Активный щуп для частотомера схема. Активный щуп для частотомера: схема, характеристики и применение

Активный щуп для частотомера схема. Щуп для частотомера на алиэкспресс. Анализ технического задания

Цифровые мультиметры моделей М830 , М838, MV-63 и аналогичные широко распространены; радиолюбители их используют для проверки и настройки различной радиоэлектронной аппаратуры. Но у таких приборов, конечно же, есть недостатки и один из самых существенных с точки зрения радиолюбителя — это невозможность измерения напряжения радиочастотного диапазона.

Устранить этот недостаток поможет приставка к цифровому мультиметру, которая выполнена в виде высокочастотного щупа. Она имеет достаточно большое входное сопротивление (около 50 кОм), малую входную емкость (не более 1 пФ) и работает в диапазоне частот 0,1…200 МГц, а при снижении чувствительности — и до 500 МГц. Совместно с мультиметром она позволяет измерять действующее напряжение в пределах от 5…10 мВ до 10 В (диапазон 60…65 дБ), что в большинстве случаев вполне достаточно для любительской практики.

Главной особенностью устройства является то, что результаты измерений выводятся не в вольтах или милливольтах, а в относительных единицах — дБВ, то есть в децибелах относительно уровня напряжения, равного 1 В. Следует сразу отметить, что относительные единицы измерения широко используют в измерительной технике, например, для измерения мощности — дБВт (относительно 1 Вт), дБмВт или дБм (относительно 1 мВт), и для измерения напряжения — дБмкВ (относительно 1 мкВ) или, как в данном случае, дБВ (относительно 1 В).

Применение такой единицы измерения с предлагаемой приставкой имеет очевидные преимущества. Во-первых, отпадает необходимость в переключении поддиапазонов измерения мультиметра, так как достаточно одного: прибор устанавливают на предел 2 В постоянного напряжения. Во-вторых, становится очень простым определение коэффициента передачи четырехполюсника в децибелах, так как интересующий результат получается как разность двух значений на входе и выходе этого четырехполюсника. В-третьих, гораздо удобнее станет измерение полосы пропускания по различным уровням спада: -3 дБ, -6 дБ, -40 дБ или ином. К недостаткам можно отнести нераспространенность такой единицы измерения, как дБВ, но она достаточно удобная и к ней быстро привыкаешь. В табл. 1 приведены соответствия между относительными единицами измерения уровней (дБВ) и напряжениями в вольтах или милливольтах для нагрузки сопротивлением 50 Ом.

Схема щупа-приставки показана на рис. 1. На специализированной микросхеме DA1 (корпус SOT23-5) собран входной усилитель с большим входным сопротивлением и малой входной емкостью. Эта микросхема представляет собой буферный усилитель с коэффициентом усиления, который можно устанавливать в интервале 1…2, верхней граничной частотой около 200 МГц, большим входным сопротивлением (3 МОм на низкой частоте), малым выходным сопротивлением (6 Ом) и малой входной емкостью (1 пф). Кроме того, она имеет встроенную защиту от повышенного напряжения на входе. Резистивный делитель R2R3 обеспечивает режим микросхемы по постоянному току. Для увеличения входного сопротивления устройства на высокой частоте и возможности работы с входным напряжением до 10 В на входе установлен резистор R1.

На микросхеме DA2 выполнен логарифмический детектор . Она преобразует входное переменное напряжение высокой частоты в постоянное напряжение, пропорциональное напряжению входного сигнала. Закон преобразования — логарифмический. Эта микросхема работоспособна на высоких частотах до 900 МГц в диапазоне уровня входных сигналов от -72 дБмВт до 16 дБмВт . На выводе 4 DA2 формируется постоянное напряжение, пропорциональное напряжению входного сигнала с крутизной 25 мВ/дБ. При этом гарантируется отклонение от закона в пределах ±1 дБ во всем диапазоне входных напряжений. На микросхеме DA3 (корпус SOT23-5) собран стабилизатор напряжения, от которого питаются две первые микросхемы. Диод VD1 защищает устройство от неправильной полярности питающего напряжения.

Благодаря применению малогабаритных деталей для поверхностного монтажа размеры щупа-приставки удалось сделать небольшими. Большинство деталей размещено на плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 115 мм и размерами 10×70 мм, эскиз которой показан на рис. 2. На второй стороне размещены дроссели и конденсаторы СЮ, С11. Большая часть металлизации второй стороны используется в качестве общего провода и соединена через края и отверстия с общим проводом со стороны монтажа. Плату соединяют с мультиметром двухпроводным экранированным проводом, питающее напряжение также желательно подать через экранированный кабель.

Для подключения к точкам контролируемого узла на входе устройства припаивают металлический щуп (XI), например, швейную иглу, а к общему проводу припаивают отрезок гибкого мягкого провода или малогабаритный зажим (Х2). Плату можно разместить в пластмассовом корпусе от маркера (см. фото на рис. 3), в этом случае для уменьшения наводок на плате над микросхемами DA1, DA2 надо установить экран из фольги.

В устройстве можно применить и некоторые другие детали: микросхему DA1 можно заменить на AD8079 или ОУ AD9631, AD849, но топологию платы придется изменить; кроме того, будет необходимо применение двухполярного питания. Интегральный стабилизатор DA3 можно заменить на 78L05 или аналогичные, В качестве защитного диода можно применить любой выпрямительный малогабаритный, полярные конденсаторы — танталовые для поверхностного монтажа, неполярные — К10-17в или аналогичные импортные. Постоянные резисторы — Р1-12 и аналогичные импортные, подстроенные — 330W-3, POZ3 или СПЗ-19, но в последнем случае габариты платы придется увеличить.

Налаживание проводят в следующей последовательности. Устройство подключают к генератору ВЧ с выходом, калиброванным в дБВ, и нагруженному на стандартную нагрузку, а выход — на вход мультиметра (предел измерения — 2 В). Подают сигнал с частотой 20…30 МГц и уровнем в пределах от -30 дБВ до О дБВ. Изменяя выходное напряжение генератора ВЧ в указанных пределах, контролируют выходное напряжение и подстроенным резистором R6 устанавливают крутизну выходного сигнала 10 мВ/дБ. Затем подают сигнал с уровнем напряжения 0 дБВ и резистором R10 устанавливают на мультиметре нулевые показания. Настройку надо повторить несколько раз. После этого надо проверить показания в диапазоне частот и входных напряжений. В табл. 2 приведены показания авторского макета устройства при подаче на вход сигнала с напряжением 1 В в широком частотном диапазоне. Как видно из этой таблицы, устройство можно с успехом использовать до частоты 500 МГц, вводя соответствующие коррективы в показания мультиметра. Подбором емкости конденсатора С1 можно изменить нижнюю рабочую частоту устройства. Слишком низкой ее делать нежелательно, так как увеличится влияние низкочастотных наводок. Для коррекции АЧХ на высоких частотах между выводом 4 микросхемы DA1 и общим проводом можно установить конденсатор емкостью от нескольких единиц до нескольких десятков пикофарад.

Питать щуп-приставку можно от источника питания с напряжением 8…20 В, потребляемый ток составляет 12… 15 мА. При этом мультиметр и щуп не должны соединяться по цепям питания. Входные параметры щупа оценивались с помощью прибора для измерения индуктивности и добротности катушек индуктивности Е4-11. На частоте 100 МГц проводилось измерение добротности катушки индуктивности с подключенным щупом и без него. Входное сопротивление составило 40…45 кОм, входная емкость — 0,6-0,7 пф.

ЛИТЕРАТУРА
1. Афонский А., Кудреватых Е., Плешкова Т. Малогабаритный мультиметр М-830В. — Радио, 2001, № 9, с. 25-27.
2. Нечаев И. Индикатор напряженности поля на микросхеме AD8307. — Радио. 2003, № 3, с. 64, 65.

И. НЕЧАЕВ, г. Курск
“Радио” №11 2004г.

Частотомеры представляют собой необходимые приборы для каждого радиолюбителями. Они позволяют измерять период следования и длительность импульса, а также другие важные показатели. Для усиления чувствительности частотомера требуется специальный щуп, который можно купить на Алиэкспресс .

Выносной щуп для частотомера на Алиэкспресс: каталог, фото

Как мы уже сказали, частотомер важен для каждого радиолюбителями. Сегодня огромной популярностью пользуются устройства, собранные на микроконтроллерах. Они отличаются относительной простотой изготовления.

В зависимости от того, какой конкретно используется микроконтроллер, максимальная частота измерения может составлять от сотен килогерц до десятков мегагерц. Для стабильной работы входу микроконтроллера нужно подавать сигнал с логическими уровнями, поэтому у частотомера есть усилитель входного сигнала на ОУ или транзисторах, либо компаратор.

Для усиления чувствительности частотомера часто усилители и компараторы изготавливаются в виде специального выносного щупа. Приобрести это устройство можно и на Алиэкспресс .

Входной активный щуп для частотомера на Алиэкспресс: каталог, фото

Многие самодельные цифровые частотомеры обладают низким входным сопротивлением, большой входной ёмкостью и плохой чувствительностью. Все эти факторы плохо влияют на точность измерения частоты. Чтобы таких проблем не возникало, необходим широкополосный входной щуп с Алиэкспресс .

Он представляет собой входной щуп с высокой чувствительностью и формирователем прямоугольных импульсов. Он отличается высоким входным сопротивлением и небольшой входной ёмкостью. Устройство сохраняет рабочее состояние от 2 Гц до 38 МГц. Это позволяет использовать его во многих ситуациях, где другие устройства не справляются.

Щуп для частотомера на Алиэкспресс: распродажи, скидки, бесплатная доставка

Бесплатная доставка тоже даёт возможность неплохо экономить на покупках. Чтобы посмотреть товары, к примеру, тот же щуп для частотомера, с бесплатной доставкой, вам нужно под строкой поиска выбрать соответствующий фильтр:

Бесплатная доставка с Алиэкспресс

Щуп для частотомера на Алиэкспресс: лучшие продавцы и магазины

На Алиэкспресс представлено очень много магазинное, где можно приобрести щуп для частотомера. Наиболее надежными из них являются.

Автор предлагает выносные щупы, расширяющие пределы измерения частотомера. Они делят на 100 частоту измеряемого сигнала, имеют дифференциальные входы и в одном варианте такие же выходы. Во втором варианте выход обычный, несимметричный. Напряжение питания щупов — 5 В, потребляемый ток — 51 мА. Они построены на аналоговом компараторе ADCMP553 и делителях частоты МС12080 и КС193ИЕ3.

На рис. 1 изображена схема щупа с симметричным выходом. Измеряемый сигнал с входных контактов по цепям C1R1 и C2R2 поступает на симметричный вход компаратора напряжения ADCMP553 (DA1), выполненного на полевых транзисторах, изолированные затворы которых защищены обратно-смещёнными диодами. Выводы 1 и 2 DA1 управляют внутренней «защёлкой», позволяющей в нужный момент зафиксировать состояние выходов компаратора. При показанном на схеме подключении этих выходов «защёлка» отключена.

Рис. 1. Cхема щупа с симметричным выходом

Как установлено экспериментально, чувствительность компаратора ADCMP553 зависит от синфазного напряжения смещения на его входах, которое поступает от внутреннего источника положительного напряжения. Если в цепях входов нет резисторов R3 и R5, соединяющих их с общим проводом, напряжение на входах — более 3 В, а чувствительность компаратора понижена. Максимальная чувствительность достигается при напряжении смещения 1…1,15 В, которое устанавливают подборкой этих резисторов.

При указанном на схеме их сопротивлении 150 кОм входное сопротивление щупа — около 230 кОм. Размах входного сигнала, при котором щуп работает устойчиво в полосе частот от 1 МГц до 600 МГц, — не менее 0,3 В, 0,7 В на частоте 0,9 ГГц и 1 В на частоте 1,2 ГГц.

Максимальная рабочая частота компаратора ADCMP553, согласно техническому описанию в , — всего 800 МГц. Между его входами с помощью разъёма X1 можно подключить резистор R4 сопротивлением 51 Ом. При этом входное сопротивление щупа уменьшается до 1 кОм, а полоса расширяется в сторону высоких частот. На частотах от 0,6 ГГц до 1 ГГц чувствительность — не хуже 0,3 В, на частоте 1,4 ГГц — 0,7 В, на частоте 1,55 ГГц — 1 В. Однако на частотах ниже 0,6 ГГц частотомер, к которому подключён щуп, завышает показания.

Резисторы R6 и R7 в цепях выходов компаратора (выводов 5 и 6) соединены с общим проводом. Их сопротивление не 100 Ом, как рекомендовано, а 390 Ом, чтобы не допустить превышения допустимого выходного тока. Сопротивление нагрузки при этом не превышено, поскольку к выходам компаратора подключены входы первого делителя частоты — микросхемы МС12080 (DD1), имеющей входное дифференциальное сопротивление менее 100 Ом.

Эксперименты показали, что этот делитель работает на частотах от 1 МГц до 1,6 ГГц, хотя в его документации область устойчивой работы простирается от 100 МГц до 1,1 ГГц. Управляющие входы SW1-SW3 делителя МС12080 соединены с плюсом питания, что задаёт его коэффициент деления равным 10. С выхода первого делителя сигнал амплитудой 1,2 В с крутыми перепадами поступает на вход микросхемы КС193ИЕ3 (DD2) — второго делителя частоты на 10.

Плата щупа соединена с выходным разъёмом X2 жгутом из четырёх проводов длиной 80 см. Резистор R11 находится в непосредственной близости к контактам разъёма. Разъём X2 рассчитан на подключение к симметричному входу доработанного мной частотомера FC250 . По жгуту на щуп подано напряжение питания 5 В со стабилизатора напряжения, имеющегося в FC250, а на дифференциальные входы этого частотомера, доработанного в соответствии с , с выходов делителя DD2 щупа поступает противофазный сигнал размахом 0,6 В.

Поскольку время счёта входных импульсов в частотомере FC250 всего 0,1 с, без щупа-делителя на его индикатор выводится значение частоты в десятках герц (если не учитывать положение десятичной запятой). С учётом деления частоты щупом на 100, оно будет выражено в килогерцах.

Чертёж платы рассмотренного щупа изображён на рис. 2, а расположение деталей на нём — на рис. 3. Чертёж печатной платы для разъёма X2 и резистора R11 имеется на рис. 13 в . Платы изготовлены из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, покрытого фольгой с двух сторон (для платы щупа) или с одной стороны (для платы разъёма). Края платы щупа «обмётаны» медным лужёным проводом диаметром 0,5 мм, который припаян к фольге с обеих сторон платы. Из такого же провода сделаны и припаяны к фольге показанные на рис. 3 перемычки. Входные контакты щупа выполнены из жёсткого лужёного провода диаметром 0,75 мм.

Рис. 2. Чертёж платы щупа

Рис. 3. Расположение деталей на плате щупа

Резистор R4 — МЛТ-0,25. Его выводы перед припайкой к контактам вилки разъёма X1 следует обрезать до минимальной длины. Остальные резисторы и конденсаторы — типоразмеров 0805 или 1206 для поверхностного монтажа. Разъём X1 — любая четырёхконтактная пара вилка — розетка с шагом расположенных в один ряд контактов 2,54 мм (например, CHU-4 и CWF-4), у которой оставлены только крайние контактные пары, а средние удалены. Вилка X2 — WF-4R. Корпусы разъёмов приклеены к соответствующим платам.

Под корпусами микросхем DA1 и DD1 плату перед их пайкой покройте лаком или тонким слоем термоклея. Конденсатор C8 и резистор R9 устанавливают на плату в процессе налаживания щупа.

Вставив вилку X2 с резистором R11 в соответствующий разъём частотомера, подбирают сопротивление резистора R9 до прекращения счёта микросхемой DD2, после чего монтируют на плату конденсатор C8. Затем основную плату проверенного в действии щупа и платы разъёмов обезжиривают и покрывают влагозащитным лаком. Основную плату помещают в термоусаживаемую трубку диаметром 25/12,5 мм, а плату разъёма X2 — в такую же трубку диаметром 12,5/7 мм. Экранирование щупа не предусмотрено, оно увеличило бы его входную ёмкость и уменьшило чувствительность. Внешний вид щупа показан на фотоснимке рис. 4.

Рис. 4. Внешний вид щупа

Для работы с частотомером, имеющим обычный несимметричный вход, был изготовлен второй вариант щупа, отличающийся лишь тем, что его выходные цепи выполнены по схеме, изображённой на рис. 5. Этот щуп соединяют с частотомером жгутом из трёх проводов. Нагрузка (резистор R11) на конце провода «Вых.», подключаемого к частотомеру, отсутствует. Уровни выходного сигнала — ТТЛ. Чертёж печатной платы этого щупа изображён на рис. 6. Элементы расположены на ней в соответствии с рис. 7.

Рис. 5. Схма выходных цепй

Рис. 6. Чертёж печатной платы второго варианта щупа

Рис. 7. Расположение элементов на плате

На рис. 8 показано измерение частоты гетеродина средневолнового радиоприемника, настроенного на радиостанцию, работающую на частоте 612 кГц. Измеренная частота гетеродина (1077 кГц) на 465 кГц (значение промежуточной частоты приёмника) выше несущей частоты радиостанции.

Рис. 8. Измерение частоты гетеродина средневолнового радиоприемника

Рис. 9. Демонстрация работы щупа

Частоту сигнала источника, создающего вокруг себя достаточно мощное электромагнитное поле (например, беспроводной телефонной трубки), можно измерять, не подключая к нему щуп, а превратив его входные выводы в антенну — полуволновый вибратор. На рис. 9 это сделано с помощью зажимов «крокодил». Рабочая частота передатчика телефонной трубки — 927076 кГц.

Литература

1. Single-Supply, High Speed PECL/ LVPECL Comparators ADCMP551 /ADCMP552/ ADCMP553. — URL: http://www.analog. com/media/en/technical-documentation/ data-sheets/ADCMP551_552_553.pdf (27.02.17).

2. MC12080 1,1 GHz Prescaler. — URL: http://www.nxp.com/assets/documents/ data/en/data-sheets/MC12080.pdf (27.02.17).

3. Паньшин А. Предварительный усилитель-формирователь для частотомера FC250. — Радио, 2015, № 2, с. 18-20.

4. Паньшин А. Доработка частотомера FC250. — Радио, 2016, № 3, с. 23, 24.

Дата публикации: 23.06.2017

Мнения читателей

• Паньшин а.в. / 30.07.2017 — 20:21
  В тексте статьи есть неточность: 3-й абзац после рис.1. Написано «частотомер к которому подключён щуп, завышает показания». Следует читать: «частотомер к которому подключён щуп с подключённым к нему R4, завышает показания».

Активный Щуп

Активные щупы с малой входной ёмкостью. И. Шиянов.

