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:

Зеркальные спутники и их угрозы для астрономии и экологии 09.11.2025

Калифорнийский космический стартап Reflect Orbital, который планирует к 2030 году вывести на орбиту 4 000 зеркальных спутников, отражающих солнечный свет на Землю даже ночью. Главная цель - увеличить эффективность солнечных электростанций, обеспечивая непрерывное освещение в ночное время. Первый демонстрационный аппарат EARENDIL-1 с зеркалом площадью 334 м2 предполагается запустить в апреле 2026 года, а соответствующая заявка уже подана в Федеральную комиссию связи США (FCC). Проект получил 1,25 млн долларов поддержки от ВВС США в рамках программы для малого бизнеса. Идея заключается в том, чтобы спутники создавали дополнительное освещение для энергетических систем, однако многие ученые выражают сомнения как в технической реализуемости, так и в потенциальном вреде для окружающей среды. Астрономы, включая Майкла Брауна и Мэтью Кенворти, подсчитали, что отраженный свет будет примерно в 15 000 раз слабее дневного солнца, хотя и ярче полной Луны. Для того чтобы создать хотя бы 20% дн ...>>

Портативный твердотельный накопитель Lexar Air 09.11.2025

Компания Lexar представила портативный твердотельный накопитель Air (pSSD), сочетающий компактность, высокую скорость и надежность. Вес устройства составляет всего 19 граммов, а толщина в тончайшей части достигает всего 6 мм, что делает его одним из самых легких и тонких SSD на рынке. Накопитель выпускается в двух вариантах емкости: 512 ГБ и 1 ТБ. Версия на 1 ТБ оценивается примерно в 459 юаней (около $64), а старт продаж модели на 512 ГБ пока не объявлен. Lexar Air оснащен интерфейсом USB 3.2 Gen 1 (5 Гбит/с) и разъемом USB-C, при этом в комплект входит переходник с USB-C на USB-A для универсальной совместимости. Производитель заявляет скорость последовательного чтения до 390 МБ/с и записи до 400 МБ/с, что позволяет быстро передавать большие файлы, включая видео высокой четкости. Корпус накопителя выполнен в компактном форм-факторе, который удобно держать на ладони, а максимальная толщина не превышает 9,3 мм. Конструкция выдерживает падения с высоты до 2 метров, а для удобног ...>>

Горькие продукты улучшают работу мозга 08.11.2025

Как выяснили японские ученые, горький вкус флаванолов играет важную роль в стимуляции центральной нервной системы. Даже при минимальном усвоении этих веществ организм получает сигнал к повышению активности нейромедиаторов и улучшению когнитивных функций, что делает натуральные продукты с горьким вкусом потенциально полезными для мозга и общей физиологии. В поисках способов улучшить работу мозга ученые все чаще обращаются к натуральным соединениям, содержащимся в привычных продуктах питания. Одним из таких веществ являются флаванолы, присутствующие в какао, красном вине и ягодах. Исследователи из Технологического института Сибаура в Японии выяснили, что горький и вяжущий вкус этих соединений способен активировать мозг через вкусовые рецепторы, способствуя улучшению памяти, внимания и способности к обучению. Ранее было известно, что флаванолы защищают нейроны и поддерживают когнитивные функции, однако их биодоступность - доля вещества, поступающая в кровь - крайне низка. Это вызвал ...>>

Случайная новость из Архива Неэкономую бытовую технику - под запрет 02.09.2014 Евросоюз продолжает реализовывать планы в области энергосбережения. С начала 2015 г. в ЕС могут запретить производство и реализацию мобильных устройств и гаджетов, потребляющих слишком много электроэнергии при зарядке батарей. В "черный список" могут попасть, кроме того, электрочайники, фены, газонокосилки и другие бытовые устройства, если они не будут отвечать определенным требованиям. Чиновники полагают, что мощность фенов, например, можно уменьшить на 30% без ухудшения качества их работы. В этом случае производителям бытовой техники и электроники придется внести конструктивные изменения в свои продукты, чтобы они отвечали новым требованиям. На данный момент на европейском рынке представлены бытовые приборы мощностью до 2300 Вт. Европейские власти предлагают заняться уменьшением энергопотребления, по сути, всей бытовой электроники. С 1 сентября этого года на территории ЕС уже запрещена реализация пылесосов мощностью более 1600 Вт.

Другие интересные новости:

▪ Оценочные платы для двух- и трехосевых MEMS-акселерометров

▪ Мини-ПК Minisforum Mars MC560

▪ Графен станет еще податливее и гибче

▪ Из воздуха в камень

▪ Сверхлегкая куртка с подогревом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Защита электроаппаратуры. Подборка статей

▪ статья Лукиан из Самосаты. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какой паразит замещает собой целый орган хозяина? Подробный ответ

▪ статья Водный подорожник. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Применение малогабаритных помехоподавляющих магнитопроводов из аморфных металлических сплавов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Травление железных и медных предметов раствором йода. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025