Sonde active pour oscilloscope. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'oscilloscope occupe une place particulière dans le laboratoire de mesure d'un radioamateur, car il permet de "voir" les processus se produisant dans les cascades d'appareils électroniques. Mais parfois, le circuit d'entrée d'un oscilloscope, qui a une certaine résistance et capacité, peut introduire des distorsions dans les signaux observés. C'est alors qu'une sonde active est connectée à l'oscilloscope - une sorte de dispositif d'adaptation, dont le circuit d'entrée a une résistance nettement plus élevée et une capacité inférieure par rapport au circuit d'entrée de l'oscilloscope. Une telle sonde est décrite dans l'article proposé.

Dans [1], une description d'une sonde active de faible capacité réalisée sur un transistor à effet de champ à grille isolée a été publiée. Bien que la sonde soit conçue pour fonctionner avec des signaux d'amplitude relativement grande, tels que les niveaux de puce CMOS, elle peut également être utilisée pour examiner de petits signaux, car les oscilloscopes modernes ont une sensibilité élevée.

La sonde réalisée sur le transistor à effet de champ KP305I présente de bonnes caractéristiques de fréquence. Dans le même temps, l'utilisation d'un tel transistor entraîne certaines limitations à la fois dans la fabrication de la sonde et lors de son utilisation. On sait que les grilles isolées des transistors sont facilement brisées par l'électricité statique ou les prises de tension secteur. De plus, les caractéristiques électriques de la sonde sont largement déterminées par les paramètres du transistor utilisé.

La gamme de transistors à grille isolée disponibles dans le commerce est petite et seul le groupe I de la série KP305 convient, à partir duquel il est possible de sélectionner des spécimens avec des paramètres appropriés. Il est quasiment impossible de fabriquer plusieurs sondes avec des caractéristiques différentes. L'utilisation d'un transistor à effet de champ avec une grille sous la forme d'une jonction p-n dans la sonde permet d'éliminer les limitations notées. La possibilité d'un tel remplacement est basée sur la publication dans [2]. Une large gamme de transistors fabriqués avec une telle grille permet de sélectionner facilement des échantillons avec les paramètres nécessaires pour réaliser des sondes aux caractéristiques différentes.

Le circuit électrique de la sonde proposée est illustré à la fig. 1 - il est similaire au schéma donné dans [1]. La sonde est le suiveur de source le plus simple, dont la charge est la résistance R3. Les résistances R1, R2 forment un diviseur de tension d'entrée.

En pratique, il est nécessaire d'effectuer différentes mesures, il est impossible de faire une seule sonde "pour toutes les occasions". Par conséquent, il est conseillé de faire fabriquer plusieurs sondes sur les transistors KP302AM répandus et la série KPZ0Z et alimentées par une tension constante de 9 V. Les caractéristiques de fréquence de ces transistors sont un peu pires que celles de KP305, par conséquent, les sondes assemblées dessus ont des caractéristiques inférieures. La capacité d'entrée et le suiveur de drain sont pratiquement déterminés par la capacité de passage du transistor, et pour KP302, KPZ0Z, elle est supérieure à celle de KP305. De plus, avec des signaux d'entrée importants, le transistor peut être en mode de polarisation directe, lorsque la jonction pn de la grille s'ouvre et que le courant commence à la traverser. Pour un transistor, ce mode n'est pas dangereux, puisque le courant est limité par la résistance R1, mais la résistance d'entrée de la sonde diminue et devient égale à la résistance de la résistance R1. Le tableau présente les principales caractéristiques de plusieurs sondes et les paramètres des transistors sur lesquels elles sont montées. Ici Uzi.otc est la tension de coupure du transistor ; Is.nach - courant de drain initial ; Uo - tension constante à la sortie de la sonde en l'absence de signal d'entrée; Io - consommation de courant de la sonde à la tension Uo ; +Umax et -Umax - la tension d'entrée maximale et minimale à laquelle le coefficient de transfert (Kper) de la sonde est réduit à un niveau de 0,7 par rapport à la valeur nominale.

Le principal facteur déterminant la plage de fonctionnement dans la région des tensions d'entrée négatives est la valeur de la tension de coupure du transistor. Dans la région des tensions d'entrée positives, la plage de fonctionnement peut être étendue en augmentant la tension d'alimentation de la sonde.

Sur la fig. La figure 2 montre les caractéristiques de transfert de deux sondes à une tension d'alimentation de 9 et 15 V. L'augmentation de la tension d'alimentation est plus efficace pour une sonde réalisée sur un transistor de grande valeur lo (Fig. 2b) que dans le cas de l'utilisation d'un transistor avec un petit lo (Fig. 2 ,A).

La résistance R3 est choisie telle une résistance pour assurer les caractéristiques dynamiques de la sonde. Avec une grande résistance de la résistance, l'effet de "tirer" les désintégrations des impulsions commence à apparaître. L'alimentation de n'importe quelle sonde peut être autonome, par exemple à partir d'une batterie de type Korund, 7D-0,125, mais dans la plupart des cas, il convient de l'alimenter à partir de l'appareil à l'étude.

L'installation de la sonde est volumétrique - les conclusions des éléments radio sont directement connectées les unes aux autres (Fig. 3). Si la sonde est destinée à fonctionner avec des signaux de grande et de petite amplitude, il est conseillé de placer ses parties dans un écran de protection contre les interférences, qui peut être constitué d'une tresse métallique d'un câble de diamètre approprié. La sonde est connectée à l'oscilloscope à l'aide d'un câble coaxial ou d'un fil blindé de la longueur minimale autorisée (selon les conditions de fonctionnement de la sonde).

Des résistances MLT-0,125 sont utilisées dans la sonde. La résistance de 22 MΩ (dans certains cas) est de petite taille, similaire à celles utilisées dans les montres-bracelets électroniques. Condensateur C1 - la même miniature ou maison, fabriquée directement sur la résistance R1. Pour ce faire, la résistance est enveloppée d'une couche de film diélectrique (de préférence fluoroplastique), et un morceau de tresse de blindage du câble coaxial est placé sur le dessus, qui est ensuite soudé à la sortie droite de la résistance R1 selon le schéma . L'extrémité du fil PEV 0,15 ... 0,35 est soudée à la borne gauche de cette résistance et le fil est enroulé sur l'écran situé au-dessus de la résistance.

La capacité du condensateur est ajustée en modifiant le nombre de tours du fil - le réglage de la sonde est pratiquement réduit à cette opération. Vous aurez besoin d'un générateur d'impulsions rectangulaire qui fournit une amplitude de signal de sortie de 2 ... 5 V à un taux de répétition de 1 ... 10 kHz. Les impulsions d'étalonnage qui sont appliquées à l'entrée de la sonde doivent avoir des fronts raides. En modifiant la capacité du condensateur, la présence de fronts raides et de décroissances d'impulsions sur l'écran de l'oscilloscope est obtenue. Dans ce cas, l'amplitude des surtensions aux fronts ne doit pas dépasser 10% de l'amplitude des impulsions.

littérature

1. Grishin A. Sonde active pour un oscilloscope. - Radio, 1988, n° 12, p. 45.
2. Mezhlumyan A. Mode de fonctionnement inhabituel du transistor à effet de champ. - Radio, 1991, n° 3, p. 58-61.

Auteur : D.Turchinsky, Moscou

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