________________________________________________________________________

http://nowradio. *****/pribory%20dly%20nastroyki%20KV-UKV%20apparatury. htm

http://*****/forum/download/file. php? id=16793

Налаживание радиоприемных устройств часто требует проверки гетеродинов измерения параметров генерируемою им ВЧ-напряжения. К сожалению, сделать это непосредственно с помощью ВЧ — осциллографа или милливольтметра бывает затруднительно. Очень большое влияние из работу микромощного генератора (гетеродина) оказывает входная емкость прибора, входное сопротивление. Например, вход популярного осциллографа С1-65 емкостью 30 pF и сопротивлением 1М может не только исказить результаты измерения, но даже сорвать генерацию гетеродина. А тут еще и коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Конечно, можно подключить вход через конденсатор 1 pF, но это может очень сильно исказить результат измерения (уровень ВЧ-напряжения достигший входа измерительного прибора может быть и 100 раз и более заниженным). Лучше всего пользоваться активным щупом, представляющим собой истоковый повторитель на высокочастотном полевом транзисторе имеющим входную емкость менее 1 pF, и входном сопротивлением более 10 МОм при выходном сопротивлении 50 Ом. Такой щуп, выполненный в виде отдельной экранированной коробки можно расположить в непосредственной близости от точки измерения, соединить с ней кратчайшими проводниками, полностью исключив влияние волнового сопротивления кабеля емкости прибора и кабеля входного сопротивления прибора на результат измерения. Более того, сам измерительный прибор может быть расположен на значительном расстоянии от точки измерения (можно использовать очень длинный соединительный кабель).

Принципиальная схема активного щупа на полевом транзисторе BF998 показана на рисунке. На схеме транзистор показан в корпусе так чтобы была понята его цоколёвка. Входная емкость щупа примерно 0,7 pF она образована тремя последовательно включенными конденсаторами С1-С3. Входное сопротивление 10 мегаом. Измеряемое ВЧ напряжение поступает на первый затвор транзистора. Напряжение смещения на этом затворе равно половине напряжения питания и создано резистивным делителем R2-R3. На затвор напряжение смещение подается через резистор R1 сопротивлением 10 Мом. Входная емкость транзистора BF998 равна 2,1 pF, поэтому напряжение, полученное в результате измерения нужно умножать на 3. Нагрузкой является резистор R4 его сопротивление должно быть таким как волновое сопротивление кабеля. Щуп работает в частотном диапазоне от 100 kHz до 1 GHz с неравномерностью коэффициента передачи по напряжению не более 7 5dB. На частотах более 1 GHz погрешность значительно возрастает. Источником питания служит сетевой адаптер от телеигровой приставки типа «Денди» (выходное постоянное нестабильное напряжение 8-11V) Напряжение стабилизируется на уровне 5V интегральным стабилизатором А1. Диод VD1 служит для защиты от ошибочного неправильного подключения источника. Питать щуп можно и от лабораторного источника напряжением 8…20V. Конструктивно щуп выполнен в экранированном корпусе неисправного всеволнового тюнера телевизора «LG» Монтаж печатно-объемным используя демонтированную плату данного тюнера. Монтаж первого затвора полевого транзистора на R1 и конденсаторы С1-С3 нужно сделать «на воздухе», чтобы исключить влияние емкости печатной платы и экранированного корпуса на входную цепь. Вход — два монтажных провода длиной не более 10 см. Провод, соединенный с С1 не должен соприкасаться изоляцией с платой или экраном корпуса.

Для питания 5V лучше использовать BF 1005 или BF 1012 S есть в Платане.

Радиоконструктор №12 2007г

Активный Щуп Осциллографа

Журнал «Радио», номер 6, 1999г.

http://www. *****/literature/radio/199906/p28_29.html

Широкополосные усилители с высоким входным сопротивлением, малой входной емкостью и низким выходным сопротивлением используются в различных устройствах. Одно из применений — входные щупы для осциллографов и другой измерительной аппаратуры. Как показано в этой статье, современные ОУ фирмы Analog Device позволяют решить эту задачу простыми средствами.

Осциллограф является одним из наиболее универсальных приборов, позволяющих измерять самые различные параметры электрического сигнала, а зачастую и значительно упрощать процедуру настройки электронных устройств. В некоторых случаях он просто незаменим. Однако многим знакома ситуация, когда подключение осциллографа к настраиваемому устройству приводит к нарушению его режимов. Виной тому в первую очередь служат вносимые в исследуемую цепь емкость и сопротивление входа осциллографа и его соединительного кабеля.

Большинство осциллографов, используемых радиолюбителями, имеют высокое входное сопротивление (1 МОм) и входную емкость 5…20 пФ. В сочетании с соединительным экранированным входным кабелем длиной около метра суммарная емкость возрастает до 100 пФ и более. Для устройств, работающих на частотах выше 100 кГц, такая емкость может оказать существенное влияние на результаты измерений.

Для устранения этого недостатка радиолюбители пользуются неэкранированным проводом (если уровень сигнала достаточно большой) или специальным активным щупом, в состав которого входит усилитель с высоким входным сопротивлением, выполненный, как правило, на полевых транзисторах . Применение такого щупа значительно снижает величину вносимой в устройство емкости. Однако недостатками некоторых из них являются низкий коэффициент передачи или наличие на выходе сдвига уровня, затрудняющего измерение постоянного напряжения. Кроме того, они имеют узкий диапазон рабочих частот (до 5 МГц), что также ограничивает их применение и требует коротких соединительных кабелей. Несколько лучшие параметры имеет щуп, описанный в . Следует отметить, что все эти щупы могут эффективно работать и с осциллографами, имеющими высокое входное сопротивление.

В настоящее время все большее распространение получают широкополосные осциллографы с диапазоном рабочих частот до 100 МГц и выше, имеющие низкое входное сопротивление — 50 Ом, поэтому их подключение к настраиваемому устройству зачастую становится практически невозможным. Не все из них комплектуются активными щупами, а применение резистивных делителей приводит к заметному снижению чувствительности.

Активный щуп, описание которого предлагается вниманию читателей, свободен от указанных недостатков. Он работает с различными осциллографами, входное сопротивление которых может быть низкоомным — 50 Ом или высокоомным — до 1 МОм, имеет диапазон рабочих частот 0…80 МГц и достаточно высокое входное сопротивление на низких частотах — 100 кОм. Его коэффициент передачи — 1 или 10, т. е. он не только не ослабляет, но и усиливает сигнал.Гц), защиту от К3 (ток ограничен до 100 мА), рассеиваемая небольшим корпусом мощность достаточно велика — 1 Вт. К этому следует добавить, что цена микросхемы, содержащей два ОУ с такими параметрами, относительно невысока ($3…4).

Схема активного щупа приведена на рис. 1. В основном она соответствует стандартной схеме включения ОУ. Коэффициент передачи КU изменяется переключением SA1 элементов цепи обратной связи и имеет два значения: 1 и 10. Переключателем SA2 выбирают режим работы: с «закрытым» входом, когда на входе включен конденсатор С1 и постоянная составляющая напряжения на вход не проходит, или с «открытым» входом, когда она проходит.

Зарядные устройства» href=»/text/category/zaryadnie_ustrojstva/» rel=»bookmark»>блок питания с выходным напряжением %12…15 В. Надо заметить, что потребляемый ток при отсутствии сигнала составляет 10…15 мА, при работе на низкоомную нагрузку при подаче сигнала ток может возрастать до 100 мА.

Литература

1. Гришин А. Активный щуп для осциллографа. — Радио, 1988, # 12, с. 45.

2. Иванов Б. Осциллограф — ваш помощник (активный щуп). — Радио, 1989, # 11, с. 80.

3. Турчинский Д. Активный щуп к осциллографу. — Радио, 1998, # 6, с 38.

Осциллографический ВЧ пробник с Свх = 0.5 пф

http://www. *****/ot07_19.htm

При осциллографических измерениях в высокочастотных устройствах входная емкость делителя может вносить значительные искажения в настраиваемый узел (например, при подключении пробника к контуру ВЧ генератора и т. п.). Делители с коэффициентом 1:1 имеют входную емкость порядка 100 пф и более (емкость кабеля плюс входная емкость осциллографа), что существенно ограничивает их частотный диапазон. В то же время стандартные пассивные делители 1:10 с входной емкостью 12 – 17 пф снижают чувствительность осциллографа до 50 мВ на деление (при максимальной чувствительности по входу равной 5 мВ / деление, типичной для большинства промышленных осциллографов), а также имеют все еще слишком большую входную емкость для проведения неискажающих измерений в ВЧ цепях, где емкости контуров могут иметь такое же значение.

Данная проблема решается использованием для измерений специальных активных пробников, выпускаемых для этой цели (например, фирмой Tektronix). Однако, эти устройства довольно трудно найти и их цена (от $150 и выше) сопоставима с ценой хорошего б/у осциллографа. В то же время не представляет большой сложности самостоятельно изготовить простой активный осциллографический пробник с малой входной емкостью, что и было сделано автором.

Активный осциллографический пробник предназначен для измерений переменных напряжений в низковольтных ВЧ схемах и имеет следующие характеристики:

Диапазон измеряемых амплитудных значений сигнала – от 10 мВ до 10 В Частотная характеристика – линейна от 10 КГц до 100 МГц при малом сигнале Выходной сигнал – инвертированный, с коэффициентом деления 1:2 Напряжение питания – 12 вольт (4 * CR2025) или внешний источник Входная емкость – 0.5 пф (0.25 пф с внешним делителем 1: 10) Входное сопротивление – 100 килоом Потребляемый ток – 10 мА Размеры 60 х 33 х 16 мм

Внешний вид изготовленного прибора приведен на фото.

Конструкция прибора

Принципиальная схема пробника приведена на рисунке. Прибор собран на трех малошумящих СВЧ транзисторах 2SC3356 с граничной частотой 7 ГГц. Коэффициент усиления по напряжению составляет около 23 дб. Выходной эмиттерный повторитель служит для дополнительной развязки усилителя от нагрузки и может быть исключен, если пробник будет использоваться с одним и тем же осциллографом. Цепочка из светодиода, стабилитрона на 9 вольт и резистора служит индикатором включения и пороговым индикатором напряжения батареи питания. Питающее напряжение 12 вольт необходимо и достаточно для того, чтобы получать на выходе прибора максимальное амплитудное значение измеряемого сигнала до 5 вольт, и тем самым обеспечивать максимальный динамический диапазон до 50 дб при проведении измерений с установкой коэффициента отклонения, начиная от 5 мВ на деление (чувствительность большинства осциллографов).

https://pandia.ru/text/79/067/images/image004_5.jpg»>

Налаживание

Этот этап работы должен быть проведен весьма тщательно для получения нужного результата.

После сборки усилителя необходимо прежде всего точно установить его рабочую точку подбором резистора на 120 килоом для получения максимальной амплитуды неискаженного сигнала на выходе. В данной схеме и при свежих элементах питания этот режим достигается при установке постоянного напряжения от +5.2 до +5.3 вольта на эмиттере второго транзистора. Рабочая точка второго эмиттерного повторителя не требует настройки при указанных номиналах резисторов. Далее следует точно подобрать значение нижнего по схеме резистора (в данном случае 20 килоом) входного делителя для получения требуемого маштаба (1: 2) передачи сигнала между входом и выходом прибора на относительно низкой частоте (порядка 100 КГц). Заметим, что входное сопротивление усилителя при указанных номиналах деталей составляет около 5 килоом (на той же частоте), так что при отсутствии указанного резистора коэффициент передачи устройства будет выше требуемого примерно на 3 дб (величина ослабления входного сигнала равняется (105 / 5) = 26 дб, в то время как общий коэффициент усиления схемы равен 23 дб, а требуемый коэффициент передачи всего устройства должен быть равен 0.5, т. е. минус 6 дб). Подбор компенсирущих емкостей (0.5 пф параллельно резистору на 100 килоом, и подстроечный конденсатор в нижней ветви входного делителя) осуществляется путем сравнения коэффициента передачи на двух частотах, например, 1 МГц и 30 МГц, и подбора емкостей до получения нужного постоянного коэффициента передачи устройства. Далее производится окончательная проверка устройства на верхней рабочей частоте, если у радиолюбителя имеется такая возможность. В заключение проверяется фактическая входная емкость пробника на высокой частоте (например, подключением его к контуру с известными параметрами работающего генератора и контролем изменения частоты выходного сигнала по цифровому частотомеру или приемнику). При правильном выполнении конструкции прибора она не должна существенно отличаться от указанного на схеме значения (суммарная входная емкость в изготовленном автором пробнике, измеренная на частоте 20 МГц, составила 0.505 пф).

Замечания

Данный пробник создавался автором для измерений в цепях синусоидальных ВЧ сигналов в контурах генераторов и усилительных каскадов транзисторных схем, и он в целом решает поставленную задачу. Именно по этой причине в пробнике и был выбрано указанное выше соотношение между всеми основными параметрами прибора – его частотным диапазоном, высокой чувствительностью, достаточно большим входным сопротивлением и минимально возможной входной емкостью измерителя, а также небольшим потребляемым током. Радиотехника – это всегда компромисс при заданных разработчиком предельных значениях параметров.

Активный щуп для С1-94.

http://*****/izmeren/369-tri-pristavki-k-s1-94.html

Алюминий» href=»/text/category/alyuminij/» rel=»bookmark»>алюминиевый стаканчик из-под валидола. С осциллографом щуп соединяют любым высокочастотным экранированным кабелем, желательно небольшого диаметра.

При налаживании щупа сначала подбирают (если это понадобится) резистор R1, чтобы обеспечить указанный на схеме режим работы транзистора VT2. Коэффициент передачи устанавливают подбором резистора R4, а верхнюю границу полосы пропускания — подбором конденсатора С4. Нижняя граница полосы пропускания зависит от емкости конденсатора С1.

Желательно проверить амплитудно-частотную характеристику щупа. Если на ней будет обнаружен подъем иа частотах, соответствующих верхней границе полосы пропускания, придется включить последовательно с конденсатором С4 резистор сопротивлением 30Ом

Взято отсюда: http://www. *****/lcmeter3.htm

Частотометр, измеритель ёмкости и индуктивности – FCL-meter

На транзисторе VT1 собран усилитель сигнала частотометра F1. Схема особенностей не имеет за исключением резистора R8 (100 Ом), необходимого для питания выносного усилителя с малой входной ёмкостью, во многом расширяющего область применения прибора. Его схема показана на рис. 2 .

При пользовании прибором без внешнего усилителя необходимо помнить, что его вход находится под напряжением 5 Вольт, и поэтому необходим развязывающий конденсатор в сигнальной цепи.

Предделитель частотометра F2 собран по типовой для большинства подобных прескалеров схеме, лишь введены ограничительные диоды VD3, VD4. Необходимо заметить, что при отсутствии сигнала предделитель самовозбуждается на частотах около 800-850 МГц, что является типичным для высокочастотных делителей. Самовозбуждение пропадает с подачей на вход сигнала от источника с входным сопротивлением близким к 50 Ом. Сигнал с усилителя и прескалера поступает на DD2.

Выносной щуп к осциллографу.

http://forum. /index. php? showtopic=13268&st=440

На рис. 3 представлена принципиальная схема повто­рителя напряжения, выполненного в виде электронного щупа к осциллографу. Схема повторителя содержит че­тыре транзистора. Согласованная пара полевых тран­зисторов VT1, VT2 с n-каналом работает в дифферен­циальном каскаде, транзистор VT3 является источником тока для указанного каскада, а транзистор VT4 включен в схему усилителя напряжения с общим эмиттером.

Устройство работает следующим образом. Входной сигнал подается на затвор транзистораVT1. Напряже­ние, усиленное полевым транзистором VT1, поступает на базу транзистора VT4.Выходное напряжение повто­рителя снимается с коллекторной нагрузки — резистора R10.Одновременно выходное напряжение прикладыва­ется к затвору второго транзистора дифференциальной пары VT1, VT2. Глубокая отрицательная обратная связь и большое дифференциальное сопротивление источника тока обеспечивают близкий к единице коэффициент пе­редачи повторителя. Выбором тока коллектора транзи­стора VT4 (около 4 мА) снижается нелинейность повто­рителя в области высоких частот. Температурная ста­бильность устройства обеспечивается за счет глубокой отрицательной обратной связи и введения источника то­ка на транзисторе VT3.

Основные характеристики повторителя напряжения представлены на рис. 4. Кривыми 1 -4 показана ампли­тудно-частотная характеристика устройства для различ­ных значений емкости нагрузки. С увеличением емкости от 15 до 100 пФ полоса пропускания повторителя, изме­ренная на уровне 3 дБ, сужается от 25 до 10 МГц. Указанная выше емкость нагрузки складывается из емкости кабеля и входной емкости осциллографа.

Рис. 3. Вариант схемы повторителя напряжения — щупа к осцилло­графу

Необходимо иметь в виду, что современные радио­частотные кабели с полиэтиленовой изоляцией имеют по­гонную емкость, увеличивающуюся с уменьшением вол­нового сопротивления. Так, например, типичное значение погонной емкости кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом равно ПО…125 пФ, с волновым сопротивлением 75 Ом — в пределах 60…80 пФ. У высокоомных кабелей и кабелей с полувоздушной изоляцией погонная емкость может быть ниже, однако они сравнительно малодо­ступны

https://pandia.ru/text/79/067/images/image011_6.gif» alt=»589×432, 6,8Kb — 589×432, 6,8Kb»>

Схема активного ВЧ-щупа настройки приемников » Паятель.Ру

Например вход популярного осциллографа С1-65 емкостью 30 pF и сопротивлением 1М может не только исказить результаты измерения но даже сорвать генерацию гетеродина. А тут еще и коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Оm. Конечно, можно подключить вход через конденсатор 1 pF, но это может очень сильно исказить результат измерения (уровень ВЧ-напряжения, достигший входа измерительного прибора может быть в 100 раз и более заниженным).

Лучше всего пользоваться активным щупом, представляющим собой истоковый повторитель на высокочастотном полевом транзисторе, имеющим входную емкость менее 1 pF, и входное сопротивление более 10 МОm, при выходном сопротивлении 50 Оm.

Такой щуп, выполненный в виде отдельной экранирован ной коробки можно расположить в непосредственной близости от точки измерения, соединить с ней кратчайшими проводниками, полностью исключив влияние волнового сопротивления кабеля, емкости прибора и кабеля, входного сопротивления прибора на результат измерения.

Более того, сам измерительный прибор может быть расположен на значительном расстоянии от точки измерения (можно использовать очень длинный соединительный кабель).

Принципиальная схема активного щупа на полевом транзисторе BF998 показана на рисунке На схеме транзистор показан в корпусе, так чтобы была понятна его цоколевка

Входная емкость щупа примерно 0,7 pF, она образована тремя последовательно включенными конденсаторами С1 — С3. Входное сопротивление 10 мегаом. Измеряемое ВЧ напряжение поступает на первый затвор транзистора. Напряжение смещения на этом затворе равно половине напряжения питания и создано резистивным делителем R2-R3. На затвор напряжение смещение подается через резистор R1 сопротивлением 10 МОm. Входная емкость транзистора BF998 равна 2.1 pF, поэтому, напряжение полученное в результате измерения нужно умножать на 3.

Нагрузкой является резистор R4 его сопротивление должно быть таким как волновое сопротивление кабеля. Щуп работает в частотном диапазоне от 100 KHz до 1 GHz с неравномерностью коэффициента передачи по напряжению не более 2,5dB. На частотах более 1 GHz погрешность значительно возрастает

Источником питания служит сетевой адаптер от телеигровой приставки (выходное постоянное нестабильное напряжение 8-11V) Напряжение стабилизируется на уровне 5V интегральным стабилизатором А1. Диод VD1 служит для защиты от ошибочного неправильного подключения источника Питать щуп можно и от лабораторного источника напряжением 8 20V.

Конструктивно щуп выполнен в экранированном корпусе неисправного всеволнового тюнера телевизора «LG» Монтаж печатно-объемный. используя демонтированную плату данного тюнера.

