Активный щуп к осциллографу. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

Осциллограф занимает особое место в измерительной лаборатории радиолюбителя, поскольку позволяет "увидеть" процессы, протекающие в каскадах электронных устройств. Но порою входная цепь осциллографа, обладающая определенным сопротивлением и емкостью, способна внести искажения в наблюдаемые сигналы. Вот тогда к осциллографу подключают активный щуп - своеобразное согласующее устройство, входная цепь которого имеет значительно большее сопротивление и меньшую емкость по сравнению с входной цепью осциллографа. О таком щупе рассказывается в предлагаемой статье.

В [1] было опубликовано описание малоемкостного активного щупа, выполненного на полевом транзисторе с изолированным затвором. Хотя щуп предназначен для работы с сигналами сравнительно большой амплитуды, например, с уровнями КМОП микросхем, его можно применять и для исследования малых сигналов - ведь современные осциллографы обладают высокой чувствительностью.

Выполненный на полевом транзисторе КП305И щуп имеет хорошие частотные характеристики. Вместе с тем применение такого транзистора обуславливает определенные ограничения как при изготовлении щупа, так и при работе с ним. Известно, что изолированные затворы транзисторов легко пробиваются статическим электричеством или наводками сетевого напряжения. Кроме того, электрические характеристики щупа во многом определяются параметрами использованного транзистора.

Номенклатура выпускаемых промышленностью транзисторов с изолированным затвором невелика, и подходящей является лишь группа И серии КП305, из которой возможно отобрать экземпляры с подходящими параметрами. Изготовить несколько щупов с разными характеристиками практически нереально. Применение в щупе полевого транзистора с затвором в виде р-п перехода позволяет устранить отмеченные ограничения. Возможность такой замены основана на публикации в [2]. Большая номенклатура выпускаемых транзисторов с таким затвором позволяет без особого труда подобрать экземпляры с нужными параметрами, чтобы изготовить щупы с разными характеристиками.

Электрическая схема предлагаемого щупа показана на рис. 1 - она аналогична схеме, приведенной в [1]. Щуп представляет собой простейший истоковый повторитель, нагрузкой которого является резистор R3. Резисторы R1, R2 образуют входной делитель напряжения.

На практике приходится проводить разнообразные измерения, изготовить один щуп "на все случаи жизни" невозможно. Поэтому целесообразно иметь несколько щупов, выполненных на широкораспространенных транзисторах КП302АМ и серии КПЗ0З и питающихся постоянным напряжением 9 В. Частотные характеристики этих транзисторов несколько хуже, чем у КП305, поэтому уступают по характеристикам и собранные на них щупы. Входная емкость и стокового повторителя практически определяется проходной емкостью транзистора и для КП302, КПЗ0З она больше, чем у КП305. Кроме того, при больших входных сигналах транзистор может оказаться в режиме прямого смещения, когда открывается p-n переход затвора и через него начинает протекать ток. Для транзистора такой режим не опасен, поскольку ток ограничивается резистором R1, но входное сопротивление щупа уменьшается и становится равным сопротивлению резистора R1. В таблице приведены основные характеристики нескольких экземпляров щупов и параметры транзисторов, на которых они собраны. Здесь Uзи.otc - напряжение отсечки транзистора; Iс.нач - начальный ток стока; Uo - постоянное напряжение на выходе щупа при отсутствии входного сигнала; Io - ток потребления щупа при напряжении Uo; +Umax и -Umax - максимальное и минимальное входное напряжение, при котором коэффициент передачи (Кпер) щупа снижается до уровня 0,7 от номинального значения.

Основным фактором, определяющим рабочий диапазон в области минусовых входных напряжений, является значение напряжения отсечки транзистора. В области плюсовых входных напряжений рабочий диапазон может быть расширен увеличением напряжения питания щупа.

На рис. 2 приведены передаточные характеристики двух экземпляров щупов при напряжении питания 9 и 15 В. Повышение питающего напряжения более эффективно для щупа, выполненного на транзисторе с большим значением lo (рис. 2,б), чем в случае использования транзистора с небольшим lo (рис. 2,а).

Резистор R3 выбирают такого сопротивления, чтобы обеспечивались динамические характеристики щупа. При большом сопротивлении резистора начинает проявляться эффект "затягивания" спадов импульсов. Питание любого щупа может быть автономным, например, от батареи типов "Корунд", 7Д-0,125, но в большинстве случаев удобно питать его от исследуемого устройства.

