Измерительная техникаПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ Простая приставка к авометру, схема которой изображена на рисунке, позволяет обнаруживать в трансформаторах, дросселях и других деталях с обмотками межвитковые замыкания до трех-четырех витков. Приставка представляет собой НЧ генератор, собранный по трехточечной схеме, с емкостной обратной связью через конденсаторы С1 и С2. Роль индуктивности контура генератора играет испытываемая катушка. Потенциометр R4 служит для поддержания постоянной величины тока, протекающего через транзистор Т1, при изменении внутреннего сопротивления батареи, питающей генератор. В гнезда Гн1 и Гн2 вставляют вилки авометра. Наконечники подключают к выводам испытываемой детали. Гнездо Гн1 одновременно является выключателем питания. Для этого оно разрезано вдоль по всей длине. Укв схема Половины гнезда замыкаются вставленной в него вилкой, питание включается. Однополюсные вилки, обозначенные внизу стрелками, включают в гнезда авометра для измерения переменного напряжения.Работа прибора основана на уменьшении амплитуды генерируемого напряжения при подключении детали с межвитковым замыканием, так как в этом случае добротность контура существенно понижается. Уменьшение напряжения отмечает подключенный к прибору авометр.Градуировку собранного прибора производят следующим образом. Подготовляют прибор к измерениям, подключив к нему авометр и щупы так, как описано выше. Затем присоединяют к щупам исправный унифицированный регулятор строк типа РРС-70 с введенным вовнутрь катушки сердечником. Регулируя потенциометр R4 добиваются, чтобы авометр показал величину переменного напряж...
Для схемы "Активный щуп для осциллографа"
Измерительная техникаАктивный щуп для осциллографаВходная емкость современных осциллографов составляет порядка 30...50 пФ. При измерениях к ней добавляется емкость соединительного кабеля, и суммарная входная емкость достигает 100...150 пФ. Это может привести к существенному искажению результатов измерений и неправильной настройке, например, фильтров-пробок выходных каскадов усилителей записи магнитофонов. Вот почему при проведении исследований в цепях, критичных к вносимой емкости измерительного прибора, нужно применять специальные согласующие устройства, имеющие большое входное сопротивление и небольшую емкость.Для большинства практических работ необходимы два основных вида устройств: для гармонических сигналов малой амплитуды (1...50 мВ) с коэффициентом передачи К>1 и для сигналов большой амплитуды (до 10...20 В), позволяющие передавать постоянную составляющую сигнала и имеющие коэффициент передачи К=0,2...0,5. Широкое распространение в последние годы быстродействующих аналоговых и цифровых микросхем, работающих при сравнительно больших напряжениях (ОУ широкого применения, микросхемы серии К561-до 15 В), выявило необходимость устройства, работающего в широком диапазоне напряжений с возможностью передачи постоянной составляющей сигнала. Puc.1Схема такого устройства в виде щупа приведена на рис.1. Он выполнен по классической схеме истокового повторителя с использованием транзистора МОП-структуры и содержит минимальное количество деталей. Диапазон рабочих частот составляет О...5 МГц. Питание осуществляется от любого источника тока напряжением 7...15 В, например, аккумуляторной батареи 7Д-0,115-У1.1 или гальванических батарей "Крона", "Корунд". Входная емкость щупа - не более 4 пФ, входное сопротивление - не менее 3 МОм. Выходное напряжение при Uвх=0 co-ставляет 2,5 В. Диапазон входных напряжений в области отрицательных значений (до отсечки) - 7 В, в области положительных значений (до начала о...
