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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Calibrador de osciloscopio. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Dispositivo de calibración de amplificador vertical y horizontal de osciloscopio La mayoría de los osciloscopios no incluyen un generador de señal de referencia integrado. Por supuesto, algunos modelos más antiguos tienen una salida de calibración de amperaje completo de 1 V, pero esta salida está limitada a 50 Hz y no es lo suficientemente precisa como para realizar ajustes. El calibrador de osciloscopio especial que se describe en este artículo proporciona algo más de opciones de personalización. Este bloque produce una señal de onda cuadrada de 1 kHz y 1 Vp-p que se puede utilizar para configurar los amplificadores verticales y horizontales del osciloscopio. Este dispositivo también se puede utilizar para recortar los elementos de compensación de una sonda de osciloscopio o como fuente de señal para medir transitorios en amplificadores de audio. Este dispositivo funciona con pilas para su portabilidad. El circuito del dispositivo es insensible a los cambios en el voltaje de suministro: la frecuencia de salida permanece constante cuando el voltaje de la batería cambia de 7.7 a 9.8 V. Además, el bajo consumo de corriente, alrededor de 2 mA, puede prolongar significativamente la vida útil de la batería. Descripción del circuito En la fig. 1 muestra un diagrama esquemático del calibrador. La parte oscilatoria contiene dos de las seis secciones del inversor CMOS 4049 (DD2.1 y DD2.2), así como los componentes de temporización C2, R7, R8 y R9. Los elementos de esta parte del circuito determinan la frecuencia de salida. El valor exacto de la frecuencia se puede calcular mediante la fórmula:
f=2,2(C2)(R7R8). Supongamos que la entrada DD2.2 (pin 5) está inicialmente en un estado bajo, luego la salida DD2.2 (pin 4) estará alta. Dado que la entrada DD2.1 (pin 3) también estará en un estado alto, aparecerá una señal de nivel bajo en la salida DD2.1 (pin 2). El alto voltaje de la salida de DD2.2 cargará el capacitor C2 a través de R7 y R8. Cuando el voltaje a través del capacitor C2 alcanza el valor umbral, la salida del elemento DD2.2 y la entrada del inversor DD2.1 estarán en un estado bajo. Por esta razón, la salida DD2.1 cambiará a un estado de nivel alto. Dado que el voltaje a través del capacitor C2 no puede cambiar instantáneamente, el voltaje en la entrada de DD2.2 aumentará significativamente y alcanzará aproximadamente el 150 % del voltaje de suministro. Este circuito de retroalimentación positiva cambia los niveles lógicos a la frecuencia más alta que se puede lograr en un elemento CMOS. Cuando el nivel lógico se invierte en DD2.1 y DD2.2, C2 se recarga en la otra dirección y el voltaje en el pin 5 comienza a caer. Cuando se alcanza el nivel de umbral en el pin 5, la salida DD2.2 y la entrada DD2.1 cambiarán a un estado de nivel alto y la salida DD2.1, respectivamente, pasará a un estado de nivel bajo. Nuevamente, en este caso, el voltaje en C2 no puede cambiar instantáneamente, y el voltaje en la entrada de DD2.2 caerá aproximadamente un 50 % por debajo del voltaje de suministro. Esto, a su vez, invierte los niveles lógicos en las salidas de los elementos especificados. La resistencia R9 limita la corriente en la entrada de DD2.2 cuando el voltaje en C2 excede el voltaje de suministro, protegiendo así los diodos de entrada de la destrucción. Esta resistencia evita que el circuito RC de temporización se descargue a través de los diodos de protección internos. De lo contrario, existe una tendencia a estrechar los bordes de la señal. Como resultado, la forma de una onda cuadrada con un ciclo de trabajo del 50 % no se ve afectada por el voltaje de la fuente de alimentación. La señal rectangular de la salida DD2.1 se alimenta a las entradas conectadas en paralelo de los cuatro inversores restantes de la caja 4049, cuyas salidas también están conectadas en paralelo. En el momento en que el voltaje en estas salidas baja, la referencia de voltaje de 2.5V LM336Z (DD1) se enciende a través de la resistencia R1 y el diodo D1. En este punto, el voltaje de salida del calibrador se vuelve alto. La capacidad de carga combinada de los cuatro inversores DD2.3 a DD2.6 supera los 14 mA. El circuito usa solo 2 mA de esta corriente, proporcionando un borde empinado a la salida de onda cuadrada. Para garantizar la amplitud de la tensión de calibración de salida de 1 V, se utiliza un conjunto de resistencias R2-R6 con una precisión del 2 %. Las resistencias de este conjunto son de 470 ohmios y están seccionadas para proporcionar el 40 % de la amplitud de onda cuadrada de 2,5 V, que corresponde a 1 V en el pin L (salida del calibrador). El contacto