Монтаж первого затвора полевого транзистора на R1 и конденсаторы С1-С3 нужно сделать на воздухе, чтобы исключить влияние емкости печатной платы и экранированного корпуса на входную цепь. Вход — два монтажных провода длиной не более 10 см Провод, соединенный с С1 не должен соприкасаться изоляцией с платой или экраном корпуса.

Активный щуп для осциллографа

2 869

Активный щуп необходим для значительного уменьшения входной емкости осциллографа (а точнее, входного щупа при осциллографических измерениях) и повышения его входного сопротивления. Таким же щупом он называется потому, что собран на активных элементах — транзисторах.
Предлагаемый активный щуп:

рассчитан на работу в диапазоне частот 0…15 МГц и обладает входным сопротивлением 6 МОм при входной емкости около 10 пФ. Если же к щупу подключают насадку-делитель 1: 10, входная емкость уменьшается до 2 пФ. Амплитуда входного сигнала, контролируемого с помощью активного щупа, не должна превышать 2v , а с насадкой-делителем — 20 v. Если же щупом контролировать сигнал частотой ниже 5 МГц, предельная амплитуда может быть больше — до 8 v (с насадкой-делителем — до 80 v).
На транзисторах VT1 — VT3 собран повторитель сигнала, обеспечивающий большое входное сопротивление щупа и передачу сигнала по коаксиальному кабелю к входу осциллографа.
Питается активный щуп от двухполярного источника напряжением по 12 v и потребляет 15 мА. Питание подается через разъем ХРЗ. Благодаря такому питанию выходное напряжение щупа при отсутствии входного сигнала равно нулю. Этого добиваются подстроечным резистором R2. А нужный коэффициент передачи щупа (он должен быть точно 1) устанавливают подбором резистора R4.
Входная вилка ХР1 используется для подключения насадок (их две), а ХР2 представляет собой зажим «крокодил», соединяемый сo щупом гибким монтажным проводом, — его подключают во время измерений к общему проводу конструкции.
Одна из насадок (1:1) — самый обыкновенный переходник,

соединяемый с помощью гнезда XS2 с вилкой ХР1 щупа. Вилкой же ХР5 касаются контролируемых точек конструкции. Вторая насадка (1:10) — компенсированный делитель входного сигнала. При работе с ней гнездо XS3 соединяют с вилкой ХР1, вилку ХР7 — с общим проводом, а вилкой ХР6 касаются исследуемых цепей.
Для питания щупа можно использовать батареи (правда, это менее удобно ) или небольшой блок, собранный, например, по приведенной на схеме:

Он состоит из понижающего трансформатора с переменным напряжением на вторичной обмотке 10…11v и двух однополупериодных выпрямителей со стабилизаторами напряжения. Один выпрямитель (на диоде VD1) рассчитан на получение плюсового напряжения, другой – минусового (на диоде VD2). Через розетку XS4 питание поступает на разъем ХРЗ щупа.
В щупе можно использовать, кроме указанных на схеме, транзисторы КПЗОЗА (VT1). КТ361А — КТ361Д (VT2), КТ315А — КТ315И, КТ312А — КТ312В (VT3). Конденсаторы — КД, КЛС, КМ, постоянные резисторы — МЛТ-0,125, или МЛТ-0,25, подстроечный R2 — СП5-16 или другой малогабаритный. В блоке питания диоды могут быть любые выпрямительные с обратным напряжением не менее 35 v; транзисторы — любые другие маломощные соответствующей структуры; оксидные конденсаторы — любые малогабаритные, на номинальное напряжение не ниже указанного на схеме. Вместо стабилитронов Д814Д подойдут Д813.
Детали щупа, кроме выключателя SA и конденсатора С1, монтируют на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита.

Затем плату — 1

:

устанавливают в металлическом цилиндрическом корпусе — 2 подходящих размеров, например в стаканчике из-под валидола. В Т-образный вырез платы впаивают латунный винт — 3 (М2, М2,5). В дне стаканчика сверлят отверстие и выводят через него жгут — 4 из проводников питания и экранированного провода выхода щупа. Длина жгута — 1…1.5 м. Сбоку на стаканчике крепят малогабаритный выключатель, к контактам которого припаивают конденсатор С1. Общий провод соединяют со стаканчиком, а через отверстие в боковой стенке стаканчика выводят гибкий монтажный провод и припаивают его к зажиму «крокодил». Первая насадка (1:1) выполнена на базе пластмассовой крышки — 5 от флакона.

В крышку вставляют стальную иглу — 6 (это вилка ХР5), к которой припаивают втулку — 7 (гнездо XS2) с такой же резьбой, что и на винте — 3. Иглу с втулкой фиксируют в крышке эпоксидным клеем или шпаклевкой — 8.
Аналогично выполнена и вторая насадка (1:10), только на краю крышки 5 наклеивают фольгу — 9, которая имитирует вилку ХР7 и при ввинчивании насадки в щуп касается его металлического стаканчика, т. е. общего провода устройств. Но, конечно, монтируют насадку и заливают ее клеем (или шпаклевкой) только после подбора помеченных на схеме деталей при налаживании щупа. Правда после заливки емкость монтажа несколько изменится, но ошибка в коэффициенте делении будет незначительная.
Детали блока питания размещают в подходящем пластмассовом корпусе:

на верхней крышке которого крепят разъем XS4, а через отверстие в боковой стенке выводят сетевой шнур с вилкой ХР8 на конце. Под разъем XS4 подбирают ответную часть — разъем ХРЗ и подпаивают к его выводам проводники питания щупа. Оплетку экранированного провода соединяют с вилкой ХР4, а жилу провода — с гнездом XS1. При работе с активным щупом в гнездо вставляют входной щуп осциллографа, а с вилкой соединяют «земляной» щуп.
Налаживание активного щупа начинают с того, что к по выходу подключают милливольтметр постоянного тока или осциллограф, работающий и режиме открытого входа. Подав на щуп питание, добиваются перемещением движка подстроечного резистора R2 нулевого напряжения на выходе.
Затем на вход щупа подают (при замкнутых контактах выключателя SA1,соответствующих режиму открытого входа) постоянное напряжение 2…3 v. Подбором резистора R4 добиваются такого же напряжения и на выходе щупа, что будет соответствовать единичному коэффициенту передачи устройства. Нелишне будет после этого проверить сохранность нулевого уровня выходного напряжения и при необходимости скорректировать его подстроечным резистором.
Далее к щупу подключают насадку-делитель и подают на ее вход (конечно, относительно зажима ХР2) сигнал частотой 50 Гц с генератора импульсов, описанного ранее. Контролируя выходное напряжение щупа, подбирают резистор R7 такого сопротивления, чтобы коэффициент деления насадки был равен ровно 10.
После этого на вход насадки подают импульсный сигнал частотой 2 кГц и подбором конденсатора С5 добиваются правильной формы импульсов — такой, как и на входе делителя. Вот теперь делитель станет компенсированным и его детали можно закреплять эпоксидным клеем (или шпаклевкой) в крышке.
Активный щуп готов к работе. Но предварительно вы, конечно, захотите убедиться в его высоких параметрах, о которых было сказано выше. Это несложно сделать даже с помощью лишь одного осциллографа — ведь у него есть выход пилообразного напряжения, которое вы уже научились использовать в качестве контрольного. Вот и подключите к гнезду на задней стенке осциллографа переменный резистор, а к нему — входной щуп:

Установите чувствительность осциллографа 1 v/дел., а длительность развертки. скажем, 1 мс/дел. Установите движок переменного резистора в нижнее по схеме положение. Ручками длины и смещения развертки установите начало развертки в нижнем левом углу масштабной сетки, а ширину развертки — равной длине масштабной сетки. Измерьте высоту изображения (рис. 117, а) — предположим, она будет равна четырем делениям.

Плавно поворачивая ручку переменного резистора, уменьшите высоту изображения вдвое. Теперь можно сказать, что входное сопротивление осциллографа равно задействованной части сопротивления переменного резистора. Не изменяя положения движка резистора, подключите активный щуп с первой насадкой (1:1). Вы убедитесь, что высота изображения осталась почти равной прежним четырем делениям. Такой результат свидетельствует о высоком входном сопротивлении активного щупа. Если захотите точно измерить его, включите последовательно с переменным резистором постоянный, сопротивлением 4…5 МОм, и добейтесь уменьшения высоты изображения вдвое, а затем измерьте получившееся сопротивление — оно и будет равно входному сопротивлению активного щупа.
Входную емкость щупа тоже несложно оценить. Для этого нужно заменить переменный резистор конденсатором переменной емкости или подстроечным с максимальной емкостью 20… 50 пФ, и проделать такую же операцию что ив предыдущем случае — подбором емкости конденсатора добиться уменьшения высоты изображения вдвое, а затем измерить получившуюся емкость. Но в этом варианте следует значительно уменьшить длительность развертки, установив ее равной. например, 1 мкс/дел. Для сравнения измерьте входную емкость активного щупа со второй насадкой (1:10) — она будет значительно ниже.

Активный щуп-делитель на 1000 NM8051/1

Активный щуп-делитель работает совместно с частотомером NM8051 и позволяет измерять значения частот в диапазоне от 1 МГц до 1,3 ГГц.

Технические характеристики

Напряжение питания Un, В………………………………………………. 5

Ток потребления, мА……………………………………………………… 10

Коэффициент деления…………………………………………………. 1000

Диапазон измеряемых частот, МГц…………………………….. 1…1300

Входная чувствительность, В…………………………………. 0,15…0,2

Размеры печатной платы, мм………………………………………. 82×22

Принципиальная электрическая схема приведена на рис. 1.

Активный щуп-делитель выполнен на базе микросхемы TSA5511 (DA1) и предусилителя на СВЧ-транзисторе VT1. Наличие напряжения питания индицируется светодиодом HL1. Микросхема DA1 представляет собой однокристальный программируемый синтезатор частоты с управ­лением по шине I2C. В состав микросхемы входит программируемый де­литель частоты, который и используется для деления входной частоты на 1000.

Программное обеспечение частотомера поддерживает «горячее» подключение активного щупа. При подключении щупа прибор автомати-

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема

Табл. 1. Перечень элементов

чески опознает его, программирует микросхему делителя и корректиру­ет показания. Текущие показания прибора нужно в уме умножать на 10ОО. При отключении щупа частотомер переходит в обычный режим работы.

Измеряемый сигнал подается на контакты Х1 (RF In) и Х2 (GND).

Напряжение питания подключается к контактам ХЗ (+Vcc) и Х7 (GND). Выходной сигнал снимается с контакта Х6 (RF Out), а проводники шины l²C подключаются к контактам Х4 (SDA) и Х5 (SCL) соответственно. Кон­такты ХЗ…Х7 необходимо соединить с разъемом ХР2 частотомера NM8051.

Конструкция

Конструктивно активный щуп-делитель выполнен на печатной пла­те из фольгированного стеклотекстолита с размерами 82×22 мм.

Конструкция предусматривает установку платы в корпус стандарт­ного плоского маркера подходящего размера. Для этого необходимо от­ломить части платы по нанесенным линиям. Для удобства удаления час­тей платы на ней имеются отверстия диаметром 0,8 мм. К контактам Х2 и ХЗ необходимо припаять измерительные проводники, выполненные из стальной или медной проволоки необходимого диаметра и длины.

Внешний вид устройства показан на рис. 2.

Заключение

Чтобы сэкономить ваше время и избавить от рутинной работы по поиску необходимых компонентов и изготовлению печатной платы МАС­ТЕР КИТ предлагает набор NM8051/1. Набор состоит из заводской пе­чатной платы, всех необходимых компонентов и руководства по сборке и эксплуатации устройства.

Активный высокоомный щуп для цифрового осциллографа на амикроконтроллере

Для повышения удобства пользования современными малогабаритными цифровыми осциллографами на основе микроконтроллера автор предлагает оснастить их активным высокоомным щупом, который оказывает меньшее влияние на измеряемые цепи.

Сегодня радиолюбители активно используют недорогие малогабаритные цифровые осциллографы на основе микроконтроллера и ЖКИ. Примером может служить осциллограф DSO138. Он выпускается уже сравнительно давно, и его можно приобрести относительно недорого и как готовое изделие, и как набор радиоэлементов (в том числе и с корпусом) для сборки. К слову, аналогичных осциллографов в продаже, наверное, не менее десятка.

В таких осциллографах обычно использован не самый производительный микроконтроллер, поэтому диапазон рабочих частот, как правило, не превышает нескольких сотен килогерц. Но подобные осциллографы смогут помочь в решении многих радиолюбительских задач. Например, они работают как измерители длительности импульсов, коэффициента заполнения, частотомеры и вольтметры. Повысить потребительские качества таких осциллографов поможет высокоомный щуп, который при проведении измерений оказывает существенно меньшее влияние на контролируемый узел, чем обычный измерительный щуп или щуп с резистивным пробником-делителем.

Для активного щупа был применен ОУ структуры Rail-to-Rail AD823AR, который имеет высокое входное сопротивление 10¹³ Ом (10 ТОм), весьма широкий диапазон частот (частота единичного усиления — 16 МГц), малые напряжение смещения, уровень собственных шумов и искажений, а также способность работать на ёмкостную нагрузку до 500 пФ. Последнее — это то, что как раз нужно при работе на коаксиальный кабель длиной 1…2 м и высокоомную нагрузку (входное сопротивление осциллографа — около 1 МОм). Потребляемый Оу ток — около 5 мА, что позволит запитать его непосредственно от платы осциллографа.

Схема устройства показана на рис. 1. Поскольку в корпусе микросхемы два ОУ, было решено использовать оба. Первый из них — DA1.1 — работает как повторитель напряжения, а второй — как неинвертирующий усилитель и компенсирует ослабление сигнала в резистивно-ёмкостном делителе R1R2R3R4C1. Но при желании можно использовать и один ОУ Когда контакты выключателя SA1 разомкнуты, на вход ОУ DA1.1 поступает только переменная составляю-постоянная. Щуп работает без искажений сигнала в интервале входных напряжений от -5 до +5 В.

Рис. 1. Схема устройства

Резистором R5 устанавливают общий коэффициент усиления щупа равным единице. Конденсатор С1 — компенсирующий, с его помощью выравнивают АЧХ щупа на верхних частотах. Конденсатор С2 — разделительный, С3 и С4 — блокировочные по питанию. За счёт большого входного сопротивления ОУ общее входное сопротивление щупа на постоянном токе близко к 30 МОм, на переменном оно немного меньше из-за шунтирования резисторов R1 и R2 конденсатором С1. Входная ёмкость щупа — несколько пикофарад.

Большинство элементов смонтированы на печатной плате из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Её чертёж и расположение элементов показаны на рис. 2. С помощью отрезков лужёного провода через отверстия в плате и пазы по её краям соединяют металлизированные площадки противоположных сторон.

Рис. 2. Чертёж печатной платы и расположение элементов на ней

В щупе применены постоянные резисторы R1-R3 — МЛТ, R4 — КВМ, КИМ, КЛМ, С2-33НВ, подстроечный — PVZ3A. Оксидные конденсаторы — танталовые для поверхностного монтажа типоразмера А или В, конденсатор С2 — для поверхностного монтажа типоразмера 1206, подстроечный конденсатор желательно применить керамический малогабаритный, например CTC-05RSM, у него меньше сопротивление утечки и, как правило, больше номинальное напряжение. Выключатель SA1-любой малогабаритный движковый или переключатель на два положения.

Плата размещена в пластмассовом корпусе от шариковой авторучки (рис. 3). Собственно щуп XP1 — это стальная швейная игла, припаянная к металлизированной площадке платы. Для движка выключателя (или переключателя) в корпусе сделано прямоугольное отверстие. Сигнальный коаксиальный ВЧ-кабель (любой тонкий гибкий) и два провода питания выведены через отверстие в корпусе со стороны, противоположной щупу. На плате осциллографа DSO138 рядом с входным разъёмом есть контрольные точки — отверстия, в которые можно впаять контакты для подключения проводов питания (рис. 4). Чтобы не перепутать полярность питающих напряжений, на плату осциллографа желательно установить одно гнездо и один штырь и снабдить провода питания ответными разъёмами соответственно.

Рис. 3. Пластмассовый корпус

Рис. 4. Сборка устройства

Следует отметить, что резисторы R1-R3 обеспечивают защиту входа ОУ от перегрузки по напряжению и току, поскольку в случае электрического обратимого пробоя полупроводниковых элементов в составе ОУ эти резисторы ограничивают ток до безопасного уровня. Для экспериментальной проверки на вход щупа подавалось напряжение амплитудой 30 В. Выходной сигнал, конечно же, искажался, но щуп не вышел из строя.

Налаживание сводится к установке коэффициента передачи, а также корректировке АЧХ на верхней частоте. Коэффициент передачи устанавливают на постоянном токе. Для этого на вход щупа подают постоянное напряжение в интервале 1…2 В. Измеряя постоянное напряжение на выходе щупа, резистором R5 уравнивают выходное и входное напряжения. Затем подают переменное напряжение частотой 1 кГц и амплитудой около 1 В. Увеличивают частоту до максимальной для этого осциллографа (амплитуда входного напряжения должна оставаться неизменной) и подстроечным конденсатором С1 добиваются равенства входного и выходного напряжений.

Входное сопротивление щупа можно увеличить в несколько раз. Для этого сопротивление резисторов R1-R4 необходимо пропорционально увеличить.

Чертёж печатной платы в формате Sprint-Layout имеется здесь.

Автор: И. Нечаев, г. Москва

Входной усилитель для частотомера | Gadget-apple.ru

Входной усилитель-формирователь для цифровой шкалы-частотомера

Такой функциональный узел, как входной усилитель-формирователь — это необходимая составляющая цифровой шкалы-частотомера для сигналов, уровень которых не превышает десятков милливольт. Подаваемый на вход такого усилителя сигнал усиливается до уровня, достаточного для стабильной работы микросхем цифровых счетчиков. Усилитель не должен оказывать шунтирующего влияния на цепь, к которой подключается шкала, и поэтому его входное сопротивление должно быть высоким, а входная емкость — малой. Кроме того, формируемый на выходе усилителя сигнал с цифровыми уровнями не должен содержать паразитных импульсов, способных внести ошибку в измерение частоты электронно-счетным способом.

Рис.1. Схема усилителя-формирователя.

После ряда экспериментов, в том числе неудачных, автор имеет честь предложить на суд читателей схему, изображенную на рис.1. Собственно счетные импульсы на выходе схемы формируются триггером Шмитта D1:1. В этом качестве использовался один из шести элементов недорогой и популярной микросхемы SN74HC14N. При температуре окружающего воздуха +25°C и напряжении питания 5 В типовые уровни верхнего и нижнего порогов срабатывания такого триггера Шмитта составляют соответственно чуть более +2,5 В и чуть менее +1,6 В [2]. Процесс формирования счетных импульсов поясняет диаграмма на рис.2.

Рис.2 Формирование счетных импульсов триггером Шмитта.