Монтаж щупа объемный - выводы радиоэлементов соединены непосредственно между собой (рис. 3). Если щуп предназначается для работы как с сигналами большой, так и малой амплитуды, для защиты от наводок его детали целесообразно поместить в экран, который может быть выполнен из металлической оплетки кабеля соответствующего диаметра. К осциллографу щуп подключают с помощью коаксиального кабеля или экранированного провода минимально допустимой (по условиям работы щупа) длины.

В щупе применены резисторы МЛТ-0,125. Резистор сопротивлением 22 МОм (в некоторых экземплярах) - малогабаритный, наподобие применяемых в электронных наручных часах. Конденсатор С1 - такой же миниатюрный либо самодельный, выполненный непосредственно на резисторе R1. Для этого резистор обертывают слоем диэлектрической пленки (лучше фторопластовой), а сверху надевают отрезок экранирующей оплетки от коаксиального кабеля, которую затем припаивают к правому по схеме выводу резистора R1. К левому выводу этого резистора припаивают конец провода ПЭВ 0,15...0,35 и наматывают провод на расположенный над резистором экран.

Подгоняют емкость конденсатора изменением числа витков провода - к этой операции практически сводится настройка щупа. Понадобится генератор прямоугольных импульсов, обеспечивающий амплитуду выходного сигнала 2...5 В при частоте следования 1...10 кГц. Калибровочные импульсы, которые подают на вход щупа, должны иметь крутые фронты. Изменением емкости конденсатора добиваются наличия крутых фронтов и спадов импульсов на экране осциллографа. При этом амплитуда выбросов на фронтах не должна превышать 10% амплитуды импульсов.

Литература

1. Гришин А. Активный щуп для осциллографа. - Радио, 1988, № 12, с. 45.
2. Межлумян А. Необычный режим работы полевого транзистора. - Радио, 1991, №3, с. 58-61.

Автор: Д.Турчинский, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Случайная новость из Архива Измерена энергия входа электрона в воду 11.02.2018 Сотрудники нескольких исследовательских организаций США улучшили методики подсчета энергии, выделяемой в момент попадания электрона в жидкую воду. На их основе они получили наиболее точную на данный момент оценку этой величины. Данная информация поможет при изучении химических реакций, происходящих в водной среде. Попадая в воду, электрон захватывается ей и через какое-то время начинает участвовать в происходящих в ней химических реакциях (по сути, все они представляют собой передачу электронов от одних молекул к другим). При этом выделяется некоторое количество энергии. В предыдущих исследованиях ее, как правило, определяли по большей части теоретически. При этом компьютерное моделирования реакций взаимодействия электронов с молекулами воды требовали больших вычислительных мощностей. А экспериментальные данные были крайне неполными из-за сложности измерения этого параметра. Авторы обсуждаемой статьи усовершенствовали алгоритмы подсчета энергии взаимодействия вошедшего в воду электрона с ее молекулами и применили новые компьютерные модели для вычислений, а также использовали некоторые новые экспериментальные способы определения этой энергии. Так они выяснили, что она зависит от того, куда попадает электрон - в поверхностный слой воды или в ее толщу. В первом случае энергия равна 0,8 электрон-вольт, во втором она заметно меньше - от 0,1 до 0,3 электрон-вольт. Эти значения существенно отличаются от полученных ранее, в связи с чем исследователи критически пересматривают существующие концепции их вычисления. Информация, полученная в ходе исследования, поможет лучше понять динамику химических реакций, происходящих в водной среде. Вода растворяет огромное множество веществ, и большинство изучаемых реакций проходит именно в ней. Знания об их механизмах нужны не только для химических производств, но и для биологии: практически все химические процессы в живых системах протекают именно в жидкой воде.

Другие интересные новости:

▪ Кроссовки, изменяющие свой размер

▪ Портативный аккумулятор Xiaomi Mi Powerbank Pro с портом USB Type-C

▪ Цемент из растений

▪ Дом на батарейках

▪ RFID для отключения пиратских дисков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аккумуляторы, зарядные устройства. Подборка статей

▪ статья Влияние на человека электромагнитных полей и неионизирующих излучений. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как Эдит Пиаф помогала бежать из немецких лагерей французским военнопленным? Подробный ответ

▪ статья Бурачник лекарственный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Столярный клей. Простые рецепты и советы

▪ статья Фокус с металлическим шариком и трубкой. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026