Для схемы "Широкополосный апериодический усилитель ВЧ"
Радиолюбителю-конструкторуШирокополосный апериодический усилитель ВЧПредлагаемый вниманию читателей высокочастотный усилитель может найти самое широкое применение. Это и антенный усилитель для радиоприемника, и усилительная приставка к осциллографу с низкой чувствительностью канала вертикального отклонения, и апериодический усилитель ПЧ, и измерительный усилитель. Вход и выход усилителя рассчитаны на включение в иинию с волновым сопротивлением 75 Ом. Полоса рабочих частот усилителя 35 кГц- 150 МГц при неравномерности на краях диапазона 3 дБ. Максимальное неискаженное выходное напряжение 1 В, коэффициент усиления (при нагрузке 75 Ом) - 43 дБ, коэффициент шума на частоте 100 МГц -4,7 дБ. Питается усилитель от источника напряжением 12,6 В, потребляемый ток 40 мА. Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке. Он представляет собой две последовательно включенные усилительные ячейки, в каждой из которых резистивные усилительные каскады на транзисторах N1, Т3 нагружены на эмиттерные повторители на транзисторах Т2, Т4. Симистор тс112 и схемы на нем Для расширения динамического диапазона ток через последний эмиттерный повторитель выбран равным приблизительно 20 мА. Амплитудная и частотная характеристики усилителя сформированы элементами цепи час-тотнозависимой обратной связи R4C2, R10C5 и дросселями простой высокочастотной коррекции Др1 и Др2.Конструктивно усилитель выполнен на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита и помещен в латунный посеребренный корпус. Разъемами служат высокочастотные соединители СР-75-166 Ф. Высокочастотные дроссели Др1 и Др2 бескаркасные. Их обмотки содержат по 10 витков провода ПЭВ-1 0,25, диаметр обмоток 5 мм. Если усиление 43 дБ является чрезмерным, можно использовать только одну усилительную ячейку, причем в зависимости от целевого назначения либо на транзисторах T1. Т2 с напряжением питания + 5 В, либо на транзисторах Т3, Т4 с напряжением питания +12,6...
Для схемы "Две схемы простых генераторов качающейся частоты"
Для схемы "ПРОСТОЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ НЧ И ВЧ"
Измерительная техникаПРОСТОЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ НЧ И ВЧПростой генератор сигналов низкой и высокой частоты предназначен для налаживания и проверки различных приборов и устройств, изготовляемых радиолюбителями.Генератор низкой частоты вырабатывает синусоидальный сигнал в диапазоне от 26 Гц до 400 кГц, который разделен на пять поддиапазонов (26...240, 200...1500 Гц: 1.3...10, 9...60, 56...400 кГц). Максимальная амплитуда выходного сигнала 2 В. Коэффициент гармоник во всем диапазоне частот не превышает 1,5%. Неравномерность частотной характеристики - не более 3 дБ. С помощью встроенного аттенюатора можно ослабить выходной сигнал на 20 и 40 дБ. Предусмотрена также плавная регулировка амплитуды выходного сигнала с контролем ее по измерительному прибору.Генератор высокой частоты вырабатывает синусоидальный сигнал в диапазоне от 140 кГц до 12 МГц (поддиапазоны 140...340, 330...1000 кГц, 1...2,8,2,7...12МГц).Высокочастотный сигнал может быть промодулирован по амплитуде сигналом как с внутреннего генератора НЧ. так и с внешнего.Максимальная амплитуда выходного напряжения 0,2 В. Блок питания на тиристорах схемы В генераторе предусмотрена плавная регулировка выходного напряжения с контролем амплитуды по измерительному прибору.Напряжение питания обоих генераторов 12 В.Принципиальная схема прибора показана на рис. 1.Генератор низкой частоты построен на основе хорошо известной схемы. Частоту генерируемого сигнала изменяют сдвоенным конденсатором переменной емкости С2. Применение блока конденсаторов переменной емкости для генерации невысоких (30...100 Гц) частот потребовало высокого входного сопротивления усилителя генератора. Поэтому сигнал с моста поступает на потоковый повторитель на полевом транзисторе V1, а далее на вход двухкаскадного усилителя с непосредственными связями (микросхема А1). С выхода микросхемы сигнал подается на выходной эмит-терный повторитель на транзисторе V3 и на вторую диагональ моста. С резистора R16 сигнал подается на выходной делитель напряжения (резисторы R18-R22) и на измерительный прибор PU1. по которому контрол...