Синяя синусоида на рис.2 — это аналоговый сигнал на входе триггера Шмитта, красным цветом изображен цифровой сигнал прямоугольной формы на его выходе. Из состояния лог.»0″ на выходе триггер переключается в состояние лог.»1″ в момент, когда уровень входного сигнала опустится ниже порога, обозначенного на диаграмме зеленой горизонтальной линией — это нижний порог срабатывания триггера Шмитта. Следующее переключение триггера, но уже обратно — из состояния лог.»1″ в лог.»0″ — происходит лишь когда уровень сигнала на входе превысит верхний порог, обозначенный фиолетовой горизонтальной линией. Затем уровень входного сигнала должен снова пересечь нижний порог, и так далее. Поэтому для уверенного переключения триггера Шмитта размах переменной составляющей сигнала на его входе должен быть больше, чем отстоят друг от друга его верхний и нижний пороги срабатывания при условии, что уровень постоянной составляющей сигнала на входе триггера расположен между этими порогами посередине. При этом различные помехи с меньшим размахом не могут вызвать сбойное переключение триггера Шмитта и повлиять на результат измерения частоты.

Такую работу триггера Шмитта D1:1 обеспечивает усилитель входного сигнала на транзисторах VT1, VT2 и VT3. Постоянное напряжение на подсоединенном ко входу триггера коллекторе транзистора VT3 поддерживается в пределах между уровнями верхнего и нижнего порогов срабатывания триггера Шмитта при колебаниях в широких пределах температуры окружающего воздуха (см. диаграмму на рис.3) и питающего напряжения +Vc (см. диаграмму на рис.4). Это стало возможным благодаря отрицательной обратной связи по постоянному току, которой охвачен усилитель путем подачи части постоянного напряжения с выхода схемы в токозадающую цепь источника стабильного тока, выполненного на полевом транзисторе VT1. Этот же транзистор работает как первый каскад усиления поступающего на вход переменного сигнала. На биполярных транзисторах VT2 и VT3, включенных по каскодной схеме, выполнен второй каскад усиления.

Рис.3 Зависимость постоянного напряжения на коллекторе транзистора VT3 от температуры окружающего воздуха (Vc = 9В, Vd = 5В).

Рис.4 Зависимость постоянного напряжения на коллекторе транзистора VT3 от напряжения питания +Vc (Tокр. = 20°С).

Для определения чувствительности собранного по схеме на рис.1 усилителя-формирователя на его вход с высокочастотного генератора Г4−158 подавался синусоидальный сигнал частотой 1 МГц, путем постепенного увеличения уровня которого определялся порог, где уже обеспечивалось надежное формирование счетных импульсов на выходе схемы. Частотная характеристика усилителя-формирователя была выявлена путем последовательного повторения этой операции с увеличением частоты входного сигнала: на частотах до 4 МГц чувствительность была не хуже 10 мВ, а на частоте 32 МГц она составила около 30 мВ. Уменьшение чувствительности усилителя-формирователя с ростом частоты входного сигнала характеризует диаграмма на рис.5. Хорошие частотные свойства усилителя обусловлены применением высокочастотных транзисторов и каскодным построением второго каскада усиления [1].

Рис.5 АЧХ усилителя-формирователя: уменьшение усиления с ростом частоты входного сигнала.

Не менее важной является устойчивая работа усилителя-формирователя и при высоком уровне входного сигнала, когда усилитель работает уже как ограничитель, то есть за пределами относительно линейной области своей передаточной характеристики. Периодически повторяющиеся при этом переходные процессы могут породить на выходе усилителя — входе триггера Шмитта — лишние перепады напряжения и, как следствие, ложные импульсы на выходе схемы. На рис.6 приведена осциллограмма с формой напряжения на коллекторе транзистора VT3 при подаче на вход усилителя сигнала частотой 1 МГц с уровнем более 70 мВ. По скругленным углам «трапеций» хорошо видно, что усилитель на транзисторах VT1, VT2 и VT3 «мягко» входит в режим ограничения и так же «мягко», то есть без каких-либо признаков переходного процесса (всплесков, затухающих колебаний и пр.) выходит из него. Понятно, что при такой работе усилителя ни о каких ложных импульсах на выходе триггера Шмитта не может быть и речи.

Рис.6 «Мягкое» ограничение сигнала на коллекторе транзистора VT3 (Uвх. = 70 мВ).

Чтобы напряжение на входе триггера Шмитта D1:1 не выходило за пределы допустимого, верхний уровень ограничения напряжения на коллекторе транзистора VT3 следует установить несколько ниже напряжения питания микросхемы триггера. В схеме на рис.1 этот уровень устанавливается делителем из резисторов R7 и R6, напряжение с которого поступает на базу транзистора VT3. Резистор R7 делителя подключен к шине питания цифровых микросхем +Vd, в том числе микросхемы D1, и поэтому, как это видно на осциллограмме на рис.6, напряжение на коллекторе транзистора VT3 не покидает пределы диапазона от 0 В до +5 В для Vd = 5В. При другом значении Vd верхний уровень ограничения напряжения на коллекторе транзистора VT3 также будет иным.

Налаживание усилителя-формирователя сводится к установке резистором R3 напряжения на коллекторе транзистора VT3, с тем, чтобы его значение лежало примерно посередине между верхним и нижним порогами срабатывания триггера Шмитта D1:1. Для микросхемы SN74HC14N при напряжении питания Vd = 5 В это около 2,0…2,1 В. Еще один способ установки требуемого напряжения состоит в следующем. На вход усилителя-формирователя с высокочастотного генератора следует подать синусоидальный сигнал частотой в пределах 0,2…1 МГц и уровнем раза в полтора-два больше порога чувствительности, скажем 20 мВ, и резистором R3 установить на выходе триггера Шмитта форму прямоугольного цифрового сигнала близкую к «меандру», то есть с равной длительностью лог.»0″ и лог.»1″.

Ток, потребляемый от источника питания +Vc правильно собранным и налаженным усилителем-формирователем, не превышает 5 мА.

Максимально допустимый уровень входного сигнала определяется напряжением отсечки полевого транзистора VT1. Для КП303И это не более 0,5 В. Следует отметить, что при большем уровне входного сигнала усилитель может и не понадобиться — при правильном подключении хватит и одного триггера Шмитта.

Если максимальная частота входного сигнала не превышает 20 МГц, то биполярные транзисторы VT2 и VT3 вполне можно заменить на КТ361Б.

В статье приведены действующие значения напряжений сигналов.

©Журнал «Радиоаматор» №3 за 2008г., г.Киев

©Задорожный Сергей Михайлович, 2008г.

Большинство самодельных цифровых частотомеров имеют низкое входное сопротивление, большую входную ёмкость и низкую чувствительность.

Указанные выше факторы могут негативно сказаться на точности измерений частоты. Чтобы избежать этого, можно изготовить активный широкополосной входной щуп для цифрового частотомера.
Принципиальная схема такого щупа показана на рис.1. Устройство представляет собой высокочувствительный входной щуп с формирователем прямоугольных импульсов, имеет высокое входное сопротивление и малую входную ёмкость. Диапазон входных частот, при которых устройство сохраняет работоспособность, лежит от 2 Гц до 38 МГц. Это значительно превышает диапазон рабочих частот других аналогичных устройств, в которых верхняя граничная частота формирователя прямоугольных импульсов обычно не превышает 1. 10 МГц.

На частотах выше 1 МГц обычно нет необходимости использовать формирователь прямоугольных импульсов для корректной работы цифрового частотомера, но применение более широкополосного активного щупа повышает удобство работы с частотомером, поскольку уменьшается количество ручных переключений частотомера из «низкочастотного» режима работы в «высокочастотный» и наоборот. Применение активного широкополосного входного щупа также позволяет уменьшить вероятность неточного измерения сигналов низкой частоты, когда частотомер работает в «высокочастотном» режиме.

Высокая чувствительность и большое входное сопротивление позволяют измерять частоту маломощного генератора, просто расположив наконечник щупа рядом с кварцевым резонатором или контуром. Также для измерения рабочей частоты кварцевого резонатора обычно достаточно прикоснуться щупом к его металлическому корпусу. Для измерения частоты работающего передатчика домашней, автомобильной радиостанции достаточно соединить накоротко «крокодил» общего провода с наконечником выносного блока и поднести образовавшуюся петлю к «П» контуру или антенне на расстояние 1. 10 см. Такой бесконтактный способ измерения удобен тем, что практически не влияет на параметры измеряемой цепи.

Работа устройства
Входной периодический сигнал произвольной формы через защитную цепь из элементов С1, R1, С2, R2, СЗ, R3 поступает на затвор п-канального высокочастотного полевого транзистора с изолированным затвором VT1. Входное сопротивление щупа в режиме работы с сигналом амплитудой до 1,5 В около 1 МОм. Входная ёмкость около 4 пФ. Диоды VD1-VD6 ограничивают амплитуду входного сигнала и защищают VT1 от перегрузки по входу. Усилительный каскад на VT1 получает питание через RC-фильтр R7, С4, С5. Далее сигнал со стока VT1 через разделительный конденсатор С7 поступает на двухкаскадный усилитель на полевых транзисторах VT2 и VT3, включенных по схеме с общим истоком.

Каскад на транзисторах VT4 и VT5 придает усиленному до ТТЛ уровней сигналу форму, близкую к прямоугольной, и сигнал через резистор R16 подаётся на один из входов DD1.1. Триггер Шмитта на логических элементах D1.1 и D 1.2 и выходной буфер на D1.3 и D1.4 увеличивает крутизну фронтов, формирует прямоугольный сигнал, уже пригодный для подачи на вход счетчиков/делителей ТТЛШ- или КМОП-микросхем.

При подаче на вход устройства низкочастотного синусоидального сигнала амплитудой 10. 20 мВ на стоке VT3, благодаря общему высокому коэффициенту усиления, форма сигнала уже приближается к прямоугольной, благодаря чему формирователь может безошибочно работать в области низких частот. Светодиод HL1 информирует о наличии напряжения питания +5 В. Конденсаторы С9-С11 блокировочные по цепям питания.

Конструкция и детали
Все детали устройства, кроме светодиода, можно смонтировать на печатной плате размерами 122×22 мм (рис.2). Входной щуп собран в корпусе размерами 175x20x20 мм от генератора сетчатого поля для телевизоров УЛПЦТИ (см. фото).

В конструкции можно применить резисторы типа С1−4, С1−14, МЛТ или аналогичные импортные. Резисторы устанавливают вертикально. Подстроечный резистор РП1−63М или аналогичный. Конденсаторы применены керамические К10−17, К10−50 или импортные. Конденсатор С1 малогабаритный плёночный на рабочее напряжение постоянного тока 250 В. С таким конденсатором на вход щупа можно подавать низкочастотный сигнал (менее 100 кГц) амплитудой до 160 В. Оксидные электролитические конденсаторы импортные малогабаритные низкопрофильные, предпочтительнее танталовые на рабочее напряжение от 6 В.
Диоды 1N4148 можно заменить КД503, КД510, КД521, КД522. Светодиод АЛ307КМ можно заменить любым другим. Вместо транзистора КП305Д подойдёт любой из серий 2П305, КП305.

На время монтажа этого транзистора все его выводы обматывают проволочной перемычкой, этот транзистор должен продаваться с соединёнными вместе выводами с помощью тонкой трубки. Транзистор КП307Е можно заменить любым из серии КП307, 2П307, предпочтительнее 2П307А. Транзисторы КТ645Д можно заменить КТ645, КТ6111, ВС550. Цоколёвка некоторых транзисторов показана на рис.2, вид со стороны выводов. ИМС К1533ЛАЗ можно заменить К531ЛАЗ или высокоскоростной К1554ЛАЗ.
Дроссель L1 малогабаритный промышленного изготовления индуктивностью 22. 100 мкГн с сопротивлением обмотки не более 0.2 Ом.

Настройка устройства
Вход щупа с помощью «крокодила» временно закорачивают с общим проводом. Подбором резисторов R5 и R10 нужно установить напряжения на стоках VT1 и VT2 2. 3 В. Подбором R8 установить напряжение 1,5. 2 В на стоке VT3. Далее на вход формирователя подают синусоидальный сигнал частотой 50. 100 Гц и амплитудой 1. 50 мВ. Подстройкой положения подвижного контакта R15 добиваются прямоугольной формы сигнала на выводе коллектора VT5. При отсутствии осциллографа R15 подстраивают по максимальной чувствительности.
Подключив устройство к входу цифрового частотомера, подбором R18 добиваются устойчивого переключения микросхемы DD1 на низких частотах при наименьшей амплитуде входного сигнала. При необходимости, повысить чувствительность устройства можно, подключив к выводу базы VT5 конденсатор ёмкостью 2,2. 15 мкФ, вывод минуса которого соединён с общим проводом.

Для питания активного щупа подойдёт источник напряжения +4,9. 5,3 В с током нагрузки 0,2 А. При наличии в частотомере напряжения +5 В, можно его использовать, если этот источник питания имеет запас по мощности.
После настройки устройства печатную плату оборачивают несколькими слоями липкой ленты, поверх которой наматывают экранирующий слой липкой алюминиевой фольги. Экран из алюминиевой фольги соединяют с общим проводом устройства. После этого плату можно вставить в корпус. Такой активный щуп в течение длительного времени эксплуатируется совместно с частотомером-конструктором модели F51.12, собранном на микроконтроллере 80С31 (1830ВЕ31).

Широкое распространение микроконтроллеров позволяет создавать на их основе измерители частоты. Однако, как правило, такие конструкции имеют существенный недостаток, так как они рассчитаны на обработку сигналов с логическими уровнями. Их возможности расширяет описываемое устройство

Удобство работы с универсальным частотомером, способным измерять частоту и длительность временных интервалов, во многом зависит от наличия в его составе входного усилителя-формирователя, а также от качества и возможностей этого усилителя. Требования к этому узлу, используемому в частотомере и измерителе временных интервалов, различны, а по отдельным параметрам и вовсе совершенно противоречивы.

Наиболее удобные для обработки частотомером прямоугольные импульсы имеют конечное значение длительности фронта и спада. Для измерителя временных интервалов внесение входным усилителем дополнительной временной задержки недопустимо. Наоборот, он должен формировать как можно более крутой фронт и спад импульсов на заданном уровне порога компарации. Это требование особенно важно для сигналов с формой, отличной от прямоугольной. Для частотомера более пригоден усилитель-формирователь с гистерезисом.

Реальные сигналы имеют выбросы, и не исключены помехи. Применение обычных фильтров целесообразно для низкочастотных частотомеров. Для высокочастотных частотомеров и измерителей временных интервалов предлагается простая и практически воспроизводимая схема усилителя-формирователя, способного выполнять следующие операции:

• обрабатывать входные сигналы по ложительной и отрицательной по лярности напряжением от 0,3 до 20 В;
• плавно регулировать уровень порога компарации входного сигнала в пределах 0,3. …7,5 В;
• надежно работать при частоте входных импульсов от 0 до 2,5 МГц, сохраняя работоспособность практически до значений частоты в 5 МГц
• измерять длительность импульсов более 0,3 мкс (при подборе порога компарации перед сменой предела измерения этот порог может быть снижен до 0,1 мкс).

представлена на рис. 1. Усилитель состоит из электронного переключателя-формирователя, собранного на логических элементах микросхемы D1, и двух параллельно включенных и идентичных по построению каналов, каждый из которых представляет собой компаратор напряжения на двухканаль-ном быстродействующем операционном усилителе А1, А2. Верхний по схеме канал предназначен для обработки входных сигналов положительной полярности, нижний — отрицательной полярности. Входной сигнал через ограничительный резистор R1 и конденсатор С1 поступает на вход 3 операционного усилителя А1. В момент превышения входным напряжением порога компарации, определяемого напряжением на входе 2 ОУ А1, напряжение на выходе 6 ОУ скачкообразно увеличивается, а при уменьшении ниже порога компарации скачкообразно уменьшается.

Рис. 1 Принципиальная схема входного усилителя

Порог компарации устанавливается переменным резистором R10. Нижний предел порога компарации определяется падением напряжения на диоде D3 и составляет примерно 0,3 В, а верхний — параметрами элементов делителя напряжения R9R10D3 и равен, соответственно, 7,5 В. Напряжение на выходе делителя R3R4 определяет порог ограничения входного сигнала, при превышении которого открывается диод D1. Избыток напряжения падает на резисторе R1, предотвращая перегрузку иу по входу. Точно так же работает второй канал устройства, собранный на ОУ А2. С выходов ОУ А1 и А2 импульсы через диоды D5 и D6, исключающие прохождение сигналов отрицательной полярности, поступают на электронный коммутатор-формирователь. Этот узел разрешает прохождение сигналов с канала «положительной» или «отрицательной» полярности в соответствии с сигналом управления, который поступает с переключателя SA1. Переключателем SA1 пользователь вручную устанавливает режим усилителя (выбор канала) в соответствии с полярностью измеряемого сигнала. Можно отказаться от коммутации каналов, соединив катоды диодов D6 и D5 и обеспечив тем самым автоматический выбор полярности входного сигнала. Однако при работе с двухполяр-ным сигналом, например синусоидальным, частотомер покажет удвоенное значение частоты.

Усилитель разработан для частотомера, собранного на КМОП микросхемах.

При использовании его в приборах с микросхемами ТТЛ на выходе необходимо предусмотреть преобразователь уровня, собранный, например, на микросхеме К561ПУ4.

Напряжение питания усилителя можно увеличивать до ±15 В. При этом улучшается его частотная характеристика, и расширяются пределы величины допустимого входного напряжения.

В устройстве можно использовать любые маломощные кремниевые диоды серий КД521, КД503,1 N3207 с обратным напряжением не менее 30 В; маломощные германиевые диоды серий Д9, Д311, 1N3206, 1N3203. Операционные усилители КР544УД2Б могут быть заменены на К544УД2 без изменений в монтаже платы. Допускается применение ОУтипа К574УД1. При замене микросхемы К561ЛА7 на К561ЛЕ5 функция переключателя SA1 изменится на противоположную. Использование микросхем К176ЛА7 или К176ЛЕ5 несколько ухудшит частотные характеристики. При настройке усилителя необходимо выставить напряжение в пределах 7,3. 7,5 В на верхнем по схеме выводе резисторов R10, R 12, R4, R6. При необходимости следует подобрать резисторы R9, R3, R11, R5.

НАШ САЙТ РЕКОМЕНДУЕТ:

Активный пробник для схемы частотомера. Недвижимость для частотомера на Али Спресс. Анализ технического задания

Цифровые мультиметры моделей M830, M838, MV-63 и аналогичные широко распространенные; Радиолюбители используются для проверки и настройки различного радиоэлектронного оборудования. Но у таких устройств, конечно, есть недостатки и одним из самых существенных с точки зрения радиолюбителя является невозможность измерения напряжения радиочастотного диапазона.

Устранить этот недостаток поможет приставка к цифровому мультиметру, которая выполнена в виде высокочастотного щупа. Имеет достаточно большое входное сопротивление (около 50 кОм), небольшую емкость на входе (не более 1 пФ) и работает в диапазоне частот 0,1 … 200 МГц, а с понижением чувствительности — и до 500 МГц. . Вместе с мультиметром он позволяет измерять текущее напряжение в диапазоне от 5 … 10 мВ до 10 В (диапазон 60 … 65 дБ), что в большинстве случаев вполне достаточно для любительской практики.

Основной особенностью прибора является то, что результаты измерений снимаются не в вольтах или милливольтах, а в относительных единицах — дБв, то есть в децибелах относительно уровня напряжения 1 В., следует отметить, что относительные единицы измерения широко используются в измерительной технике, например, для измерения мощности — дБВт (относительно 1 Вт), DBMW или DBM (относительно 1 МВт), а для измерения напряжения — DBMKV (относительно 1 мкВ) или, в данном случае корпус, DBV (относительно 1 В).

