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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Цифровые 30А DC-DC регуляторы IR38263/5 24.12.2018 Компания Infineon выпустила новые цифровые DC-DC преобразователи серии IPOL IR38263 и IR38265, с выходным током до 30 А. Преобразователи предназначены для питания ядер высокопроизводительных процессоров и других мощных низковольтных потребителей. Новые регуляторы комбинируют простоту использования, высокую интеграцию и возможность полной конфигурации по интерфейсу fast I2C или PMBus. Благодаря последним достижениям в технологиях низковольтных MOSFET, компании Infineon удалось реализовать достаточно мощный DC-DC с выходным током до 30 А в малом корпусе PQFN-24 (5-7 мм). Наличие цифрового интерфейса делает данное решение действительно гибким. Все основные параметры (частота коммутации, выходное напряжение, пороги срабатывания защит) можно настроить с помощью цифрового хост-контроллера. По цифровому интерфейсу можно считать значения входного и выходного напряжения, выходного тока и температуры. Технические параметры: диапазон входных напряжений: 5,5...16 В (1,5...16 В с внешним питанием Vcc); выходное напряжение настраивается от 0,5 В до 87,5% от Vin; номинальный выходной ток достигает 30 А; частота преобразования настраивается в диапазоне 150...1500 кГц; КПД до 96%; алгоритм управления Voltage Mode (VM Engine Gen3) позволяет быстро отрабатывать изменения нагрузки; настройка выходного напряжения с помощью 3-х цифровых входов PVID; возможность настройки параметров через интерфейс fast I2C (IR38265) или PMBus (IR38263); возможность считывания значений выходного напряжения и тока нагрузки с помощью цифрового интерфейса I2C/PMBus; диапазон рабочих температур -40°С...+125°С; корпус PQFN-24 размером 5х7 мм.

Другие интересные новости:

▪ Слух человека зависит от рук

▪ Дубайский робот-полицейский

▪ Ослабление иммунитета космонавтов будет предсказано

▪ ВИЧ лечит рак

▪ Картины по требованию

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электронные справочники. Подборка статей

▪ статья Эдгар Дега. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое минор и мажор? Подробный ответ

▪ статья Оценщик (эксперт по оценке имущества). Должностная инструкция

▪ статья Автоматическая защита сетевой радиоаппаратуры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электронный предохранитель с цифровым индикатором. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025