Для схемы "МОДУЛЯТОР И ДЕМОДУЛЯТОР SSB"
Узлы радиолюбительской техникиМОДУЛЯТОР И ДЕМОДУЛЯТОР SSBВ литературе часто встречаются подобные схемы на ИМС К174УР1, на К174УРЗ они получаются проще и с мень-шим количеством навесных элементов (рис.1, 2). Схемы могут быть выполнены и с отдельным гетеродином. При этом сигнал (Uгет
Для схемы "ПРИСТАВКА-ГКЧ ДЛЯ ДИАПАЗОНОВ 300...900и 800... 1950 МГц"
Измерительная техникаПРИСТАВКА-ГКЧ ДЛЯ ДИАПАЗОНОВ 300...900и 800... 1950 МГц Регулировка радиоэлектронной аппаратуры с визуальным отображением амплитудно-частотных характеристик постоянно пользуется у радиолюбителей и специалистов повышенным интересом, так как позволяет оперативно видеть на экране измерительного прибора результаты воздействия при изменении какого-либо параметра или элемента настраиваемого изделия. Единственным недостатком данного метода контроля является сравнительно высокая цена(у) промышленных образцов измерителей частотных характеристик. Но радиолюбители и в этом месте нашли достойный выход - создание простых приставок к ставшему уже привычным осциллографу. При этом частотная характеристика самого осциллографа особой роли не играет. В журнале "Радио" 1994, № 1, с.26 приводилось описание такой приставки для регулировки телевизионной аппаратуры с указанием на возможности расширения ее функциональных возможностей. Сегодня мы приводим рекомендации по доработке данной приставки с поставленной задачей использования ее для регулировки устройств, работающих в диапазонах ДМВ и СВЧ (селекторы каналов ДМВ, тюнеры систем спутникового телевизионного вещания и др.). Схемы конвертера радиолюбителя Публикация в названном журнале описания приставки для измерения частотных характеристик и последующие отклики радиолюбителей заставили заняться разработкой рекомендаций для массового повторения устройства, работающего в диапазонах более высоких частот. Ниже приводятся описания двух вариантов доработок приставки с генераторами на 300...900 и 800...1950 МГц. При этом оказалось, что модификация приставки не требует полной ее переделки, довольно только изменить конструкцию высокочастотного генератора. Поэтому нумерация элементов на приводимых принципиальных схемах продолжает нумерацию основной схемы приставки. На рис.1 приведена схема ГКЧ, она одинакова для обоих высокочастотны...
Для схемы "Вечный блок питания"
Для работы телевизора, компьютера, радиоприемника обязательно требуется блок стабилизированного питания. Устройства, включенные в сеть круглосуточно, а также схемы, собранные начинающим радиолюбителем, требуют абсолютно надежного блока питания (БП), чтобы не было повреждения или возгорания блока питания. А теперь несколько "страшных" историй: у одного моего друга при пробое регулирующего транзистора "вылетело" много микросхем в самодельном компьютере; у другого после замыкания ножкой стула проводов, идущих к импортному радиотелефону, расплавился блок питания; у третьего то же с питанием "советского" промышленного ТА с АОН; у начинающего радиолюбителя после КЗ блок питания начал дарить на выход большое напряжение; на производстве КЗ линии измерительных приборов почти обязательно приводит к прекращению работы и необходимости срочного ремонта. Схемы импульсных блоков мы затрагивать не будем вследствие их сложности и невысокой надежности, а рассмотрим схему компенсационного последовательного стабилизатора питания (рис.1). ...