Использование такой единицы измерения с предложенной приставкой имеет очевидные преимущества.Во-первых, нет необходимости переключать поддиапазоны измерения мультиметра, поскольку достаточно одного: прибор установлен на пределе 2 по постоянному напряжению. Во-вторых, становится очень просто определить коэффициент передачи четырехполюсника в децибелах, так как результат результата получается как разница между двумя значениями на входе и выходе этого квадольвера. В-третьих, намного удобнее будет измерять ширину полосы пропускания при различных уровнях спада: -3 дБ, -6 дБ, -40 дБ или других.К минусам можно отнести нераспространение такой единицы измерения, как DBV, но она достаточно удобна и к ней быстро привыкаешь. В табл. 1 показано соответствие между относительными единицами измерения уровня (DBV) и напряжениями в вольтах или милливольтах для нагрузки с сопротивлением 50 Ом.

Схема щуп-консоль представлена ​​на рис. 1. На специализированной микросхеме DA1 (корпус SOT23-5) собран входной усилитель с большим входным сопротивлением и малой входной емкостью.Эта микросхема представляет собой буферный усилитель с коэффициентом усиления, который можно установить в интервале 1 … 2, верхней граничной частотой около 200 МГц, большим входным сопротивлением (3 МОм на низкой частоте), низким выходным сопротивлением (6 Ом). и небольшая входная емкость (1 пФ). Кроме того, он имеет встроенную защиту от высокого напряжения на входе. Резистивный делитель R2R3 обеспечивает микросхему в режиме постоянного тока. Для увеличения входного сопротивления устройства на высокой частоте и возможности работы с входным напряжением до 10 на входе установлен резистор R1.

Логарифмический детектор выполнен на микросхеме DA2. Он преобразует высокочастотное входное напряжение в постоянное напряжение, пропорциональное напряжению входного сигнала. Закон преобразования логарифмический. Эта микросхема работает на высоких частотах до 900 МГц в диапазоне входных сигналов от -72 дБмВт до 16 дБмВт. На выходе 4 Da2 формируется постоянное напряжение, пропорциональное напряжению входного сигнала с 2 мВ / дБ. При этом гарантируется отклонение от закона в пределах ± 1 дБ во всем диапазоне входных напряжений.На микросхеме DA3 (корпус SOT23-5) собран стабилизатор напряжения, от которого питаются две первые микросхемы. Диод VD1 защищает прибор от неправильной полярности питающего напряжения.

Благодаря использованию малогабаритных деталей для поверхностного монтажа, размеры насадки-приставки были сделаны небольшими. Большинство деталей размещено на плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 115 мм и размерами 10 × 70 мм, эскиз которого представлен на рис. 2. На второй стороне дроссели и конденсаторы JC. , C11 размещены.Большая часть металлизации второй стороны используется как общий провод и соединяется через края и отверстия с общим проводом от края. Плата подключена к двухпроводному экранированному проводу мультиметра, напряжение питания также желательно подавать через экранированный кабель.

Для подключения к точкам контролируемого узла на входе устройства припаивается металлический зонд (XI), например швейная игла, и отрезок гибкой мягкой проволоки или малогабаритный зажим (X2 ) припаивается к общему проводу.Плату можно поместить в пластиковый корпус от маркера (см. Фото на рис. 3), в этом случае для уменьшения настила на плате над микросхемами DA1 DA2 необходимо установить экран из фольги.

В устройстве могут быть применены и другие детали: микросхему DA1 можно заменить на AD8079 или AU AD9631, AD849, но необходимо будет изменить топологию платы; Кроме того, будет необходимо употребление биполярной пищи. Интегральный стабилизатор DA3 можно заменить на 78L05 или аналогичный, в качестве защитного диода можно применить любой выпрямительный малогабаритный диод, полярные конденсаторы — танталовые для поверхностного монтажа, неполярные — К10-17В или аналогичные импортные.Постоянные резисторы — П1-12 и аналогичные импортные, устанавливаемые — 330Вт-3, ПОЗ3 или СПЗ-19, но в последнем случае размер платы придется увеличивать.

Установка осуществляется в следующей последовательности. Устройство подключено к ВЧ генератору с выходом, откалиброванным в DBV и загруженным до стандартной нагрузки, а выход — на вход мультиметра (предел измерения 2 В). Сигнал подается с частотой 20 … 30 МГц и уровнем от -30 дБВ до примерно дБВ.Изменяя выходное напряжение ВЧ-генератора в указанных пределах, управляйте выходным напряжением, и регулируемый резистор R6 настраивается на управление выходным сигналом 10 мВ / дБ. Затем подается сигнал с уровнем напряжения DBV и на резисторе R10 устанавливаются нулевые показания на мультиметре. Настройку необходимо повторить несколько раз. После этого нужно проверить показания в частотном диапазоне и входных напряжениях. В табл. 2 приведены показания авторской схемы устройства при подаче на вход сигнала напряжением 1 В в широком диапазоне частот.Как видно из этой таблицы, прибор можно успешно использовать на частоте 500 МГц, внося соответствующие корректировки в показания мультиметра. Подбор конденсатора С1 конденсатор Вы можете изменить нижнюю рабочую частоту устройства. Слишком низко делать это нежелательно, так как эффект низкочастотной подачи усилится. Для корректировки АЧХ на высоких частотах между выводом 4 микросхемы DA1 и общим проводом можно установить конденсатор с емкостью от нескольких единиц до нескольких десятков пикофарад.

Запитать консоль зонда можно от блока питания напряжением 8 … 20 В, потребляемый ток 12 … 15 мА. В этом случае мультиметр и зонд не должны быть связаны цепями поставок. Входные параметры. Зонд оценивался с помощью прибора для измерения индуктивности и качества индуктивности индуктора E4-11. На частоте 100 МГц качество катушки индуктивности измерялось с подключенным пробником и без него. Входное сопротивление 40… 45 кОм, входной контейнер 0,6-0,7 пФ.

ЛИТЕРАТУРА
1. Афоновский А., Кудреватый Е., Плешков Т. Мультиметр М-830В М-830В. — Радио, 2001, № 9, с. 25-27.
2. Нечаев И. Индикатор напряженности поля на микросхеме AD8307. — Радио. 2003, № 3, с. 64, 65.

И. Нечаев, Курск
Радио №11 2004.

Частотомеры — необходимые приборы для каждого радиолюбителя. Они позволяют измерять период следования и длительность пульса, а также другие важные показатели.Для повышения чувствительности частотомера потребуется специальный щуп, который можно купить на Алиэкспресс .

Выносной щуп для частотомера на Алиэкспресс: Каталог, фото

Как мы уже говорили, частотомер важен для каждого радиолюбителя. Сегодня большой популярностью пользуются устройства, собранные на микроконтроллерах. Их отличает относительная простота изготовления.

В зависимости от того, какой микроконтроллер используется, максимальная частота измерений может составлять от сотен килогерц до десятков мегагерц.Для стабильной работы на вход микроконтроллера должен подаваться сигнал с логическими уровнями, поэтому частотомер имеет усилитель входного сигнала на ОО или транзисторы или компаратор.

Для повышения чувствительности частотомера усилители и компараторы выполнены в виде специального выносного щупа. Приобрести данный аппарат можно и на Алиэкспресс и .

Входное активное свойство частотного ресурса для Али Спресс: Каталог, фото

Многие самодельные цифровые частотомеры имеют низкое входное сопротивление, большой входной контейнер и низкую чувствительность.Все эти факторы плохо влияют на точность измерения частоты. Чтобы таких проблем не возникало, требуется широкополосный входной пробник Aliexpress .

Это входной пробник с высокой чувствительностью и формирователем прямоугольных импульсов. Он отличается высоким входным сопротивлением и небольшой входной емкостью. Устройство сохраняет рабочее состояние от 2 Гц до 38 МГц. Это позволяет использовать его во многих ситуациях, когда другие устройства не справляются.

Недвижимость для частотомера на Алиэкспресс: Распродажа, Скидки, Доставка БЕСПЛАТНО

Бесплатная доставка также дает возможность хорошо сэкономить на покупках.Для просмотра товара, например, такого же щупа для частотомера, с бесплатной доставкой необходимо под поисковой строкой выбрать соответствующий фильтр:

Бесплатная доставка с Aliexpress

Недвижимость для частотомера на Алиэкспресс: Бестселлеры и магазины

На Aliexpress Представлено множество магазинов, где можно приобрести щуп для частотомера. Самые надежные из них.

Предлагается выносной зонд, расширяющий пределы измерения частотомера.Они делят частоту измеряемого сигнала на 100, имеют дифференциальные входы и, в одном варианте осуществления, такие же выходы. Во втором варианте вывод обычный, несимметричный. Напряжение питания — 5 В, потребляемый ток — 51 мА. Они построены на аналоговом компараторе ADCMP553 и делителях частоты MS12080 и KS193II.

На рис. 1 показана схема зонда с симметричным выходом. Измеряемый сигнал с входных контактов цепей C1R1 и C2R2 поступает на симметричный вход компаратора напряжения (DA1) ADCMP553, выполненного на полевых транзисторах, которые изолированы обратносмещенными диодами.Выводы 1 и 2 DA1 контролируются внутренней «цепочкой», позволяющей определять состояние выходов компаратора в желаемый момент. Когда на схеме показано соединение «Защелка», «Защелка» отключена.

Рис. 1. Симметричный выход

Как установлено экспериментально, чувствительность компаратора ADCMP553 зависит от синфазного напряжения смещения на его входах. которое поступает от внутреннего источника положительного напряжения.Если во входных цепях, соединяющих их общим проводом, нет резисторов R3 и R5, то напряжение на входах больше 3 В, и чувствительность компаратора понижается.Максимальная чувствительность достигается при напряжении смещения 1 … 1,15 В, которое задается подбором этих резисторов.

При сопротивлении, указанном на диаграмме, 150 кОм, входное сопротивление зонда составляет около 230 кОм. Разряд входного сигнала, при котором пробник стабильно работает в диапазоне частот от 1 МГц до 600 МГц, составляет не менее 0,3 В, 0,7 В на частоте 0,9 ГГц и 1 В на частоте 1,2 ГГц.

Максимальная рабочая частота компаратора ADCMP553, согласно техническому описанию в, — всего 800 МГц.Между его входами с помощью разъема X1 можно подключить резистор R4 сопротивлением 51 Ом. При этом входное сопротивление щупа уменьшается до 1 кОм, а полоса расширяется в сторону высоких частот. На частотах от 0,6 ГГц до 1 ГГц чувствительность — не хуже 0,3 В, на частоте 1,4 ГГц — 0,7 В, на частоте 1,55 ГГц — 1 В. Однако на частотах ниже 0,6 ГГц частотомер, К которому подключен зонд. связаны, завышают показания.

Резисторы R6 и R7 в цепях выходов компаратора (выводы 5 и 6) подключены к общему проводу.Их сопротивление составляет не 100 Ом, как рекомендовано, а 390 Ом, чтобы не допустить превышения допустимого выходного тока. Сопротивление нагрузки не превышено, так как входы первых входов делителя частоты подключены к выходам компаратора — микросхемы MC12080 (DD1), имеющей входное дифференциальное сопротивление менее 100 Ом.

Эксперименты показали, что этот делитель работает на частотах от 1 МГц до 1,6 ГГц, хотя в его документации область устойчивой работы простирается от 100 МГц до 1.1 ГГц. Управляющие входы SW1-SW3 делителя MC12080 подключены к плюсу мощности, который устанавливает его коэффициент деления равным 10. С выхода первого делителя на KS193II (DD2) вводится амплитуда сигнала 1,2 В с резкими перепадами. Вход микросхемы — второй делитель частоты на 10.

Плата щупа подключается к выходному разъему Х2 жгутом из четырех проводов длиной 80 см. Резистор R11 находится в непосредственной близости от контактов разъема. Разъем X2 предназначен для подключения к симметричному входу частотомера FC250 путем уточнения.Напряжение питания 5 В со стабилизатором напряжения, имеющимся в FC250, и на дифференциальных входах этого частотомера, модифицированных в соответствии с, с выходов делителя DD2 противофазный сигнал разряда 0,6 В.

Поскольку время прохождения входного импульсного импульса в частотомере FC250 составляет всего 0,1 с, без делителя его индикатор отображает значение частоты в десятках герц (если не учитывать десятичную позицию). С учетом деления частоты щупом 100 оно будет выражено в килогертах.

Чертеж рассматриваемого зонда изображен на рис. 2, а расположение деталей на нем — на рис. 3. Чертеж печатной платы Для разъема X2 и резистора R11 представлены на рис. 13 В. Платы изготовлены из стекловолокна толщиной 1,5 мм, покрытого фольгой с двух сторон (для платы зонда) или с одной. рука (для платы сопряжения). Края заряда зонда «припаяны» медным наконечником-проводом диаметром 0,5 мм, припаянным к фольге с обеих сторон платы.Из этого же провода изготовлены и припаяны к фольге показанные на рис. 3 перемычки. Входные контакты щупа выполнены из жесткой жесткой проволоки диаметром 0,75 мм.

Рис. 2. Чертеж платы датчика

Рис. 3. Расположение деталей на плате датчика

Резистор R4 — МЛТ-0,25. Его выводы перед переключением на контакты штекера разъема X1 следует обрезать до минимальной длины. Остальные резисторы и конденсаторы имеют размер 0805 или 1206 для поверхностного монтажа.Разъем X1 — это любая четырехконтактная пара вилки — розетка с шагом 2,54 мм, подключенная к одному ряду (например, CHU-4 и CWF-4), имеющая только крайние контактные пары, а среднюю удаленную. Вилка X2 — WF-4R. Корпус разъема приклеен к соответствующим зарядкам.

Под кожухами платы DA1 и DD1 перед их пайкой покройте лаком или тонким слоем термоклапана. КОНДАКТОР C8 и резистор R9 устанавливаются на плате во время процесса обнаружения.

Вставив штекер х2 с резистором R11 в соответствующий разъем частотомера, подбирается сопротивление резистора R9 до тех пор, пока счет микросхемы DD2 не остановится, после чего на плату монтируется конденсатор С8.Затем основная плата проверенного в действии щупа и плата разъема обезжириваются и покрываются влагозащитным лаком. Основная плата размещена в термоусаживаемой трубке диаметром 25 / 12,5 мм, а плата разъема Х2 — в такой же трубке диаметром 12,5 / 7 мм. Экранирование зонда не предусмотрено, это увеличило бы его входную емкость и снизило бы чувствительность. Внешний вид Private показан на фото рис. четыре.

Рис. 4. Внешний вид датчика

Для работы с частотомером, имеющим обычный асимметричный вход, был изготовлен второй вариант датчика, отличающийся только тем, что его выходные цепи выполнены по схеме, представленной на рис. Инжир.5. Этот зонд подключается к частотомеру с помощью жгута из трех проводов. Нагрузка (резистор R11) на конце провода «Out», подключенного к частотомеру, отсутствует. Уровни на выходе — TTL. Чертеж печатной платы этого зонда изображен на рис. 6. На ней расположены элементы в соответствии с рис. 7.

Рис. 5. Выходные цепи Skma

Рис. 6. Чертеж печатной платы второго варианта

Рис.7. Расположение элементов на плате

На рис. 8 показано измерение частоты гетеродина среднего радиомодуля, настроенного на радиостанцию, работающую на частоте 612 кГц. Измеренная частота гетеродина (1077 кГц) на 465 кГц (значение промежуточной частоты приемника) выше несущей частоты радиостанции.

Рис. 8. Измерение частоты гетеродина средней перетяжки радио

Рис.9. Декоммуникация

Частота источника сигнала, который создает вокруг себя достаточно мощное электромагнитное поле (например, трубка радиотелефона), ее можно измерить, не подключая к ней зонд, а включив его входные выводы на антенну. полуволновой вибратор. На рис. 9 Это делается с помощью зажимов типа «крокодил». Рабочая частота передатчика телефонной трубки — 927076 кГц.

Литература

1. Высокоскоростные компараторы PECL / LVPECL с однополярным питанием ADCMP551 / ADCMP552 / ADCMP553.- URL: http: //www.analog. com / media / en / Technical-documentation / data-sheet / adcmp551_552_553.pdf (27.02.17).

2. MC12080 Предделитель частоты 1,1 ГГц. — URL: http://www.nxp.com/assets/documents/ DATA / EN / DATA-SHEETS / MC12080.pdf (27.02.17).

3. Паншин А. Предварительный усилитель-формирователь для частотомера FC250. — Радио, 2015, №2, с. 18-20.

4. Паншин А. Частотомер Focus FC250. — Радио, 2016, № 3, с. 23, 24.

Дата публикации: 23.06.20112017

Отзывы читателей

• Паншин А.В. / 30.07.2017 — 20:21
  Текст статьи неточен: 3-й абзац после рис.1. Написано «Частотомер, к которому подключен зонд, завышен». Вы должны прочитать: «Частотомер, к которому подключен датчик к подключенному к нему R4, превышает статический».

Активная недвижимость

Активные датчики с небольшой входной емкостью. И. Шиянов.

________________________________________________________________________

http: // NoWradio.***** / приборы% 20длы% 20настройки% 20кв-укв% 20Аппаратуры. Htm.

http: // ***** / forum / download / file. php? id = 16793.

Установка радиоприемников часто требует поверки гомометров. Измерения параметров по генерируемому ими высокочастотному напряжению. К сожалению, напрямую с помощью ВЧ-осциллографа или милливольтметра это сделать сложно. Очень большое влияние на работу микромобитного генератора (гетеродина) оказывает входная емкость устройства, входное сопротивление.Например, вход популярного осциллографа С1-65 емкостью 30 пФ и сопротивлением 1 МОм может не только исказить результаты измерения, но даже нарушить генерацию гетеродина. А еще есть коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Конечно, можно подключить вход через конденсатор 1 ПФ, но это может очень сильно исказить результат измерения (уровень ВЧ-напряжения, достигшего входа измерительного прибора, может быть в 100 и более раз заниженным). Лучше всего использовать активный пробник, который представляет собой повторитель источника на высокочастотном полевом транзисторе с входной емкостью менее 1 пФ и входным сопротивлением более 10 МОм при выходном сопротивлении 50 Ом.Такой зонд, выполненный в виде отдельного экранированного бокса, может располагаться в непосредственной близости от точки измерения, соединять с ним кратчайшие проводники, полностью исключая влияние волнового сопротивления прибора, емкости прибора и емкости прибора. входное сопротивление кабеля к результату измерения. Причем измерительный прибор может располагаться на значительном расстоянии от точки измерения (можно использовать очень длинный соединительный кабель).

