área de valores positivos (antes do início da limitação ) é 13 V em Upit=9V e 26V em Upit=15V.

O coeficiente de transmissão na faixa de frequência especificada é 0,4.

Os resistores R1 e R2 formam o divisor de tensão de entrada, o capacitor C1 é usado para compensação de frequência.

Devido à variação significativa nos parâmetros de transistores específicos, as características dos projetos das sondas também podem diferir principalmente na tensão de corte e no coeficiente de transferência. Para obter a faixa máxima de operação na região das tensões de entrada negativas, é necessário utilizar transistores com a tensão de corte máxima (em valor absoluto). O autor usou um transistor com Uzi otc = 4,2 V. A maioria dos transistores KP305I tem um valor de Uzi otc menor, portanto, se necessário, a tensão de corte da sonda pode ser aumentada reduzindo o ganho do divisor de entrada, por exemplo, aumentando a resistência do resistor R1. No entanto, para muitas medições que requerem ajuste na tensão máxima ou mínima, o valor da tensão de corte da ponta de prova não é significativo, pois o ajuste pode ser realizado na meia onda positiva do sinal.

A sonda é montada em um estojo a partir de uma caneta de feltro. A instalação é volumétrica, sem o uso de elementos estruturais adicionais. As conclusões dos elementos de rádio estão conectadas diretamente umas às outras. A ponta de prova é conectada ao osciloscópio com um cabo blindado de até 30 cm.

O projeto usou resistores do tipo MLT-0,125. O capacitor C1 é construtivo, é feito com um fio PEV com diâmetro de 0,15 ... 0,35 mm. O fio deve ser soldado ao terminal esquerdo (conforme o diagrama) do resistor R1 e enrolado 12 voltas no terminal direito. A capacitância é selecionada alterando o número de voltas. No final da afinação do condensador assim obtido, limpe a pista com uma lixa de grão fino, estanhe-a e solde-a em camada fina (para eliminar a indutância parasita).

Ao montar a sonda, devem ser tomadas medidas para evitar a quebra do transistor de efeito de campo por eletricidade estática e interferência da rede elétrica.

A configuração do dispositivo consiste em calibrar para obter o coeficiente de transferência necessário e selecionar a capacitância do capacitor C1. A calibração exigirá o uso de uma fonte de alimentação CC regulada e um voltímetro. Ao selecionar a resistência do resistor R1, o coeficiente de transferência é definido como K = 0,4 (ou 0,5), levando em consideração a tensão de polarização inicial na saída.

Ao selecionar a capacitância do capacitor C1, é necessário um gerador de pulso retangular com uma amplitude de sinal de saída de 2 ... 10 V e uma taxa de repetição de 1 ... 10 kHz. Para fornecer frentes íngremes, você pode usar um divisor de frequência de disparo, por exemplo, em microcircuitos das séries K155, K176, K561. Alterando a capacitância do capacitor de compensação de frequência C1, pulsos retangulares são obtidos na tela do osciloscópio sem bloqueio das frentes, a amplitude dos surtos nas frentes não deve ser superior a 10% da amplitude do pulso. Demasiada capacitância causa surtos significativos ao longo das frentes, insuficientes - seu aperto.

No corpo da estrutura fabricada, é necessário colocar inscrições nos parâmetros do dispositivo - capacitância de entrada, resistência e coeficiente de transferência.

Ao fazer medições com uma leitura do componente CC, o osciloscópio deve ser corrigido para o nível de leitura. Para fazer isso, feche a entrada da ponta de prova e defina o feixe do osciloscópio para zero.

Autor: A. Grishin, Moscou; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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