Большинство осциллографов имеют входное сопротивление 1 Мом и емкость 20 пф. С применением делителя 1Х10 сопротивление увеличивается до 10 Мом и емкость падает до нескольких пикофарад. Однако даже такие параметры могут изменить параметры измеряемой цепи выдавая недостоверные показания. Задача данного щупа внести минимальную погрешность в измеряемую цепь. Для этого сопротивление пробника должно стремиться к бесконечности, а емкость к нулю. Чтобы получить такие параметры требуется прецизионный операционный усилитель и конструктивные ухищрения, в частности игла пробника не касается платы и проходя через фторопластовую бобышку припаивается непосредственно к ножки микросхемы. В качестве операционного усилителя выбран широко распространенный CA3140. Вот интересующие нас параметры из даташита :
Поскольку проконтролировать такие высокие параметры у меня нет возможности то воспользуюсь слегка пониженными данными даташита. Тогда параметры изделия будут таковыми:
- Входное сопротивление - 1 Том
- Входная емкость - 5 пФ
- Усиление - 1:10 и 1:1
- Максимальное входное напряжение 12 вольт
- Максимальное выходное напряжение - 8 вольт
- Максимальная рабочая частота - 1 МГц
Схема проста как валенок, поэтому на ней не указаны блокировочные конденсаторы по питанию и синфазный дроссель на проводе питания. Подстроечные резисторы регулируют смещение по постоянному току и усиление в режиме 1:10.
Вот так выглядит готовая конструкция, на ней не допаян земляной провод с крокодилом на конце.
Хорошим источником фторопластовых бобышек служат разъемы SMA, в данной конструкции он впаян целиком. Важным этапом является промывание платы спиртом, без этого можно забыть о сверхвысоких сопротивлениях, а иногда и вовсе получить неработоспособный прибор.
Входная емкость современных осциллографов составляет порядка 30...50 пФ. При измерениях к ней добавляется емкость соединительного кабеля, и суммарная входная емкость достигает 100...150 пФ. Это может привести к существенному искажению результатов измерений и неправильной настройке, например, фильтров-пробок выходных каскадов усилителей записи магнитофонов. Вот почему при проведении исследований в цепях, критичных к вносимой емкости измерительного прибора, необходимо применять специальные согласующие устройства, имеющие большое входное сопротивление и небольшую емкость.
Для большинства практических работ необходимы два основных вида устройств: для гармонических сигналов малой амплитуды (1...50 мВ) с коэффициентом передачи К>1 и для сигналов большой амплитуды (до 10...20 В), позволяющие передавать постоянную составляющую сигнала и имеющие коэффициент передачи К=0,2...0,5.
Широкое распространение в последние годы быстродействующих аналоговых и цифровых микросхем, работающих при сравнительно больших напряжениях (ОУ широкого применения, микросхемы серии К561-до 15 В), выявило необходимость устройства, работающего в широком диапазоне напряжений с возможностью передачи постоянной составляющей сигнала.
Схема такого устройства в виде щупа приведена на рис. 1. Он выполнен по классической схеме истокового повторителя с использованием транзистора МОП-структуры и содержит минимальное количество деталей. Диапазон рабочих частот составляет О...5 МГц. Питание осуществляется от любого источника тока напряжением 7...15 В, например, аккумуляторной батареи 7Д-0,115-У1.1 или гальванических батарей "Крона", "Корунд". Входная емкость щупа - не более 4 пФ, входное сопротивление - не менее 3 МОм. Выходное напряжение при Uвх=0 co-ставляет 2,5 В. Диапазон входных напряжений в области отрицательных значений (до отсечки) - 7 В, в области положительных значений (до начала ограничения) составляет 13 В при Uпит=9В и 26В при Uпит=15В.
Коэффициент передачи в указанном диапазоне частот составляет 0,4.
Резисторы R1 и R2 образуют входной делитель напряжения, конденсатор С1 служит для частотной компенсации.
Ввиду значительного разброса параметров конкретных экземпляров транзисторов характеристики конструкций щупов также могут отличаться в основном по напряжению отсечки и коэффициенту передачи. Для получения максимального рабочего диапазона в области отрицательных значений входных напряжений необходимо применять транзисторы с максимальным (по абсолютной величине) напряжением отсечки. Автором был применен транзистор с Uзи oтc=4,2 В. Большинство транзисторов КП305И имеют меньшее значение Uзи отс, поэтому при необходимости напряжение отсечки щупа может быть увеличено путем уменьшения коэффициента передачи входного делителя, например, увеличив сопротивление резистора R1. Впрочем, для многих измерений, где требуется настройка по максимуму или минимуму напряжения, значение напряжения отсечки щупа не является существенным, поскольку настройку можно проводить по положительной полуволне сигнала.