Принципиальная схема активного пробника на полевом транзисторе BF998 показана на рисунке.На схеме транзистор показан в корпусе для понимания его платы. Входная емкость зонда составляет примерно 0,7 пФ, она образована тремя последовательными конденсаторами с С1-С3. Входное сопротивление 10 мега. Измеренное высокочастотное напряжение поступает на первую заслонку транзистора. Напряжение смещения на этом затворе равно половине напряжения питания и создается резистивным делителем R2-R3. На затвор смещение напряжения подается через резистор R1 сопротивлением 10 МОм.Входная емкость транзистора BF998 составляет 2,1 пФ, поэтому полученное в результате измерения напряжение необходимо умножить на 3. Нагрузка — резистор R4, его сопротивление должно быть таким, как волновое сопротивление кабеля. Зонд работает в диапазоне частот от 100 кГц до 1 ГГц с неравномерностью коэффициента напряжения не более 7,5 дБ. На частотах более 1 ГГц погрешность существенно возрастает. Источником питания служит сетевой адаптер от телегрора приставки типа «Денди» (выходное постоянное нестабильное напряжение 8-11В) напряжение стабилизируется на уровне 5В интегрального стабилизатора А1.Диод VD1 служит для защиты от ошибочного некорректного подключения Источника. Больным щупом можно подавать от лабораторного источника с напряжением 8 … 20В. Конструктивно зонд выполнен в экранированном корпусе неисправного полноприводного тюнера телевизора LG, установка печатного тома осуществляется на разобранной плате этого тюнера. Установка первой заслонки полевого транзистора на конденсаторы R1 и C1-C3 должна производиться «на воздухе», чтобы исключить влияние емкости печатной платы и экранированного корпуса на входную цепь.Вход — два монтажных провода длиной не более 10 см. Провод, подключенный к C1, не должен контактировать с изоляцией с платой или корпусом.

Для питания 5в лучше использовать BF. 1005 или BF. 1012 S. Есть самолет.

Радиоконструктор № 12 2007

Осциллограф с активным пробником

Журнал «Радио», № 6, 1999 г.

http: // www.***** / Литература / Радио / 199906 / P28_29.html

Широкополосные усилители с высоким входным сопротивлением, малым входным резервуаром и низким выходным сопротивлением используются в различных устройствах. Одно из приложений — входные пробники для осциллографов и другого измерительного оборудования. Как показано в этой статье, современные компании Analog Device позволяют решить эту задачу простыми средствами.

является одним из самых универсальных устройств, позволяющих измерять самые разные параметры электрического сигнала, а зачастую и существенно упростить процедуру работы электронных устройств.В некоторых случаях это просто необходимо. Однако многие знакомые ситуации при подключении осциллографа к настраиваемому устройству приводят к нарушению его режимов. В первую очередь используются емкость и сопротивление входа осциллографа и его соединительного кабеля.

Большинство осциллографов, используемых радиолюбителями, имеют высокое входное сопротивление (1 МОм) и входные емкости 5 … 20 пФ. В сочетании с соединительным экранированным входным кабелем длиной около метра общая емкость увеличивается до 100 пФ и более.Для устройств, работающих на частотах выше 100 кГц, такой контейнер может существенно повлиять на результаты измерений.

Для устранения этого недостатка радиолюбители используют неэкранированный провод (если уровень сигнала достаточно большой) или специальный активный пробник, в состав которого входит усилитель с большим входным сопротивлением, выполненный, как правило, на полевых транзисторах. Использование такого зонда значительно снижает значение емкости в устройстве. Однако недостатками некоторых из них является низкий коэффициент передачи или наличие выходного сигнала сдвига уровня, что затрудняет измерение постоянного напряжения.Кроме того, они имеют узкий рабочий диапазон частот (до 5 МГц), что также ограничивает их использование и требует коротких соединительных кабелей. Некоторые лучшие параметры имеют щуп, описанный в. Следует отметить, что все эти пробники могут эффективно работать с осциллографами, имеющими высокое входное сопротивление.

В настоящее время широкополосные осциллографы все чаще распространяются на диапазоны 100 МГц и выше, имеющие низкое входное сопротивление — 50 Ом, поэтому их подключение к регулируемому устройству часто становится практически невозможным.Не все они укомплектованы активными делами, а использование резистивных делителей приводит к заметному снижению чувствительности.

, описание которого предлагается вниманию читателей, лишен этих недостатков. Работает с различными осциллографами, входное сопротивление которых может быть низким — 50 Ом или высоким — до 1 МОм, имеет диапазон рабочих частот 0 … 80 МГц и достаточно высокое входное сопротивление по низким частотам — 100 Ом. com. Его коэффициент передачи равен 1 или 10, т.е.е. он не только не ослабляет, но и усиливает сигнал. Его незначительные размеры можно отнести к достоинствам зонда.

Таких параметров удалось достичь за счет использования современных высокоскоростных ОУ компании Analog Devices. В частности, в этом пробнике используется AU AD812An (Chip — Dip — 180r Platan — 190r), который имеет следующие основные характеристики:

Верхняя рабочая частота — не менее 100 МГц; Входное сопротивление — 15 МОм при входной емкости 1,7 пФ; Входное напряжение — до + 13.Гц), защита от К3 (ток ограничен до 100 мА), рассеянная при малом корпусе мощность Сладдена большая — 1 Вт. К этому следует добавить, что цена микросхемы, содержащей два ОУ с такими параметрами, относительно невысока (3 доллара США). … 4).

Схема активного зонда представлена ​​на рис. 1. В основном она соответствует стандартной схеме включения ОУ. Коэффициент CU изменяется переключением элементов цепи SA1 обратной связи И имеет два значения: 1 и 10. Переключатель SA2 выбирает режим работы: с «замкнутым» входом при включении конденсатора С1 и постоянной составляющей входа. не проходит, или с «открытым» входом при прохождении.

Зарядные устройства «href =» / text / category / zaryadnie_ustrojstva / «REL =» BOOKMARK «> Блок питания с выходным напряжением% 12 … 15 В. Следует отметить, что ток, потребляемый при отсутствии сигнала составляет 10 … 15 мА, при работе на низковольтную нагрузку при подаче сигнала ток может возрасти до 100 мА.

Литература

1. Гришин А. Пробник активный для осциллографа. — Радио, 1988, №12, с. 45.

2. Иванов Б. Осциллограф — ваш помощник (активный дипстайзер). — Радио, 1989, №11, с. 80.

3. Турчинский Д. Активный пробник к осциллографу. — Радио, 1998, №6, с. 38.

Осциллографический ВЧ-зонд с щ = 0,5 ПФ

http: // www. ***** / OT07_19.htm.

При осциллографических измерениях в высокочастотных устройствах входной контейнер делителя может вносить существенные искажения в регулируемый узел (например, при подключении пробника к цепи ВЧ-генератора и т. Д.)). Делители с коэффициентом 1: 1 имеют входную емкость порядка 100 пФ и более (емкость кабеля плюс входная емкость осциллографа), что существенно ограничивает их частотный диапазон. При этом стандартные пассивные делители 1:10 с входной емкостью 12-17 пФ снижают чувствительность осциллографа до 50 мВ на деление (при максимальной входной чувствительности до 5 мВ / деление, характерной для большинства промышленных осциллографов), а также иметь слишком много всего. Большой входной контейнер для проведения измерений в РЧ-цепях, где цепные контейнеры могут иметь одинаковое значение.

Эта проблема решается использованием для измерения специальных активных зондов, изготовленных для этой цели (например, Tektronix). Однако эти устройства довольно сложно найти по цене (от 150 долларов и выше), сопоставимой с ценой хорошего б / у осциллографа. В то же время не представляет большой трудности самостоятельно изготовить простой активный осциллографический пробник с небольшим входным контейнером, сделанный автором.

Пробник осциллографический активный предназначен для измерения переменных напряжений в низковольтных ВЧ схемах и имеет следующие характеристики:

Диапазон измеряемых амплитудных значений сигнала — от 10 мВ до 10 В Частотная характеристика — линейная от 10 кГц до 100 МГц при слабом сигнальном выходном сигнале — инвертированная, с коэффициентом деления 1: 2 Питание — 12 вольт (4 * CR2025) или входной контейнер внешнего источника — 0.5 PF (0,25 PF с внешним делителем 1:10) Входное сопротивление — 100 кОм Потребляемый ток — 10 мА Размеры 60 x 33 x 16 мм

Внешний вид изготовленного устройства показан на фото.

Конструкция прибора

Принципиальная схема датчика показана на рисунке. Устройство собрано на трех малошумящих СВЧ-транзисторах 2SC3356 с граничной частотой 7 ГГц. Коэффициент усиления по напряжению составляет около 23 дБ. Выходной эмиттерный повторитель служит дополнительным отводом усилителя от нагрузки и может быть исключен, если пробник будет использоваться с тем же осциллографом.Цепочка из светодиода, 9 вольт и резистора стабилизации служит индикатором питания и индикатором порога заряда батареи. Напряжение питания 12 вольт необходимо и достаточно, чтобы получить на выходе прибора максимальное значение амплитуды измеряемого сигнала до 5 вольт, и тем самым обеспечить максимальный динамический диапазон до 50 дБ при измерении с настройкой коэффициента отклонения в диапазоне от 5 мВ до деления (чувствительность большинства осциллографов).

https://pandia.ru/text/79/067/images/image004_5.jpg «ширина =» 750 «высота =» 373 src = «>

Заработная плата

Для получения желаемого результата этот этап работы должен быть очень тщательным.

После сборки усилителя необходимо в первую очередь точно установить его рабочую точку, подобрав резистор на 120 км, чтобы получить максимальную амплитуду неискаженного сигнала на выходе. На этой схеме и с элементами свежего питания этот режим достигается при установке постоянного напряжения от +5.От 2 до +5,3 вольт на эмиттере второго транзистора. Рабочая точка второго эмиттерного повторителя не требует настройки с указанными номинальными резисторами. Далее вам обязательно следует выбрать значение нижнего резистора (в данном случае 20 кОм) входного делителя, чтобы получить желаемый масштаб (1: 2) передачи сигнала между входом и выходом устройства при относительно низкая частота (около 100 кГц). Обратите внимание, что входной импеданс усилителя при указанных номинальных характеристиках составляет около 5 кОм (на той же частоте), так что при отсутствии указанного резистора коэффициент передачи устройства будет выше, чем требуемый, примерно на 3 дБ ( значение затухания входного сигнала равно (105/5) = 26 Дб, при этом суммарный коэффициент усиления схемы равен 23 дБ, а требуемый коэффициент передачи всего устройства должен быть равен 0.5, то есть минус 6 дБ). Выбор компенсирующих емкостей (0,5 пФ параллельно резистору на 100 км и подстроечный конденсатор в нижней ветви входного делителя) осуществляется путем сравнения коэффициента передачи на двух частотах, например, 1 МГц и 30 МГц, и подбор емкостей до получения желаемого постоянного коэффициента передачи устройства. Далее проводится финальная проверка на верхней рабочей частоте, если у радиолюбителя есть такая возможность.В заключение проверяется реальная емкость подвесного пробика (например, подключение его к контуру с известными параметрами рабочего генератора и контроль изменения выходной частоты в цифровой частоте или приемнике). При правильной конструкции прибора оно не должно существенно отличаться от значения, указанного на схеме (общий входной контейнер в пробнике, изготовленном автором, измеренный на частоте 20 МГц, составил 0,505 пФ).

Примечания

Данный пробион создан автором для измерения цепочек синусоидальных ВЧ сигналов в контурах генераторов и усилительных каскадов транзисторных схем и в целом решает поставленную задачу.Именно по этой причине заданное соотношение между всеми основными параметрами прибора — его частотным диапазоном, высокой чувствительностью, достаточно большим входным сопротивлением и минимально возможной емкостью ввода счетчика, а также малым потреблением тока. , был выбран в пробе. Радиотехника — это всегда компромисс с предельными значениями параметров, указанными разработчиком.

Активный масляный щуп для C1-94.

http: // ***** / измерения / 369-три-приставки-к-с1-94.html

Алюминий «HREF =» / «REL =» BOOKMARK «> Алюминиевая поваренная книга из-под валидола. С осциллографом щуп подключают к любому высокочастотному экранированному кабелю, желательно небольшого диаметра.

При регулировке щупа Для обеспечения указанного на схеме режима работы транзистора VT2 сначала выбирается (при необходимости) резистор R1.Коэффициент передачи задается подбором резистора R4, а верхняя граница полосы пропускания — подбором конденсатора С4.Нижний предел полосы пропускания зависит от емкости конденсатора C1.

Желательно проверить амплитудно-частотную характеристику зонда. Если будет обнаружено повышение частот, соответствующих верхней границе полосы пропускания, вам необходимо будет включить последовательно конденсаторный резистор C4 30

Взято отсюда: http: // www. ***** / lcmeter3.htm.

Частотомер, контейнер и измеритель индуктивности — FCL-метр

На транзисторе VT1 собран сигнал частотомера F1.Схема не имеет особенностей, за исключением резистора R8 (100 Ом), необходимого для питания удаленного усилителя с небольшим входным контейнером, что во многих отношениях расширяет возможности прибора. Его схема показана на рис. . 2. .

При использовании устройства без внешнего усилителя необходимо помнить, что его вход находится под напряжением 5 вольт, и поэтому необходимо разрядить конденсатор в сигнальной цепи.

F2 частотный конструктор F2 собран по типовой для большинства подобных прескрипторов схеме, введены только ограничительные диоды VD3, VD4.Следует отметить, что при отсутствии сигнала претендент самовозбуждается на частотах порядка 800-850 МГц, что характерно для высокочастотных делителей. Самовозбуждение исчезает при подаче сигнала от источника с входным сопротивлением, близким к 50 Ом. Сигнал с усилителя и предследовательности поступает на DD2.

Выносной пробник к осциллографу.

http: // forum. / показатель. php? Showtopic = 13268 & ST = 440

На рис.3 представлена ​​принципиальная схема Повторителя напряжения, выполненного в виде электронного пробника к осциллографу. Схема повторителя содержит четыре транзистора. Согласованная пара полевых транзисторов VT1, VT2 с N-каналом работает в дифференциальном каскаде, транзистор VT3 является источником тока для указанного каскада, а транзистор VT4 включен в схему усилителя напряжения с общим эмиттером.

Устройство работает следующим образом. Входной сигнал поступает на затвор транзистора VT1.Напряжение, усиленное полевым транзистором VT1, поступает в базу данных транзисторов VT4. Напряжение повторителя снимается с коллектора Нагрузка — резистор R10. Одновременно выходное напряжение подается на Вторую дифференциальную пару транзисторов VT1, VT2. Глубокая отрицательная обратная связь и большое дифференциальное сопротивление источника тока обеспечивают коэффициент прохождения реагента, близкий к единице. Выбор токоприемника VT4 (около 4 мА) снижает нелинейность повторителя в области высоких частот.Температурная стабильность устройства обеспечивается глубокой отрицательной обратной связью и введением источника тока на транзисторе VT3.

Основные характеристики повторителя напряжения представлены на рис. 4. Кривые 1-4 показывают амплитудно-частотную характеристику устройства для различных значений нагрузочной способности. При увеличении емкости с 15 до 100 пФ полоса пропускания ретранслятора, измеренная на уровне 3 дБ, сужается с 25 до 10 МГц. Указанная выше допустимая нагрузка складывается из емкости кабеля и входного контейнера осциллографа.

Рис. 3. Вариант схемы повторителя напряжения — пробник к осциллографу

Следует иметь в виду, что современные радиочастотные кабели с полиэтиленовой изоляцией имеют емкость цепи, увеличивающуюся с уменьшением волнового сопротивления. Так, например, типовое значение кабеля кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом равно … 125 ПФ, с волновым сопротивлением 75 Ом — в диапазоне 60 … 80 ПФ. У высокопрочных кабелей и кабелей с полуиспользуемой изоляцией допустимая нагрузка может быть ниже, но она относительно увеличивается.

https: // pandia.ru / text / 79/067 / images / image011_6.gif «Alt =» (! Lang: 589×432, 6,8kb — 589×432, 6,8Kb «>!}

Высокочастотные пробники — электронные проекты для развлечения

Где-то на этих страницах я писал, что когда дело доходит до RF, только мертвый зонд — хороший зонд. Я все еще серьезно. Старый добрый подход с наконечником и зажимом из кожи аллигатора просто бесполезен выше прибл. 100 МГц. Импеданс вашего пробника (например, 10 пФ для пассивного пробника Keysight на 500 МГц) плюс индуктивность заземления будут искажать ваш быстрый сигнал с наносекундным нарастанием до такой степени, что измерения превращаются в догадки.Планируется то, что действительно необходимо для РЧ или субнаносекундной коммутации, согласованные по импедансу точки ответвления в вашей цепи, где вы можете подключить канал осциллографа 50 Ом, а затем посмотреть, что происходит, без нагрузки, расстройки или даже отключения цепи, которую вы хотите измерить.

Индустрия измерительного оборудования хотела бы, чтобы продала вам пробники, рассчитанные на частоту до нескольких ГГц и стоящие целое состояние (несколько тысяч евро). Пробник с частотой 2 ГГц может иметь, скажем, емкостную нагрузку 0,5 пФ и диапазон напряжений всего несколько вольт, чем быстрее, тем меньше.На частоте 2 ГГц 0,5 пФ составляют около 160 Ом нагрузки. А теперь представьте, что вы касаетесь чего-то в этом роде точки с высоким импедансом, или частью фильтра, или осциллятора — просто забудьте об этом. На мой взгляд, подобные пробники предназначены только для цифрового использования или, в лучшем случае, для схем с низким импедансом, где точность уровня или ухудшение времени нарастания не важны. Когда вы смотрите на геометрию наконечников этих пробников, у меня возникают крайние сомнения в воспроизводимости и точности измерений, полученных в диапазонах частот ГГц.Возможно, я слишком консервативен, но, на мой взгляд, просто нет Precision RF измерений с использованием зондов (*).

Итак, что, если вы хотите измерить некоторую точку в цепи, которая не может быть подключена к выходу 50 Ом? Скажем, вы хотите увидеть центральную точку моста варакторного усилителя, как бы вы это сделали? (Допускаю, что это крайний случай).

Что-то вроде этого понадобится:

• Входное сопротивление: 0,3 пФ или даже меньше (это, вероятно, очень сложно сделать)
• Диапазон частот от 100 кГц до нескольких 100 МГц, по возможности до 1 ГГц
• Диапазон напряжения до 5Vpp
• Подходит для пайки (или как еще можно сохранить низкую емкость связи?) С очень короткими выводами.Никаких зажимов или прочего неопределенного импеданса.
• ок. Ослабление мощности на 20 дБ. Это неважно, так как позже его можно будет откалибровать.

Простая математика показывает, что нет никакого возможного решения для чисто пассивного пробника. Даже если мы разделим 1: 100, мы получим 30 пФ общей емкости, включая кабель и вход осциллографа (10 пФ). Для 1:10 ситуация еще более безвыходная. Остается активный зонд со всеми его проблемами, как и

• нам теперь нужен блок питания зонда
Активные пробники
• имеют чувствительные входы на полевых транзисторах и ограниченный диапазон напряжений.
• нам нужен ровный амплитудный отклик без возмущающих резонансов (+/- 1 дБ, если возможно)
Групповая задержка
• также должна быть как можно более плоской.

Звучит весело, не правда ли? Вы также можете назвать это вызовом .

Датчики на полевых транзисторах DIY

Тема доморощенных активных зондов подробно обсуждалась в сети. Я нашел два весьма поучительных источника: один был статьей Elektor, в которой использовался MOSFET с двойным затвором BF998, а другой был дипломной работой бакалавра студента, мистера Ф.Хиршбюхлер в Техническом университете Вены, Австрия. Кроме того, руководства по обслуживанию коммерческих (Keysight, Tektronix, Rohde & Schwarz) пробников весьма поучительны, хотя быстро становится ясно, что их конструкцию будет сложно реализовать в домашних условиях из-за большого количества специальных и точных электронных и механических деталей.