J2 se utiliza como "Común". Cuando aparece un pulso de voltaje de salida en la salida de los inversores, el voltaje en el diodo D1 no supera los 0,5 V. Al mismo tiempo, está cerrado y la corriente de salida no fluye a través de R1 y DD1. En este punto, la señal de calibración de salida es cero. La limitación bilateral de la señal de salida está garantizada, por un lado, por una resistencia dinámica del orden de 0.2 ohmios LM336Z en estado abierto y, por otro lado, por la corriente completamente apagada en el momento en que hay un alto nivel de voltaje presente en la salida de los inversores DD2.3-DD2.6. DD1 mantiene la precisión de la amplitud de la señal de calibración en el rango de hasta el 1%. A pesar del hecho de que el ensamblaje resistivo tiene una precisión declarada del 2%, las desviaciones de resistencia entre los resistores individuales son mucho menores. La impedancia de salida de este circuito es de aproximadamente 1000 ohmios. La onda cuadrada de salida depende principalmente de la corriente a través de R2-R6, por lo que no se requiere un capacitor de filtro grande para la batería B9 de 1V. El condensador C1 solo se necesita para suavizar los picos de corriente en el momento de cambiar el inversor DD1. diseño El prototipo del autor se ensambló en una placa especial. El diseño de los componentes en este dispositivo no es crítico, por lo que puede usar cualquier opción que sea conveniente para usted. Para aquellos que quieran construir este dispositivo en una placa de circuito impreso, la Fig. 2 muestra el dibujo del cableado y el circuito de la fig. 3 muestra la colocación de los componentes.
De acuerdo con la secuencia de montaje correcta, los componentes menos sensibles deben instalarse primero. Suelde los cables de la caja de la batería, el bloque DD2, el interruptor, luego el potenciómetro y el conector de salida. Luego instale el resto de los elementos pasivos: primero las resistencias, luego los capacitores. Para lograr una deriva de frecuencia mínima de la señal de salida, el capacitor C2 debe ser una resistencia de película, R7-óxido de metal con un error del 2%, y es deseable usar un potenciómetro de cable de múltiples vueltas como R8. Por último, debe instalar D1, DD1 y DD2.
Verifique cuidadosamente la orientación de los componentes polarizados y, si no ha utilizado una placa de circuito impreso, verifique el cableado. Según la sensibilidad de su osciloscopio, es posible que necesite una amplitud de salida diferente. Si este es el caso, puede rehacer la etapa de salida del circuito de la siguiente manera: conecte dos LM336Z en serie y reduzca la resistencia de R1 para mantener el divisor y el LM1Z en aproximadamente 336 mA. Esto proporcionará el doble del voltaje de salida. Configuración y calibración El voltaje de salida del calibrador se puede verificar con cualquier buen multímetro digital. Cortocircuite temporalmente el punto de conexión de R1 y D1 a tierra. Esto configurará la salida del dispositivo a 1 V CC. Verifique y verifique que este sea el caso. Puede utilizar un contador de frecuencia digital para comprobar la frecuencia de salida. Sin embargo, hay otro método exacto que puede usarse si tiene un CD de prueba. Encienda el disco de prueba para reproducir una frecuencia sinusoidal de 1 kHz y conéctelo a un canal de un amplificador estéreo. Conecte su calibrador de osciloscopio al otro canal. Gire el potenciómetro R8 para ajustar la frecuencia de salida del calibrador para obtener cero batidos de la frecuencia de audio. Este proceso de equilibrio sónico es similar a cómo se suele afinar un piano o una guitarra. Uso del calibrador El amplificador de deflexión vertical de un osciloscopio se puede probar conectando un calibrador y comparando la onda cuadrada de pico a pico en la pantalla del osciloscopio con las marcas en el tubo de rayos catódicos. El generador de barrido se verifica colocando la perilla de barrido en la posición de 1 ms y comparando los bordes rectangulares de la señal con las marcas verticales del tubo. Además, utilizando este calibrador, puede comprobar la sonda divisora de entrada del osciloscopio (x10, x100). Dado que los bordes de la onda cuadrada generada por el calibrador son bastante empinados, cualquier distorsión en su forma se vuelve muy notoria. Si la sonda remota incorpora elementos de sintonización, al ajustarlos, puede restaurar la forma rectangular original de la señal de calibración que pasa a través del divisor. Componentes de estado sólido: DD1 - Referencia de voltaje de precisión LM336Z (Jameco 23771 o equivalente) DD2 - 4049 seis inversores CMOS D1 - 1 diodo de silicio N4148 Componentes pasivos:
Autor: Charles Hansen. Traducción y edición Vladimir Volkov; Publicación: radioradar.net
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