Щуп собран в корпусе от фломастера. Монтаж объемный, без применения дополнительных конструктивных элементов. Выводы радиоэлементов соединены непосредственно между собой. Щуп подключают к осциллографу экранированным кабелем длиной не более 30 см.
Монтируя щуп, следует принимать меры по предупреждению пробоя полевого транзистора статическим электричеством и наводками от сети.
Настройка устройства заключается в калибровке для получения требуемого коэффициента передачи и подборе емкости конденсатора С1. Проведение калибровки потребует применения регулируемого источника постоянного тока и вольтметра. Подбором сопротивления резистора R1 устанавливают коэффициент передачи К=0,4 (или 0,5), при этом учитывают начальное напряжение смещения на выходе.
При подборе емкости конденсатора С1 необходим генератор прямоугольных импульсов с амплитудой сигнала на выходе 2...10 В и частотой следования 1...10 кГц. Для обеспечения крутых фронтов можно использовать триггерный делитель частоты, например, на микросхемах серий К155, К176, К561. Изменением емкости конденсатора С1 частотной компенсации добиваются получения на экране осциллографа прямоугольных импульсов без завала фронтов, амплитуда выбросов на фронтах должна быть не более 10 % от амплитуды импульсов. Слишком большая емкость вызывает значительные выбросы по фронтам, недостаточная - их затягивание.
На корпус изготовленной конструкции необходимо нанести надписи параметров устройства - входной емкости, сопротивления и коэффициента передачи.
При проведении измерений с отсчетом постоянной составляющей осциллограф необходимо скорректировать по уровню отсчета. Для этого следует замкнуть вход щупа и луч осциллографа установить на нулевую отметку.
Представляю на Ваш суд обзор щупа для осциллографа после 3+ месяцев использования.
Upd. 22.02.2019
: обзор дополнен с учётом полученного опыта от эксплуатации щупа. Дополнение в конце обзора.
Вместо предисловия
На момент заказа (26.10.2014) щуп стоил $6.89, но у меня ещё были БиКовские монетки, с учётом которых цена получалась 6.55 и дешевле предложений я не нашёл. Заказан щуп был 26.10, а отправлен 28.10 – вполне стандартные для БиКа два дня. Посылка была без трек-номера. Фото посылки и упаковки не привожу. БиК никогда не отличался хорошим качеством упаковки (хотя я ничего дороже $20 у них не заказывал, полагаю, дорогостоящие заказы они упаковывают гораздо лучше). Сейчас ценник на щуп установлен $4.17, но в наличии его нет. А ещё БиК поменял фото щупа на странице описания, по которым видно, что поменялись цвета некоторых компонентов (ползунок переключателя стал чёрный, кольца – жёлтые, колпачки серые в тон щупа) и комплектация (колпачков стало в 2 раза больше, а колец на пару меньше). Кстати последний отзыв о щупе на странице магазина – мой. :)
Характеристики щупа со страницы магазина:
Щуп был упакован в полиэтиленовый пакет с инструкцией вкладышем, вот его комплектация:
Пару слов о назначении всех этих дополнительных «штучек».
Кольца цепляются на байонет подключаемый к осциллографу и ручку щупа и применяются для удобства определения по цвету колец какая ручка щупа к какому каналу осциллографа подключена (но т.к. в комплекте лишь один щуп, то полезны данные кольца будут владельцам таких же комплектных щупов). Вот поменял на своём щупе кольца на салатовые:
Насадка в виде колпачка предназначена для изоляции от общего, полезно когда нужно щупом «пробираться» сквозь провода/платы.
Почти такая же насадка отличающаяся лишь выступами с двух сторон от сигнальной иглы может применятся как и первая, но так же удобна при «тыкании» в платы с smd компонентами. Надеваются эти колпачки довольно туго, а снимаются ещё сложнее. :)
Ну и наконец, самая полезная, на мой взгляд, штука – захват. Применяется для держания щупа за провод/вывод измеряемого сигнала. Позволяет уцепиться за толщину от долей мм до 2.5мм. Работает как надо. Пользуюсь им, в отличие от всех вышеописанных, регулярно.