Итак, что теперь? Это требует творческого подхода, который решает проблему прагматично. Моя первая попытка заключалась в следующем:

Конструкция, состоящая из двух частей, с небольшим впаянным буфером, преобразующим сигнал в 50 Ом, с входным сопротивлением 0.3 пФ (только соединение по переменному току). Эта деталь должна уместиться на печатной плате размером 1,5 × 3,5 см. Из этого зонда торчат два коротких штифта; один — вход сигнала, другой — заземление. Сзади у нас есть гнездо SMA и один провод для питания.

Вторая часть обеспечивает мощность пробника, а также выравнивает и усиливает сигнал, поэтому мы получаем плоскую частотную характеристику и определенный масштабный коэффициент, скажем, 10x. Эта часть может быть основана на MMIC. Эта часть размещена в алюминиевом корпусе и использует разъемы SMA для сигнала и разъем BNC для питания.

Две части датчика соединяются отрезком гибкого кабеля RG174 длиной 20 см с помощью разъемов SMA. Затухание кабеля калибруется второй коробкой.

Здесь вы можете увидеть схему конструкции BF960:

… и моделирование:

То же самое для разновидностей SMD, используя BF998:

и моделирование:

Некоторые предостережения: модели SPICE не очень точны в отношении паразитных компонентов цепи, таких как индуктивность выводов, паразитные емкости и так далее.Я ожидаю, что обе модели немного оптимистичны, а схема SMD ближе к реальности.

Печатные платы датчика на полевых транзисторах, которые я впервые попробовал, можно увидеть здесь, один раз для конструкции с сквозным отверстием с использованием BF960 здесь:

Версия со сквозным отверстием работает, но только ниже 1 ГГц и с прибл. Емкость 3 пФ из-за паразитных помех. Другой дизайн SMD с использованием BF998 находится здесь:

SMD работает ожидаемо лучше, прибл. Емкость 1,3 пФ, если вырезать печатную плату вокруг монтажного штифта справа.Колпачок компенсации не был установлен, и оголенный FR4 на черных частях справа был полностью срезан. Соединительный колпачок здесь представляет собой всего лишь кусок дорожки печатной платы размером 2×2 мм, перекрывающийся сверху и снизу.

Дальнейшая работа была продолжена только с SMD версией. Строительство SMD DIY — ненавижу, но здесь это неизбежно для хорошей производительности, так что выбора нет.

Первые результаты, проверка работоспособности зонда

Единственным инструментом, который может проверить такой зонд, является ВАЦ. Поскольку вход датчика не является стандартным разъемом, который мы можем измерить с помощью калибровочного набора, нам, , необходимо накатать калибровочный набор для такого датчика.Этому набору не требуется производительность S11 40 дБ, ему действительно нужна реалистичная среда, приближенная к реальной среде, в которой будет использоваться зонд. Идея здесь состоит в том, чтобы создать печатную плату с разъемом SMA с разомкнутым, коротким замыканием и нагрузкой, а затем адаптер, выглядящий так же, как разомкнутый, но теперь зонд на месте. Если нам повезет, ВАЦ покажет нам около 0,3 пФ емкости связи (плюс, боюсь, некоторые паразиты) и, надеюсь, ровный отклик S21.

Схема измерения выглядит так:

Вы можете увидеть зонд на полевом транзисторе, впаянный в мой самодельный калибратор, имитирующий реалистичную ситуацию в исследовании жизни, т.е.е., зондирование от дорожки на печатной плате. Калибратор, как обычно, имеет обрыв, короткое замыкание и нагрузку, а также дополнительную точку посадки для зонда на полевых транзисторах вместо открытого. Что интересно, так это входная емкость (измеренная на диаграмме Смита) плюс S21 на выходе пробника полевого транзистора. Оба можно увидеть здесь:

S21 выглядит шатко, но все происходит в пределах прибл. 1 дБ до 1,3 ГГц, что совсем неплохо! Входная емкость там 1,8 пФ (играет роль обратная связь), на низких частотах — ок.1,3 пФ.

Печатную плату калибратора можно увидеть здесь (все построено на 1,5 мм FR4):

Следующие шаги

Следующим шагом будет преобразование всего этого в приличного экранированного мальчика, НЕ добавляющего слишком много паразитных емкостей, которые у нас уже есть, и дальнейшая оптимизация печатной платы для еще меньших входных емкостей.

, апрель 2018 г .: Хорошо, второй раунд уже начался. То, что произошло, было оптимизированной печатной платой SMD с большими вырезами, без компенсационного колпачка, стабилизирующим электролитическим колпачком, антиидиотским диодом, индуктором SMD вместо проволочной петли, обеспечивающей более тонкую фильтрацию на выходе.Потрясающий дизайн, включая мою ужасную ручную пайку SMD (вас предупреждали), можно увидеть ниже:

По производительности дела обстоят следующим образом:

Для домашнего пивоварения за пеннисток это довольно круто. Индуктор SMD был 10 нГн.

• Частотная характеристика (с фильтрами нижних частот на выходе) составляет от 200 кГц до 1,2 ГГц, с прибл. 19,5 +/- 0,5 дБ потери мощности.
• P1dB пока не может быть измерен. Оно должно быть выше 20 дБм, потому что внизу все абсолютно плоское.
• IP3 составляет 10 дБм на выходе, практически независимо от частоты. Это было измерено с использованием векторного генератора сигналов (Keysight N5172B EXG) с парой сигналов IQ 90 ° 1 кГц при полной амплитуде. На входе это означает, что у нас IP3 30 дБм.
• Допуск по амплитуде: Когда вы смотрите на печатную плату, наша входная крышка представляет собой довольно небольшую область перекрывающихся дорожек печатной платы с обеих сторон печатной платы. У BF998 есть защитные диоды, поэтому я предполагаю, что несколько 10 В не должны вызвать повреждений. А теперь (лучше не делайте этого) попробуйте это со своим промышленным датчиком!
• Входная емкость ВАЦ составляет около 1.4 пФ. В зависимости от светильников паразитная емкость разомкнутой линии составляет ок. 0,7 пФ, что дает оценку еще 0,7 пФ для самой емкости пробника.
• Я построил 4 зонда; все они находятся в диапазоне ок. 1 дБ до 1 ГГц. Кажется, что повторяемость — не проблема.

Сразу скажу, результаты мне нравятся. Теперь мне нужно красиво упаковать это, чтобы им было легко пользоваться. Может быть, устройство с батарейным питанием — хорошая идея. Я больше не был уверен, что сама впаиваемая головка нуждается в упаковке, потому что новая печатная плата гораздо менее чувствительна к окружающей среде.Другой идеей был бы усилитель на основе MMIC, который можно было бы настроить на точное значение усиления.

Улучшенная версия 1.2

Не имея других идей, я уменьшил печатную плату, добавил защитный диод и электролитический колпачок на задней стороне печатной платы, а также использовал два SMD 2.2 пФ и 10 нГн индуктивность SMD в выходном фильтре Pi. Печатная плата выглядит так:

Пайка вручную стала еще более сложной задачей; Я попробовал все контактные площадки приклеить припоем, сложить компоненты и разогреть на разогретой пластине.Это сработало, только одну ножку BF998 пришлось перепаять вручную.

Характеристики несколько улучшились, вероятно, из-за более коротких проводов на входе. Теперь у нас есть 3 дБ угол ок. 1,4 ГГц, при всех колебаниях не более 1 дБ вверх и вниз.

Для механической защиты использовал термоусадочную трубку. Еще он скрывает мою ужасную пайку от глаз потрясенных пользователей :). Как ни странно, он также улучшил АЧХ:

До 1,2 ГГц у нас 19,4 +/- 0.5 дБ, до 1,6 ГГц мы остаемся в пределах +/- 1 дБ, а точка 3 дБ находится на частоте 1,7 ГГц. Общая стоимость этого чуда домашнего пивоварения составляет менее 5 евро.

Советы по правильному использованию пробника с полевым транзистором 1 ГГц

Несколько советов по правильному использованию этого зонда, я думаю:

• Это не зажимной или нажимной датчик, даже если такое применение возможно. Если вы хотите, чтобы частотная характеристика была такой же хорошей, как показано выше, пробник должен быть впаян в с максимальным размером прибл.Длина провода 5 мм, лучше даже меньше.
• Не забывайте, это датчик переменного тока с нижним пределом частоты ок. 200 кГц.
• Размер щупа примерно 1:10, как и у многих пассивных пробников.
• Датчик работает линейно до входных уровней прибл. 20 дБм.
• Пробник может выдерживать уровни входного постоянного тока не менее 100 В постоянного тока из-за уловки печатной платы, используемой на входе.
• Еще одно предупреждение: характеристики датчика во многом зависят от того, как он подключен к измеряемой цепи.Даже нагрузка менее 1 пФ составляет всего несколько сотен Ом на высоких частотах, каждый миллиметр длины провода меняет частотную характеристику. Выходной сигнал любого «незапланированного» доступа к пробнику намного менее точен, чем контрольные порты с согласованным импедансом, правильно спроектированные в высокоскоростной цепи. Щупы для качественных измерений только . Все, что выше 10-20%, — просто удача.

Я пока не использовал щит, потому что новая печатная плата оказалась достаточно устойчивой к изменениям параметров, исходящим от окружающих объектов.Экран добавил бы немного размера плюс паразитная емкость, так что я думаю, что мы можем обойтись без первой попытки.

У моего пробника на полевых транзисторах теперь «очень модный» корпус, так что никому не нужно смотреть на мою ужасную пайку SMD. Теперь это выглядит так:

… и самая последняя печатная плата (V1.3) находится здесь:

Пунктирные зеленые области в нижнем левом углу — это области настройки емкости связи. Файл ExpressPcb можно скачать здесь:
FETProbeSMDV3R

Этот пробник может питаться от портов моего прицела Keysight.Я сделал для него адаптер AutoProbe. Он должен работать со всеми прицелами, оснащенными AutoProbe I. (серии 3000 и выше).

Подробнее здесь:

Щелкните здесь, чтобы просмотреть некоторую информацию об использовании интерфейса Keysight AutoProbe в ваших собственных проектах…

Следующие шаги

Подумайте о версии с подключением по постоянному току.

(*) Исключение составляют межфланцевые зонды, откалиброванные по ВАЦ, с очень четко определенной геометрией и калибровкой OSL. Они сильно отличаются от мобильных зондов, о которых я говорил.Однако проблема импеданса также не будет решена с помощью пластинчатых зондов.

Как это:

Like Loading …

Основы активных и дифференциальных пробников осциллографов

Наиболее часто используемые пробники осциллографов — это пассивные пробники с ослаблением 10: 1. Это уместно, когда частота исследуемого сигнала меньше 600 МГц. Согласование импеданса между наконечником пробника и входным портом канала имеет решающее значение. Несовпадение приводит к отражениям, столкновениям и потере данных.В диапазоне от постоянного до среднего мегагерца импеданс состоит в основном из сопротивления, но с ростом частоты емкостное и индуктивное реактивное сопротивление играют все более заметную роль в ослаблении сигнала.

Пассивный пробник 10: 1 предлагает меньшую полосу пропускания и вызывает большую емкостную нагрузку, чем активный пробник. Индуктивная нагрузка, также более тяжелая в пассивном пробнике, может быть частично уменьшена за счет использования более короткого заземляющего заземляющего провода и сохранения его как можно более прямым. (Даже частичный виток на высокой частоте, по сути, является катушкой с неполным витком.) Точно так же активный пробник может выдерживать более длинный заземляющий провод, где это необходимо. Пассивные пробники, как правило, подходят для отладки и устранения неисправностей многих схем. Но на частоте 600 МГц и выше может потребоваться, в зависимости от степени точности, требуемой приложением, получить гораздо более дорогой активный пробник.

Активным пробникам удается практически исключить реактивную нагрузку исследуемой цепи с помощью небольшого твердотельного усилителя в корпусе пробника, примыкающем к наконечнику.Устройство имеет высокий входной импеданс из-за технологии изолированного затвора. Практически не потребляя тока, он не оказывает заметного влияния на исследуемую цепь.

Активные пробники дороже. Активный пробник Keysight N2795A с частотой 1 ГГц стоит 1111 долларов. Стоимость активного пробника Keysight 2 ГГц N2796A составляет 2253 доллара. Оба имеют входное сопротивление 1 МОм, 1 пФ и динамический диапазон от 0 до ± 8 В.

С практической точки зрения, основное различие между активными и пассивными пробниками состоит в том, что для активных пробников требуется питание, будь то внутренняя батарея или внешний источник питания постоянного тока.

В активном корпусе зонда есть дополнительные компоненты. Помимо усиления, существует фильтрация сигнала, а также возможность различной степени автоматизации между пробником и осциллографом. Когда вы подключаете разъем кабеля активного пробника к входному порту аналогового канала, осциллограф определяет тип и характеристики активного пробника. В зависимости от производителя он может позволить пользователю уточнить измерения и отображение.

Активные пробники отличаются от пассивных в других отношениях.Их динамический диапазон ниже, обычно от трех до восьми вольт. Они могут быть повреждены при измерении напряжения выше номинального, а также электростатическим разрядом. Для ограничения электромагнитных помех заземляющий заземляющий провод может быть экранирован. В дополнение к импедансу 1 МОм, как показывает тестируемая цепь, емкостное реактивное сопротивление часто меньше 1 пФ.

Пользователь может ввести напряжение смещения для увеличения ограниченного динамического диапазона, регулируя центральную точку. Таким образом, активный зонд с ± 2.Динамический диапазон 5 В может считывать от нуля до 5 В постоянного тока.

Конечно, дифференциальные пробники также являются активными устройствами, поскольку они содержат полупроводники, но общая конструкция, конфигурация осциллографа и конечное назначение совершенно разные.

Допустим, вы хотите измерить и отобразить на стандартном настольном осциллографе напряжение между двумя выводами. Оба упомянуты, но плавают выше потенциала земли электрической системы.Это невозможно сделать с помощью несимметричного пробника. Через заземляющий провод в осциллограф будет протекать мощный ток короткого замыкания. Также будет проходить ток короткого замыкания через зеленый заземляющий провод шнура питания, а затем через оголенный заземляющий провод ответвительной цепи к нулевой шине на входной панели электросети.

Этот ток короткого замыкания протекает не тогда, когда наконечник пробника соприкасается с плавающим напряжением (это нормально), а когда провод заземления контактирует с плавающим напряжением, независимо от того, касается ли наконечник пробника чего-либо и независимо от того, включен ли осциллограф.

Эта проблемная ситуация возникает, когда пользователь пытается измерить плавающее напряжение в трехфазной Y-конфигурации или в любом из двух незаземленных трехфазных электрических проводов треугольником. Точно так же он возникает в импульсных источниках питания и шине постоянного тока в частотно-регулируемом электроприводе.

Существует несколько способов избежать опасности. Один из них — использовать дифференциальные пробники вместо стандартных пассивных пробников. Дифференциальные пробники, поскольку они оптимизированы для регистрации только дифференциального сигнала между двумя контрольными точками, всегда отклоняют (т.е.е. не измерять и не отображать) какой-либо синфазный сигнал. Чтобы гарантировать и максимизировать это подавление синфазных помех, два пути прохождения сигнала должны быть идентичными с точки зрения затухания, частотной характеристики и временной задержки.

Дифференциальная сигнализация использует два дополнительных сигнала противоположной полярности для передачи, каждый по своему собственному проводнику, от передатчика к приемнику. Скручиванием двух проводников, вредное воздействие внешнего сигнала с емкостной связью уменьшается, поскольку он в равной степени связан с двумя противоположными проводниками, устраняя помехи.

Ранние разработки состояли из пары пассивных пробников, подключенных к дифференциальному усилителю, расположенному как отдельное устройство рядом с осциллографом. В альтернативной конструкции дифференциальный усилитель размещался внутри корпуса зонда, но в эпоху ламповых усилителей это было громоздко. В настоящее время полупроводниковая миниатюризация позволяет разместить всю схему в достаточно компактном корпусе дифференциального пробника, который подключен к одному входу аналогового канала на осциллографе. Поскольку за пределами корпуса зонда имеется только один путь прохождения сигнала, сокращается дорогостоящее согласование пути прохождения сигнала.На корпусе дифференциального пробника предусмотрен провод заземления, но эта цепь не требуется для большинства измерений.

В комплект большинства дифференциальных пробников входит различное оборудование, которое облегчает зондирование близко расположенных контрольных точек, таких как соседние выводы, имеющие разное расстояние в интегральных схемах. Все это становится довольно удобным для пользователя после того, как вы пройдете процедуру компенсации дифференциального датчика, которая описана в руководстве пользователя.

Для начала подключите дифференциальный пробник к одному из входов аналогового канала и включите этот канал.Используйте Y-образный переходник для подключения к клеммам компенсации пробника, источника прямоугольных сигналов на передней панели осциллографа, который также используется для компенсации пассивных пробников. Затем нажмите Autoset для отображения стабильной прямоугольной волны.

Чтобы продолжить калибровку дифференциального пробника, необходимо прогреть осциллограф в течение примерно 20 минут, в зависимости от температуры окружающей среды. В осциллографе Tektronix MDO3000 в меню служебных программ выберите Калибровка. Пропуск должен отображаться в поле состояния.Если Pass не отображается, сделайте резервную копию и выполните компенсацию сигнального тракта. Для этого отключите все датчики и источники сигналов от входов каналов и выберите «Калибровать». Когда в поле состояния отобразится «Пройдено», еще раз подключите дифференциальный пробник к источнику прямоугольной волны. В вертикальном меню выберите Калибровка датчика. В окне «Настройка датчика» выберите «Очистить калибровку датчика» и «Калибровать датчик». Калибровка дифференциального датчика завершена.

После калибровки дифференциальный зонд готов к работе.Зонд защищен от статического напряжения. Но необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить повреждения усилителя наконечника пробника из-за перенапряжения.

Диапазон синфазного сигнала относится к максимальному напряжению относительно земли, которое может быть приложено к любому входу без насыщения входной цепи пробника. Чтобы проверить это синфазное напряжение, установите диапазон датчика на 42 В, подключите вход датчика к земле и подключите другой вход датчика к одному из выходов дифференциального сигнала. Выполняйте тест отдельно с каждым выходом дифференциального сигнала.

Из-за электрических условий, в которых они используются, дифференциальные пробники в некоторых приложениях должны иметь более высокое номинальное напряжение, обычно 600 В. Диапазон цен составляет от 350 до 5000 долларов. Эти зонды бывают разных размеров, меньшие из которых характеризуются более высокой пропускной способностью. Более крупные размеры, хотя и менее портативны, имеют более высокие диапазоны напряжения и большую портативность. С 30-футовым кабелем больший пробник можно разместить на некотором расстоянии от осциллографа. Корпус зонда иногда заполняется диэлектрическим маслом для стабильности высокого напряжения.

Страница не найдена | SiTime

Страница не найдена | MIT

• Образование
• Исследовательская работа
• Инновации
• Прием + помощь
• Студенческая жизнь
• Новости
• Выпускников
• О MIT
• Подробнее ↓
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT

Предложения или отзывы?

Выберите лучшие пассивные и активные пробники осциллографов для ваших задач

Выбор подходящего пробника для вашего приложения — это первый шаг на пути к надежным измерениям с помощью осциллографа. Есть несколько различных типов пробников осциллографов на выбор.Зонды делятся на две основные категории: пассивные и активные.

