Sonde active pour oscilloscope. Schéma, description

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

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La capacité d'entrée des oscilloscopes modernes est d'environ 30...50 pF. Lors de la mesure, la capacité du câble de connexion y est ajoutée et la capacité d'entrée totale atteint 100 ... 150 pF. Cela peut entraîner une distorsion importante des résultats de mesure et des réglages incorrects, par exemple, des filtres coupe-bande des étages de sortie des amplificateurs d'enregistrement des magnétophones. C'est pourquoi, lors de recherches sur des circuits critiques pour la capacité introduite de l'appareil de mesure, il est nécessaire d'utiliser des dispositifs d'adaptation spéciaux dotés d'une grande résistance d'entrée et d'une petite capacité.

Pour la plupart des travaux pratiques, deux principaux types d'appareils sont nécessaires: pour les signaux harmoniques de faible amplitude (1 ... 50 mV) avec un coefficient de transfert K> 1 et pour les signaux de haute amplitude (jusqu'à 10 ... ayant une transmission coefficient K=20...0,2.

L'utilisation généralisée ces dernières années de microcircuits analogiques et numériques à grande vitesse fonctionnant à des tensions relativement élevées (amplificateurs opérationnels pour une large application, microcircuits de la série K561 - jusqu'à 15 V) a révélé la nécessité d'un dispositif fonctionnant dans une large tension gamme avec la capacité de transmettre un composant de signal constant.

Sonde active pour oscilloscope
Ris.1

Un schéma d'un tel dispositif sous la forme d'une sonde est présenté sur la Fig. 1. Il est réalisé selon le circuit source suiveur classique utilisant un transistor MOS et contient un nombre minimum de pièces. La plage de fréquences de fonctionnement est de O...5 MHz. L'alimentation est fournie à partir de n'importe quelle source de courant avec une tension de 7...15 V, par exemple une batterie 7D-0,115-U1.1 ou des batteries galvaniques "Krona", "Korund". La capacité d'entrée de la sonde ne dépasse pas 4 pF, la résistance d'entrée n'est pas inférieure à 3 MOhm. La tension de sortie à Uin=0 est de 2,5 V. La plage des tensions d'entrée dans la région des valeurs négatives (avant coupure) est de 7 V, dans la région des valeurs positives (avant le début de la limitation) est de 13 V avec Upit=9V et 26V avec Upit=15V.

Le coefficient de transmission dans la gamme de fréquences spécifiée est de 0,4.

Les résistances R1 et R2 forment le diviseur de tension d'entrée, le condensateur C1 est utilisé pour la compensation de fréquence.

En raison de la variation significative des paramètres de transistors spécifiques, les caractéristiques des conceptions de sonde peuvent également différer principalement en termes de tension de coupure et de coefficient de transfert. Pour obtenir la plage de fonctionnement maximale dans la région des tensions d'entrée négatives, il est nécessaire d'utiliser des transistors avec la tension de coupure maximale (en valeur absolue). L'auteur a utilisé un transistor avec Uzi otc = 4,2 V. La plupart des transistors KP305I ont une valeur Uzi otc inférieure, par conséquent, si nécessaire, la tension de coupure de la sonde peut être augmentée en réduisant le gain du diviseur d'entrée, par exemple en augmentant la résistance du résistance R1. Cependant, pour de nombreuses mesures nécessitant un réglage à la tension maximale ou minimale, la valeur de la tension de coupure de la sonde n'est pas significative, puisque le réglage peut être effectué sur l'alternance positive du signal.

La sonde est montée dans un étui à partir d'un stylo-feutre. L'installation est volumétrique, sans l'utilisation d'éléments structurels supplémentaires. Les conclusions des éléments radio sont directement reliées les unes aux autres. La sonde est connectée à l'oscilloscope avec un câble blindé ne dépassant pas 30 cm.

La conception utilise des résistances de type MLT-0,125. Le condensateur C1 est constructif, il est réalisé avec du fil PEV d'un diamètre de 0,15...0,35 mm. Le fil doit être soudé à la borne gauche (selon le schéma) de la résistance R1 et enroulé 12 tours sur la borne droite. La capacité est sélectionnée en modifiant le nombre de tours. Une fois le montage terminé, nettoyez avec du papier de verre à grain fin la piste du condensateur ainsi obtenu, étamez-la et soudez-la en couche fine (pour éliminer l'inductance parasite).

Lors du montage de la sonde, des mesures doivent être prises pour éviter la panne du transistor à effet de champ par l'électricité statique et les interférences du secteur.

Le réglage du dispositif consiste à calibrer pour obtenir le coefficient de transfert souhaité et à sélectionner la capacité du condensateur C1. L'étalonnage nécessitera l'utilisation d'une alimentation CC régulée et d'un voltmètre. En sélectionnant la résistance de la résistance R1, le coefficient de transfert est fixé à K = 0,4 (ou 0,5), tout en tenant compte de la tension de polarisation initiale en sortie.

Lors de la sélection de la capacité du condensateur C1, un générateur d'impulsions rectangulaires avec une amplitude de signal de sortie de 2 ... 10 V et un taux de répétition de 1 ... 10 kHz est requis. Pour fournir des fronts raides, vous pouvez utiliser un diviseur de fréquence de déclenchement, par exemple, sur des microcircuits des séries K155, K176, K561. En modifiant la capacité du condensateur de compensation de fréquence C1, des impulsions rectangulaires sont obtenues sur l'écran de l'oscilloscope sans blocage des fronts, l'amplitude des surtensions aux fronts ne doit pas dépasser 10% de l'amplitude des impulsions. Trop de capacité provoque des surtensions importantes le long des fronts, insuffisantes - leur resserrement.

Sur le corps de la structure fabriquée, il est nécessaire de mettre des inscriptions sur les paramètres de l'appareil - capacité d'entrée, résistance et coefficient de transfert.

Lorsque vous effectuez des mesures avec une lecture de la composante continue, l'oscilloscope doit être corrigé pour le niveau de lecture. Pour ce faire, fermez l'entrée de la sonde et réglez le faisceau de l'oscilloscope sur zéro.

Auteur : A. Grishin, Moscou ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru

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