Так же в комплекте имеется отвёртка с пластиковой ручкой для калибровки щупа.
Внешний вид самого щупа вполне понятен из вышеприведённых фото, но для полноты восприятия добавлю фото такого ракурса:
Надо отметить, что инструкция из комплекта не для галочки, в ней есть практически вся необходимая информация. Смотрите сами:
Но, а о чём умалчивает инструкция, поведаю Вам я. Длина кабеля щупа с байонетом – 104см, длина ручки щупа от кабеля до иголки – 14см (т.е. общая длина щупа равна 104+14=118см, до заявленных 120см не хватило 2см), длина общего провода с «крокодилом» - 14.5см. Никаких запахов щуп не производил, понравилась мягкость/гибкость кабеля. У ползунка переключателя х1/х10 (выключатель делителя) за время использования фиксация в крайних положениях стала не такая чёткая. Сама конструкция переключателя доверия не вызывает, стараюсь пользоваться им как можно реже (как правило щуп всегда эксплуатируется в режиме х10), чего и рекомендую всем пользователям аналогичных щупов. Общий провод с крокодилом съёмный. Сигнальная игла не настолько острая, что бы ей можно было случайно уколоться, но и не тупая. За время использования если и затупилась, то я этого не заметил. Метали из которого она выполнена не магнитный.
Ещё до заказа данного щупа, как и полагается человеку покупающему вещь в личное пользование, я выяснил интересующие меня вопросы касательно подобных щупов. И поэтому знал, что импортный разъем под названием «BNC» на щупе стыкуется с нашим байонетом «СР-50-73» на осциллографе не идеально – BNC разъем не до конца закручивается. И знал, что это легко исправляется подходящим надфилем.
Собственно так и вышло - во входной разъём осциллографа щуп вставлялся плотно, но вот зафиксировать его не получилось – угол проточенных пазов на BNC разъёме немного великоват. Что ж снимаю и аккуратно подтачиваю надфилем. Вот так выглядит адаптированный под отечественный байонет BNC разъём:
Стоит отметить, что вес BNC разъёма этого щупа гораздо меньше веса разъёма СР-50-74 комплектного щупа. Это и неудивительно ведь в BNC металла используется гораздо меньше.
Покупался щуп для моего осциллографа С1-65. Этот осциллограф имеет заявленную полосу пропускания канала Y равную 0-35МГц (при спаде АЧХ не превышающей 3дБ, для 5мВ/дел), входную ёмкость не более 30пФ при сопротивлении равном 1.0МОм ±5%. Сопоставляем с характеристиками щупа – входное сопротивление подходящее, диапазон компенсации ёмкости тоже подходящий. Т.е. противопоказаний нет:)
В С1-65 есть встроенный калибратор, выдающий 1кГц меандр с амплитудой от 0.02 до 50В или постоянное напряжение с таким же диапазоном. Калибратор как раз и предназначен для проверки и подстройки канала Y осциллографа и комплектного делителя с коэффициентом деления Кд=10. К сожаленью мне осциллограф попал в руки лишь с одним таким щупом (далее по тексту я его буду называть комплектным, хотя на самом деле история его происхождения мне неизвестна):
Калибратор осциллографа С1-65:
Вот так выглядит принципиальная схема комплектного выносного делителя осциллографа С1-65 (которого у меня нет):
А реальная принципиальная схема устройства обозреваемого щупа мне неизвестна, т.к. его конструкция не разборная, но зная то, что щуп представляет собой частотно-компенсированный делитель напряжения и, зная его параметры, полагаю, что она (схема) выглядит так:
Где Rк – сопротивление центральной жилы кабеля щупа, а Cк – ёмкость образованная рядом расположенными центральной жилой и оплёткой кабеля щупа и его монтажа.
Параметры делителя на постоянном токе вычисляются следующим образом:
Сопротивление щупа Rщ=Rх+R2;
Коэффициент деления Kд=R2/(Rх+R2).
