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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sonda activa para osciloscopio. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Radioaficionado principiante El osciloscopio ocupa un lugar especial en el laboratorio de medición de un radioaficionado, porque le permite "ver" los procesos que ocurren en las cascadas de dispositivos electrónicos. Pero a veces el circuito de entrada de un osciloscopio, que tiene cierta resistencia y capacitancia, puede introducir distorsiones en las señales observadas. Es entonces cuando se conecta una sonda activa al osciloscopio, una especie de dispositivo de adaptación, cuyo circuito de entrada tiene una resistencia significativamente más alta y una capacitancia más baja en comparación con el circuito de entrada del osciloscopio. Tal sonda se describe en el artículo propuesto. En [1], se publicó una descripción de una sonda activa de baja capacidad hecha en un transistor de efecto de campo de puerta aislada. Aunque la sonda está diseñada para trabajar con señales de amplitud relativamente grande, como los niveles de chips CMOS, también se puede usar para examinar señales pequeñas, porque los osciloscopios modernos tienen una alta sensibilidad. La sonda, fabricada en un transistor de efecto de campo KP305I, tiene buenas características de frecuencia. Al mismo tiempo, el uso de un transistor de este tipo provoca ciertas limitaciones tanto en la fabricación de la sonda como en el trabajo con ella. Se sabe que las puertas aisladas de los transistores se rompen fácilmente con la electricidad estática o las tomas de tensión de la red. Además, las características eléctricas de la sonda están determinadas en gran medida por los parámetros del transistor utilizado. La gama de transistores de puerta aislada disponibles comercialmente es pequeña y solo es adecuado el grupo I de la serie KP305, del cual es posible seleccionar muestras con parámetros adecuados. Es casi imposible fabricar varias sondas con diferentes características. El uso de un transistor de efecto de campo con una puerta en forma de unión p-n en la sonda permite eliminar las limitaciones señaladas. La posibilidad de tal reemplazo se basa en la publicación en [2]. Una amplia gama de transistores fabricados con dicha puerta facilita la selección de muestras con los parámetros necesarios para hacer sondas con diferentes características. El circuito eléctrico de la sonda propuesta se muestra en la fig. 1 - es similar al esquema dado en [1]. La sonda es el seguidor de fuente más simple, cuya carga es la resistencia R3. Las resistencias R1, R2 forman un divisor de voltaje de entrada.
En la práctica, es necesario realizar varias mediciones, es imposible hacer una sonda "para todas las ocasiones". Por lo tanto, es aconsejable tener varias sondas hechas en los transistores KP302AM y la serie KPZ0Z ampliamente difundidos y alimentadas con un voltaje constante de 9 V. Las características de frecuencia de estos transistores son algo peores que las de KP305, por lo tanto, las sondas ensambladas en ellos son inferiores en características. La capacitancia de entrada y el seguidor de drenaje están prácticamente determinados por la capacitancia de paso del transistor, y para KP302, KPZ0Z es mayor que la de KP305. Además, con señales de entrada grandes, el transistor puede estar en modo de polarización directa, cuando la unión pn de la compuerta se abre y la corriente comienza a fluir a través de ella. Para un transistor, este modo no es peligroso, ya que la corriente está limitada por la resistencia R1, pero la resistencia de entrada de la sonda disminuye y se iguala a la resistencia de la resistencia R1. La tabla muestra las características principales de varias sondas y los parámetros de los transistores en los que se ensamblan. Aquí Uzi.otc es el voltaje de corte del transistor; Is.nach - corriente de drenaje inicial; Uo: voltaje constante en la salida de la sonda en ausencia de una señal de entrada; Io - consumo de corriente de la sonda a tensión Uo; +Umax y -Umax: el voltaje de entrada máximo y mínimo en el que el coeficiente de transferencia (Kper) de la sonda se reduce a un nivel de 0,7 desde el valor nominal.
El factor principal que determina el rango de operación en la región de los voltajes de entrada negativos es el valor del voltaje de corte del transistor. En la región de voltajes de entrada positivos, el rango operativo se puede ampliar aumentando el voltaje de suministro de la sonda. En la fig. La Figura 2 muestra las características de transferencia de dos sondas a una tensión de alimentación de 9 y 15 V. El aumento de la tensión de alimentación es más efectivo para una sonda hecha en un transistor con un valor lo grande (Fig. 2b) que en el caso de usar un transistor con un pequeño lo (Fig. 2,A).
La resistencia R3 se elige como resistencia para garantizar las características dinámicas de la sonda. Con una gran resistencia de la resistencia, comienza a aparecer el efecto de "tirar" de las caídas de los pulsos. La alimentación de cualquier sonda puede ser autónoma, por ejemplo, a partir de una batería del tipo Korund, 7D-0,125, pero en la mayoría de los casos conviene alimentarla desde el dispositivo en estudio. La instalación de la sonda es volumétrica: las conclusiones de los elementos de radio están conectadas directamente entre sí (Fig. 3). Si la sonda está destinada a trabajar tanto con señales de gran como de pequeña amplitud, es recomendable colocar sus partes en una pantalla para protegerla de interferencias, que puede ser de una trenza metálica de un cable del diámetro adecuado. La sonda se conecta al osciloscopio mediante un cable coaxial o un cable blindado de la longitud mínima permitida (según las condiciones de funcionamiento de la sonda).
En la sonda se utilizan resistencias MLT-0,125. La resistencia de 22 MΩ (en algunos casos) es de pequeño tamaño, similar a las que se utilizan en los relojes de pulsera electrónicos. Condensador C1: el mismo en miniatura o hecho en casa, hecho directamente en la resistencia R1. Para hacer esto, la resistencia se envuelve con una capa de película dieléctrica (preferiblemente fluoroplástica), y se coloca una malla de protección del cable coaxial en la parte superior, que luego se suelda a la salida derecha de la resistencia R1 de acuerdo con el esquema. . El extremo del cable PEV 0,15 ... 0,35 se suelda al terminal izquierdo de esta resistencia y el cable se enrolla en la pantalla ubicada sobre la resistencia. La capacitancia del capacitor se ajusta cambiando el número de vueltas del cable; la configuración de la sonda prácticamente se reduce a esta operación. Necesitará un generador de pulsos rectangular que proporcione una amplitud de señal de salida de 2 ... 5 V a una tasa de repetición de 1 ... 10 kHz. Los pulsos de calibración que se aplican a la entrada de la sonda deben tener flancos pronunciados. Al cambiar la capacitancia del capacitor, se logra la presencia de frentes empinados y caídas de pulsos en la pantalla del osciloscopio. En este caso, la amplitud de las sobretensiones en los frentes no debe exceder el 10 % de la amplitud del pulso. Literatura
Autor: D.Turchinsky, Moscú
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