Простое различие между этими двумя типами заключается в том, что для активных пробников требуется внешний источник питания для питания активных компонентов пробника, таких как транзисторы и усилители. Активные пробники также обеспечивают более высокую пропускную способность, чем пассивные пробники, которым не требуется внешнее питание. В каждой категории есть много различных типов пробников, и у каждой есть область, в которой она работает лучше всего.

Пассивные пробники

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275edf6d5f267ee20fe92» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы Загрузки 2015 08 Tm Fig1 «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2011/09/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2015_08_TMFig1.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =»

Наиболее распространенным типом пробников на сегодняшний день является пассивный пробник напряжения (рис. 1). Две основные категории пассивных пробников — это пассивные пробники с высоким входным сопротивлением и пассивные пробники с резисторным делителем и низким импедансом. Пассивный пробник с высоким импедансом и коэффициентом деления 10: 1, вероятно, является наиболее часто используемым пробником, и большинство современных осциллографов низкого и среднего диапазона поставляются с ними (рис.2).

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275edf6d5f267ee20fe94» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = »Сайты электронного дизайна Electronicdesign com Загрузка файлов 2015 08 Tm Fig2 «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2011/09/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2015_08_TMFig=formng? max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%

Сопротивление наконечника пробника обычно составляет 9 МОм, что обеспечивает коэффициент деления 10: 1 (или коэффициент ослабления) на входе осциллографа, когда он подключен к 1-M? ввод области действия.Общее входное сопротивление со стороны наконечника зонда составляет 10 МОм. Уровень напряжения на входе осциллографа тогда составляет одну десятую уровня напряжения на наконечнике пробника, что может быть выражено как:

Vscope = Vprobe * (1 M? / (9 M? + 1 M?))

По сравнению с активными пробниками пассивные пробники более прочные и недорогие. Они предлагают широкий динамический диапазон (> 300 В для типичного пробника 10: 1) и высокое входное сопротивление, соответствующее входному сопротивлению осциллографа. Однако они создают более тяжелую емкостную нагрузку и имеют меньшую полосу пропускания, чем активные пробники или пассивные пробники с резистивным делителем с низким сопротивлением (z0).

Пробник с резистивным делителем и низким сопротивлением имеет либо 450-? или 950-? входное сопротивление, чтобы дать ослабление 10: 1 или 20: 1 с 50-? ввод объема. За этим входным резистором следует резистор 50 Ом. кабель, который оканчивается на 50-? ввод объема. Важно помнить, что прицел должен иметь 50-? вход для использования этого типа зонда.

К основным преимуществам этого пробника относятся низкая емкостная нагрузка и очень высокая полоса пропускания в диапазоне нескольких гигагерц, что помогает проводить высокоточные временные измерения (рис.3). Кроме того, это недорогой пробник по сравнению с активным пробником в аналогичном диапазоне пропускной способности.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275edf6d5f267ee20fe96» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Сайты электронного дизайна Electronicdesign com Загрузка файлов 2015 08 Tm Fig3 «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2011/09/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2015_08_TMFig3.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%

Вы могли бы использовать этот пробник в таких приложениях, как исследование схем с эмиттерно-связанной логикой (ECL), микроволновые приложения или наблюдение за 50-? линии передачи. Одним из важных компромиссов является то, что этот пробник имеет относительно большую резистивную нагрузку, которая может повлиять на измеренную амплитуду сигнала.

Активные пробники

Если у вас есть осциллограф с полосой пропускания более 500 МГц, вы, вероятно, используете активный пробник — или должен.Несмотря на свою высокую цену, активный пробник — лучший выбор, когда вам нужна высокая пропускная способность. Активные пробники обычно стоят больше, чем пассивные пробники, и их входное напряжение обычно ограничено. Но из-за значительно меньшей емкостной нагрузки они дают более точное представление о быстрых сигналах.

По определению, активным пробникам требуется питание пробника. Многие современные активные пробники полагаются на интеллектуальные интерфейсы пробников, которые обеспечивают питание и служат в качестве каналов связи между совместимыми пробниками и осциллографом.Как правило, интерфейс пробника определяет тип подключенного пробника и при необходимости устанавливает надлежащий входной импеданс, коэффициент затухания, мощность пробника и диапазон смещения.

Требования к пропускной способности

Более широкая полоса пропускания — явное преимущество активных пробников перед пассивными пробниками. Пользователи зонда часто упускают из виду влияние соединения с целью, известное как пропускная способность соединения. Даже несмотря на то, что конкретный активный пробник может иметь впечатляющую ширину полосы пропускания, опубликованные указанные характеристики могут быть в идеальных условиях зондирования.

В реальной ситуации зондирования, которая включает использование принадлежностей для зондирования для прикрепления к наконечникам зонда, характеристики активного зонда могут быть намного хуже, чем указанные в опубликованных характеристиках. В реальных характеристиках активной системы зондирования в первую очередь доминирует система «соединения». Рассмотрим пример, в котором паразитные компоненты слева от точки, обозначенной VAtn, являются движущими факторами при определении производительности реальной системы активного зондирования в высокочастотных приложениях (рис.4).

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275edf6d5f267ee20fe98» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Сайты электронного дизайна Electronicdesign com Загрузка файлов 2015 08 Tm Fig4 «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2011/09/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2015_08_TMFig4.pat max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%

В качестве примера, активный несимметричный пробник N2796A с частотой 2 ГГц обеспечивает полосу пропускания 2 ГГц с наконечником пробника и заземлением со смещением длиной 2 см.При такой оптимальной настройке вы получаете полосу пропускания пробника 2 ГГц. Если вы снимете наконечник, сошлифуете и замените их двухпроводным адаптером на 10 см, полоса пропускания пробника упадет до 1 ГГц. С дополнительными зажимами, прикрепленными к двухпроводному адаптеру, полоса пропускания пробника снижается до 500 МГц. Ключевым моментом здесь является то, что более короткие входные провода лучше, если вам нужны характеристики пробника.

Влияние нагрузки датчика

Многие думают, что входное сопротивление пробника — это постоянная величина.Вы могли слышать, что у зонда есть 1-k ?, 1-M? Или даже 10-M? входное сопротивление, но оно не является постоянным по частоте. Входное сопротивление уменьшается с увеличением частоты.

В диапазонах постоянного тока и низких частот входное сопротивление пробника начинается с номинального входного сопротивления, скажем, 10 МОм? для пассивного пробника 10: 1. Но по мере увеличения частоты входная емкость зонда начинает сокращаться, и сопротивление зонда начинает падать. Чем выше входная емкость, тем быстрее падает крутизна сопротивления.

Сравните пассивный пробник на 500 МГц и активный пробник на 2 ГГц. Примерно на 10 кГц от точки кроссовера и выше входное сопротивление активного пробника выше, чем у пассивного пробника (рис. 5). Более высокий входной импеданс означает меньшую нагрузку на целевой сигнал, а меньшая нагрузка означает меньшее влияние или меньшее нарушение сигнала.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275edf6d5f267ee20fe9a» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = »Сайты электронного дизайна Electronicdesign com Загрузка файлов 2015 08 Tm Fig5 «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2011/09/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2015_08_TMFig5.png?auto=format&fit=max&w=1440% «data-embed-caption

Если мы перейдем к полосе пропускания 70 МГц на диаграмме, входное сопротивление пассивного пробника упадет примерно до 150 Ом, в то время как входное сопротивление активного пробника составит около 2,5 кОм. Между ними есть существенная разница. Если, например, у вас была система, в которой было что-то вроде 50-? или 100-? Импеданс источника, этот пассивный пробник будет иметь значительно большее влияние на сигнал из-за нагрузки пробника.

В этом диапазоне частот подключение пассивного пробника похоже на подвешивание 150-? резистор в вашей цепи. Если вы можете это терпеть, с пассивным зондом все будет в порядке. Если вы не можете этого допустить, тогда этот пробник будет проблемой, и вам будет лучше выбрать пробник с более высоким импедансом в высокочастотном диапазоне, например, активный пробник.

Заключение

При выборе подходящих измерительных инструментов для приложений осциллографа, зондирование часто остается в стороне.Многие инженеры сначала выбирают осциллограф, исходя из потребностей в полосе пропускания, частоте дискретизации и количестве каналов, беспокоясь о том, как передать сигнал в осциллограф позже. Выбор подходящего пробника для вашего приложения и обучение его использованию — это первые шаги к надежным измерениям осциллографа.

Пассивный пробник — безопасный выбор для универсального зондирования и поиска неисправностей, в то время как для высокочастотных приложений активный пробник дает гораздо более точное представление об измерении быстрых сигналов.Хотя многие активные пробники на рынке имеют впечатляющую полосу пропускания, помните, что реальные характеристики активного пробника в первую очередь зависят от того, как вы подключаете пробник к цели. Простое практическое правило заключается в том, что более короткие вводные данные лучше, если вы ищете высокоточные измерения.

| DigiKey

Примечание редактора: Эта статья об активных датчиках является второй из серии из трех частей, посвященных датчикам и их правильному использованию. Часть 1 охватывает высокоомные пассивные пробники. В этой статье будут обсуждаться несимметричные, дифференциальные и высоковольтные дифференциальные активные пробники. В части 3 будут рассмотрены текущие пробники .

Активные пробники предлагают большую полосу пропускания и меньшую входную емкость, чем пассивные пробники. В этой статье будут продемонстрированы характеристики активных пробников по сравнению с пассивными пробниками. Будут изучены как несимметричные, так и дифференциальные пробники, а также правильное использование принадлежностей пробников.

Зачем нужны активные датчики?

Пассивные пробники очень подходят для измерительных приложений с полосой пропускания менее 50 МГц. Это связано с тем, что пассивные пробники имеют входную емкость в диапазоне от 9 до 10 пикофарад (пФ). Это может загрузить тестируемое устройство. Эти эффекты нагрузки усиливаются с увеличением частоты. Чтобы избежать этого эффекта нагрузки, активные пробники устанавливают усилитель между компенсированным аттенюатором пассивного пробника и входом осциллографа (рисунок 1).

Усилитель буферизует соединительный кабель и позволяет кабелю получить его характеристическое сопротивление, номинальное сопротивление которого составляет 50 Ом.Это изолирует пробник от емкостной нагрузки кабеля и входных цепей осциллографа. Усилитель разработан таким образом, чтобы минимизировать входную емкость, при номинальном значении 4 пФ. Компенсированный аттенюатор дополнительно снижает эту емкость. При затухании 10: 1 ожидаемая входная емкость составляет около 0,4 пФ. Однако схема защиты входа и оборудование наконечника пробника добавляют дополнительную емкость.

Типичный активный пробник Teledyne LeCroy ZS1000 1 ГГц несимметричный активный пробник имеет входную емкость 0.9 пФ и входное сопротивление 1 МОм.

Рис. 1: Упрощенная схема пассивного пробника с высоким сопротивлением и несимметричного активного пробника показывает, что усилитель буферизует соединительный кабель и вход осциллографа, предлагая при этом низкую входную емкость. (Источник изображения: Digi-Key Electronics)

Более низкая входная емкость расширяет полезный частотный диапазон активного пробника. Это можно увидеть на Рисунке 2, где входное сопротивление высокоомного пассивного пробника 10: 1 сравнивается с входным сопротивлением ZS1000.

Рис. 2: Зависимость входного сопротивления от частоты для высокоомного пассивного пробника и несимметричного активного пробника ZS1000. (Источник изображения: Digi-Key Electronics)

ZS1000 имеет входное сопротивление 1 МОм и входную емкость 0,9 пФ по сравнению с входным сопротивлением 10 МОм и входной емкостью 9,5 пФ для пассивного пробника. На частотах выше 20 кГц ZS1000 имеет гораздо более высокий входной импеданс, что снижает нагрузку на сигнал.На частоте 500 МГц входное сопротивление ZS1000 составляет 354 Ом по сравнению с 34 Ом для пассивного пробника.

Возможно, лучший способ сравнения — это увидеть различия в реакции разных датчиков на быстрый фронт (рис. 3).

Рис. 3. Отклик осциллографа на быстрый фронт при использовании прямого подключения 50 Ом, пассивного пробника и активного пробника серии ZS. (Источник изображения: Teledyne LeCroy)

Отклик прямого подключения 50 Ом используется в качестве эталонной формы волны.Активный отклик пробника практически неотличим от опорного сигнала. Отклик пассивного пробника закруглен из-за более высокой входной емкости. Обратите внимание на измеренное время нарастания. Время нарастания эталонного сигнала (показание параметра P1) составляет 456 пикосекунд (пс) по сравнению с 492 пс для активного пробника (P2). Время нарастания пассивного зонда (P3) составляет 1,8 наносекунды (нс).

Активные пробники обычно работают лучше, чем пассивные пробники с эквивалентной полосой пропускания. Также следует иметь в виду, что активные пробники требуют питания.Из-за этого у них почти всегда есть проприетарные разъемы, подключенные к осциллографам одного производителя. В случае активного пробника ZS1000 он оснащен интерфейсом Teledyne LeCroy ProBus, который питает пробник от осциллографа. Интерфейс делает пробник неотъемлемой частью осциллографа, так что пробник воспринимается и полностью контролируется передней панелью осциллографа.

Активные пробники также имеют более низкий диапазон входного напряжения, чем пассивные пробники. Это требует осторожности, чтобы не повредить датчик.Зонд ZS1000 имеет диапазон входного напряжения ± 8 вольт и максимальное неразрушающее напряжение 20 вольт. Этот диапазон напряжений больше, чем требуется для любых используемых в настоящее время логических уровней, что делает эти пробники идеальными для высокоскоростных логических измерений.

Принадлежности для датчиков

Датчик ZS1000 поставляется с рядом принадлежностей (Рисунок 4). Обратите внимание, что большинство наконечников пробников и заземляющих проводов довольно малы. Меньший физический размер означает меньшую емкость и индуктивность, что, в свою очередь, означает меньшую нагрузку на тестируемую цепь.Более длинные заземляющие провода и микрозажимы предназначены для низкочастотных применений, где их повышенное реактивное сопротивление не влияет на измерения.

Рис. 4. Активный пробник ZS1000 1 ГГц поставляется с широким набором принадлежностей, включая более длинные заземляющие провода для низкочастотных сигналов и различные наконечники для облегчения доступа к контрольным точкам. (Источник изображения: Teledyne LeCroy)

Стандартный наконечник зонда предназначен для общего зондирования. Пого-наконечник и заземляющий провод обеспечивают податливость по вертикали и надежный контакт без чрезмерного механического давления.Наконечник микросхемы изолирован, за исключением самого наконечника, для предотвращения случайного короткого замыкания соседних выводов микросхемы. Изогнутый наконечник идеально подходит для измерения под соседними компонентами и для приложений, в которых датчик необходимо удерживать параллельно плате. Адаптер с квадратными контактами передает сигнал и заземляющий провод со стандартным расстоянием между контактами 2,54 мм.

Выводы заземления включают в себя как узкие, так и широкие ножи для заземления. Лезвия заземления обеспечивают преимущество заземления с низкой индуктивностью. Обычно они используются с медной ленточной прокладкой.Прокладка имеет клейкую основу для приклеивания к микросхеме. Затем он припаивается непосредственно к заземляющему проводу ИС, обеспечивая соединение с очень низкой индуктивностью заземления. Заземление смещения предназначено для подключения к гнезду заземления зонда и обертывания вокруг головки зонда. Это позволяет расположить наконечник пробника и заземление на близком расстоянии, при этом провод заземления остается очень коротким.

Дифференциальные зонды

Дифференциальные пробники измеряют разность напряжений между двумя входами. В отличие от несимметричного пробника, который измеряет напряжение между одной точкой и землей, дифференциальный пробник может измерять напряжение между двумя входами без необходимости заземления.Это чрезвычайно полезно при проведении измерений в цепях на стороне линии в импульсных источниках питания, которые не имеют заземления.

Поскольку дифференциальные пробники принимают математическую разницу между двумя входами, сигналы, общие для обоих входов, называемые синфазными сигналами, подавляются или значительно уменьшаются по амплитуде. Это означает, что общие уровни смещения, шума и перекрестных помех, которые являются общими для обоих входов, могут быть устранены или, по крайней мере, уменьшены по амплитуде.

Показана концептуальная блок-схема дифференциального пробника (Рисунок 5).Он включает в себя тестируемое устройство, смоделированное как дифференциальный источник с синфазным элементом.

Рисунок 5: Концептуальная схема дифференциального пробника и тестируемого устройства, смоделированного как дифференциальный источник с синфазным элементом. (Источник изображения: Digi-Key Electronics)

Основным элементом дифференциального пробника является дифференциальный усилитель (дифференциальный усилитель). Выход усилителя diff — это разница между входами + и -. Перед дифференциальным усилителем схема выглядит как два несимметричных активных пробника.Входы дифференциального датчика показаны подключенными к общему дифференциальному источнику, который включает в себя два дифференциальных компонента V _p и V _n , а также синфазный источник _{V com .}

Идеальный дифференциальный пробник работает следующим образом: Напряжение на верхнем (+) входе пробника составляет В _p + V _com . Напряжение на нижнем (-) входе датчика равно — В _n + V _com . Применение этих входов к дифференциальному усилителю приводит к выходу V _p + V _n , предполагая единичное усиление.Синфазный сигнал теперь исключен.

Степень ослабления синфазных сигналов в дифференциальном пробнике определяется как коэффициент подавления синфазных сигналов (CMRR). CMRR — это отношение мощности дифференциального усиления дифференциального пробника к его синфазному усилению, выраженное в децибелах (дБ). CMRR обычно зависит от частоты, уменьшается с увеличением частоты и обычно задается на нескольких частотах.

Пробник Teledyne LeCroy ZD1000 представляет собой пример дифференциального пробника с полосой пропускания 1 ГГц с диапазоном дифференциального входа ± 8 В и CMRR 60 дБ при 60 Гц (рис. 6).Он предназначен для использования с осциллографами Teledyne LeCroy. Дифференциальное входное сопротивление датчика составляет 120 кВт при дифференциальной входной емкости менее 1 пФ.

Рис. 6. Дифференциальный пробник ZD1000 показан с использованием небольшого адаптера IC. Эти наконечники пробников изолированы с одной стороны, чтобы предотвратить короткое замыкание соседних выводов микросхемы. Они также включают резистивную компенсацию с низкой индуктивностью для уменьшения индуктивного пика. (Источник изображения: Teledyne LeCroy)

ZD1000 также включает в себя множество адаптеров наконечников щупов для удовлетворения потребностей многих зондирующих приложений.Следует иметь в виду, что конфигурация пробников для дифференциальных пробников должна быть симметричной, с идентичными адаптерами на обоих входах, чтобы получить наилучший возможный CMRR.

Высоковольтные дифференциальные пробники

Ключевые преимущества дифференциального пробника заключаются в том, что входы не связаны с землей, и в его способности ослаблять синфазные сигналы. Эти функции также могут быть полезны при тестировании импульсных силовых устройств, в этом случае, когда сторона линии не имеет заземления.Для этого предназначены высоковольтные дифференциальные пробники, такие как Teledyne LeCroy HVD3106 (рисунок 7).

Рис. 7. Датчик Teledyne LeCroy HVD3106 и связанные с ним аксессуары разработаны для безопасного измерения высокого напряжения в соответствии с IEC / EN 61010-31: 2015. (Источник изображения: Teledyne LeCroy)

Датчик имеет максимальный диапазон дифференциального напряжения 1500 вольт. Этот широкий диапазон достигается за счет использования ослабления 500: 1 перед дифференциальным усилителем.