где Rх – общее сопротивление, состоящее из последовательно включённых сопротивлений резистора R1 и центральной жилы (сигнального провода) кабеля щупа Rк равного 100 Ом (измерено китайским мультиметром ADM-02), а R2 – входное сопротивление осциллографа (паспортные данные).
Т.е. в нашем случае на постоянном токе десятикратное деление напряжения обеспечивается делителем, состоящим из последовательно включенного резистора 8.9999МОм (+100Ом кабель) и 1.0МОм (±5%) входного сопротивления осциллографа.
На переменном токе параметры делителя вычисляются сложнее, т.к. уже участвуют ёмкости С1, ёмкость кабеля щупа и его монтажа - Ск, подстроечного конденсатора С2 и входная ёмкость осциллографа условно обозначенная как конденсатор С3.
Если отношение ёмкостей в ёмкостном делителе, образованном С1 и Ск+С2+С3(далее Сх) будет равно отношению сопротивлений в резистивном, то амплитудно-частотная характеристика щупа будет ровной во всем диапазоне, начиная от постоянного тока и до частот ограниченных общим (активным+реактивным) сопротивлением щупа (ведь 22.5пф указанные в характеристиках щупа на частоте 35МГц это реактивное сопротивление величиной 202Ома). Поэтому величину ёмкости конденсатора С1 выбирают, как правило, равной 1/9 величины ёмкости Сх. В нашем случае суммарную ёмкость входа осциллографа и щупа примем 30+120=150пФ (реально может и больше, но точно измерить ёмкость щупа нет возможности, поэтому взял максимальное значение заявленное в характеристиках), следовательно, ёмкость конденсатора С1 должна быть не более 16.7пФ. Изменением ёмкости подстроечного конденсатора С2 добиваются выполнения условия компенсации – Zc1*(R1+Rк)=Zcх*R2 (где Z=1/2πFC).
Настройка компенсации щупа.
Как и показано в инструкции к обозреваемому щупу при не настроенном делителе щупа меандр может принимать один из двух видов:
Так выглядят прямоугольные импульсы при ёмкости щупа больше необходимой.
А так - при ёмкости щупа меньше необходимой. Осциллограммы с моего осциллографа с сигналом от калибратора при крайних позициях подстроечного конденсатора (С2). Кстати, расположен С2, как Вы уже поняли, на байонете:
И так слишком большая ёмкость вызывает значительные выбросы по фронтам, недостаточная - их затягивание. Понятно, что при настроенном делителе форма вершины прямоугольного импульса должна стремится к ровной прямой (форма реального прямоугольного импульса отлична от прямоугольника - по фронту импульса в любом случае присутствует выброс в виде иголки, а по спаду присутствует скругление). Изменением ёмкости конденсатора С2 добиваются получения на экране осциллографа прямоугольных импульсов без завала фронтов, амплитуда выбросов на фронтах должна быть не более 5-10% от амплитуды импульсов. Для большей наглядности/точности я решил проводить настройку путём сравнения формы сигнала при измерении комплектным щупом и обозреваемым (с учётом вышеизложенных мыслей). Приступив к калибровке делителя щупа от встроенного в осциллографе калибратора я обнаружил как «вяло» меняется форма фронта импульса при значительной величине поворота подстроечного конденсатора (С2), что явно указывает на то, что для более точной калибровки делителя щупа в моём случае нужно использовать сигнал более высокой частоты. А значит, нужен был генератор прямоугольных импульсов частотой повыше. Поскольку в хозяйстве такого готового генератора не оказалось, то для этих целей был «собран» ВЧ генератор импульсов. Ну «собран» это не совсем подходящий термин в данном случае, т.к. вся конструкция представляет собой плату ардуино (к слову на тот момент плата ардуино была самодельной) с залитым и подключенным к ней БП (скетч написан не мной, а товарищем maksim
с ресурса arduino.ru). При хорошем источнике питания форма прямоугольных импульсов выдаваемых микроконтроллером atmega328 (на нём базируется моя плата ардуино) при частоте задающего генератора 16МГц имеет мало искажений на частоте вплоть до 2МГц. Проводить дальнейшую калибровку встроенного делителя обозреваемого щупа решено было на частоте равной 1МГц. Так выглядит тестовый генератор в сборе:
А вот фото сравнения при настройке делителя щупа:
1МГц на комплектном щупе.
