Calibrateur d'oscilloscope. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L’oscilloscope électronique est l’appareil principal et le plus largement utilisé pour étudier la forme d’onde de tension. Afin non seulement d'observer visuellement les signaux électriques, mais également de mesurer leurs paramètres, les oscilloscopes sont calibrés à l'aide de calibrateurs. Le calibrateur d'amplitude est conçu pour calibrer ou vérifier la précision de l'étalonnage de l'axe vertical de l'écran de l'oscilloscope en unités de tension, et du calibrateur de durée, respectivement, pour l'axe horizontal en unités de temps.

De nombreux radioamateurs utilisent de nombreux oscilloscopes fabriqués en URSS, qui n'ont pas été vérifiés depuis longtemps. Certains n'ont pas de générateur de signal de référence intégré. D'autres modèles l'ont, mais après des décennies, vous ne pouvez lui faire confiance qu'avec une grande prudence. Par exemple, l'oscilloscope S1-5 (SI-1) dont je dispose dispose d'un calibrateur d'amplitude intégré. Mais, premièrement, il génère un signal sinusoïdal avec une fréquence de 50 Hz, et deuxièmement, même pendant son « enfance », l'erreur de mesure de l'amplitude du signal dans la section d'échelle de 0,2...1,2 V était de ±10 %, ce qui est selon trop de normes modernes.

A l'attention des radioamateurs disposant d'appareils similaires, nous proposons un calibrateur pour oscilloscope avec une erreur de mesure déterminée uniquement par les capacités des instruments de mesure dont disposent les radioamateurs, dans mon cas, le multimètre numérique M890G, la principale erreur de mesure de qui est l'erreur de la mesure. L'appareil génère un signal carré (méandre) avec une oscillation de 2 V, une fréquence de 1 et 20 kHz. Cela permet d'utiliser le calibrateur, par exemple, lors du réglage de la compensation de la sonde haute fréquence d'un oscilloscope ou pour vérifier les paramètres dynamiques des amplificateurs de puissance audio.

Comme mentionné ci-dessus, le multimètre numérique M890G est utilisé pour configurer (puis vérifier périodiquement) le calibrateur. L'erreur relative de mesure de la tension continue avec le multimètre M890G, selon les données du passeport, est égale à ±0,5 % de la valeur mesurée plus/moins l'un des chiffres les moins significatifs, et la mesure de la fréquence est à ±1 % de la valeur mesurée. valeur plus/moins l’un des chiffres les moins significatifs avec une résolution de 10 Hz. Lors de la mesure de la tension maximale à une limite de 2 V, l'erreur absolue est de ± 11 mV à une résolution de 1 mV, la mesure d'une fréquence de 10 20 Hz est de ± 20 Hz et une fréquence de 210 kHz est de ± 890 Hz. Malheureusement, l'indicateur du multimètre M3,5G, comme la plupart des autres, ne permet d'afficher que 1,999 chiffres. Par conséquent, seules les spécifications suivantes du calibrateur peuvent être garanties : amplitude de sortie 11 V ±1 mV, fréquence de sortie 20 kHz ±19,99 Hz et 210 kHz ±XNUMX Hz.

Riz. 1. Schéma du calibrateur

Le circuit du calibrateur est illustré à la Fig. 1. La source de tension de précision 1,999 V (calibrateur d'amplitude) est assemblée sur un régulateur de tension réglable LM317T (DA1). Ce microcircuit maintient avec une grande précision une tension de référence stable de 1,25 V entre la sortie et la broche de commande. Comme la broche de commande consomme très peu de courant, la tension de sortie est U_O=1,25(1±R3/R4). Typiquement, la résistance R4 est choisie égale à 240 Ohms. Mais dans notre cas, afin de ne pas prendre en compte le courant traversant la broche de commande et de le rendre indépendant des changements d'entrée et de charge, un courant égal au courant de charge initial doit être prélevé de la sortie du stabilisateur à travers les résistances R3, R4. (elle doit être supérieure à 10 mA, car la minuterie DA2 à une tension d'alimentation de 2 V consomme un courant ne dépassant pas 60 μA). Si la charge est insuffisante, la tension de sortie augmentera [1].

Le calibrateur de durée est monté sur une minuterie intégrée ICM7555IN (DA2). Il est réalisé à l'aide de la technologie CMOS, donc la tension à sa sortie (broche 3) peut varier de zéro à la tension d'alimentation. De plus, ce microcircuit fonctionne également sous une tension d'alimentation de 2 V. La minuterie est allumée selon un circuit générateur typique. Les circuits de synchronisation R1C1 et R2C1 sont connectés à la sortie de la minuterie. Cela garantit une grande précision de la formation des méandres, puisque la charge et la décharge du condensateur C1 se produisent via la même résistance (R1 ou R2). La fréquence des impulsions générées peut être calculée à l'aide de la formule f=0,7215/(R1•C1) [2]. La résistance R6 protège la minuterie contre un court-circuit à la sortie.

Étant donné que la grande majorité des oscilloscopes ont une impédance d'entrée d'au moins 1 MOhm, cela n'a pratiquement aucun effet sur la précision de l'étalonnage. La résistance R5, avec le transistor bit de minuterie interne, forme une sortie carrée supplémentaire à haute résistance. Les condensateurs C2 et C3 atténuent les surtensions de la tension de sortie du stabilisateur DA1 au moment où la minuterie DA2 commute.

Riz. 2. Dessin de la carte d'étalonnage

Le calibrateur est monté sur un circuit imprimé constitué des deux côtés d'une feuille de fibre de verre de 2 mm d'épaisseur, dont le dessin est illustré à la Fig. 2. Lors de la répétition de la conception, il n'y a aucune exigence particulière pour les éléments. L'essentiel est que la résistance R3 est multitour (dans la version de l'auteur - SP5-2). Au lieu d'une minuterie importée, vous pouvez utiliser la minuterie domestique KR1441VI1. Le condensateur C1 est du SGME-A avec une tolérance de ±1%, mais il est possible d'utiliser d'autres condensateurs avec d'autres calibres et avec un TKE minimum, d'autant plus que la fréquence calibrée des impulsions de sortie est fixée par une sélection de résistances R1 et R2 . Dans la version de l’auteur, chacune est composée de deux résistances MLT-0,25 avec une tolérance de ±5%, connectées en série. Il y a de la place sur le circuit imprimé à cet effet. Condensateur C2 - toute céramique, C3 - K53-1A ou importé, de taille appropriée. Le cavalier S1 est utilisé à partir du périphérique SVP du téléviseur ZUSTST.

Configurez l'appareil comme ceci. La tension d'alimentation est fournie et la résistance ajustée R3 à la sortie du stabilisateur de tension fixe la tension à 1,999 V, en la surveillant avec un multimètre M890G à la limite de 2 V. Cette opération est très fastidieuse. La résistance de la résistance ajustée doit être augmentée lentement à partir du minimum jusqu'à ce que la tension requise soit obtenue. Ensuite, le multimètre passe en mesure de fréquence et la fréquence de sortie est réglée sur 1 et 2 kHz en sélectionnant les résistances R1 et R19,99. Lors de la mise en place, il est pratique d'utiliser une résistance multitours SP5-1VA d'une résistance de 10 kOhm, connectée en série avec une résistance constante de 5,1 kOhm, pour une fréquence de 20 kHz, et une résistance multitours SP3- 36 avec une résistance de 100 kOhm (du SVP TV 3USTST) avec une résistance constante de 180 kOhm connectée en série pour la fréquence 1 kHz.

La fonctionnalité du calibrateur est maintenue lorsque la tension de la batterie GB1 (G6F22) est réduite à 5 V. Considérant que le courant consommé par la charge est légèrement supérieur à 10 mA et que le calibrateur n'est utilisé que périodiquement, sa capacité dure un long moment.

littérature

1. Horowitz P., Hill W. The Art of Circuitry, v. 3. - M.: Mir, 1993.
2. Aleksenko A. G., Colombet E. A., Starodub G. I. Application de microcircuits analogiques de précision. - M. : Radio et communication, 1985.

Auteur : S. Semikhatsky

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