1МГц на обозреваемом щупе в режиме х1.
Тоже в режиме х10.
А так выглядит вершина импульса с частотой сигнала 4МГц на моём осциллографе:
Комплектный щуп слева, обозреваемый в режиме х1 – справа.
На фото хорошо видно, что обозреваемый щуп в таком режиме измерений проигрывает комплектному щупу и то, что оба щупа не годятся для столь точного наблюдения формы ВЧ сигнала (4МГц). Проигрыш обозреваемого щупа в таком тесте вполне закономерен, ведь в щупе подключен С2 и длина его кабеля значительно (на 33см) больше, а, следовательно, больше и его ёмкость. Однако в инструкции к щупу обозреваемый щуп в режиме х1 предлагают применять до частот величиною 6МГц. Оно конечно можно, но если чувствительность Вашего осциллографа по входу позволяет наблюдать сигнал с делителем (в режиме х10), то я рекомендую применять его и на частотах до 6МГц, т.к. это снижает входную ёмкость осциллографа, а, следовательно, вносит меньше искажений в исследуемый сигнал (наглядный пример на фото выше). Стоит отметить, что идеально откалибровать щуп у меня так и не получилось.
Вывод – лично меня щуп полностью устраивает. В паре с советским осциллографом с полосой пропускания до 100МГц обладающим высокоомным входом он выглядит привлекательней, чем комплектный. Покупать его есть смысл при отсутствии комплектного выносного делителя осциллографа.
Upd. 22.02.2019
Ещё одно предисловие
Какое-то время назад понадобился мне нихром/вольфрам, путём поиска в интернете я нашёл искомое. Так я узнал цену этих металлов и после этого меня не покидала мысль, что уж как-то дёшево продают этот щуп - такое сложное/технологичное устройство к тому же содержащее в себе дорогие материалы (нихром/вольфрам). Но пока щуп работал, вскрывать мне его не хотелось (я ведь полагал, что он не разборный). Однако не так давно в байонете щупа стал пропадать контакт и соответственно назрела необходимость вскрытия. Я вспомнил о том, что кто-то уже спрашивал про вскрытие этого щупа и номиналы деталей находящихся в байонете. Покопавшись в личных сообщениях сайта, я нашёл эту переписку с камрадом - . Он же и показал мне, как разбирается байонет подобных щупов.
Оказывается байонет довольно просто разбирается - необходимо лишь стянуть прорезиненный «хвост» щупа с металлического хвостовика байонета (см. фото). После этого нам откроется часть внутреннего мира щупа и одновременно с этим возможно придёт разочарование, т.к. центральная жила щупа выполнения из обычного медного многожильного провода (никакого нихрома/вольфрама), а сопротивление центральной жилы величиною 100 Ом достигается применением smd резистора распаянного на плате внутри байонета. Так же на плате помимо подстроечного конденсатора и резистора номиналом 100 Ом присутствует ещё один резистор номиналом 33 Ома. Номинал второго резистора может отличаться от моего в зависимости от емкости подстроечного конденсатора и максимальной заявленной частоты щупа.
Как видно по фото - флюс не отмыт.
Плата прикручена к металлическому каркасу байонета винтом м1.7 винт так же выступает в роли проводника - соединяет дорожку платы с общим (каркасом).
Кабель щупа опресован хвостовиком байонета.
Причина пропадания контакта оказалась в отломанной центральной металлической жиле со стороны байонета. После зачистки оставшейся части центрального контакта скальпелем, он прекрасно облудился неактивным флюсом.
В итоге схема щупа на самом деле выглядит скорее всего так:
Какие выводы можно сделать? - Китайцы такие китайцы:) А если серьёзно, то так как центральная жила из меди, то ни о каком распределенном сопротивлении речи быть не может. Соответственно точность на высоких частотах будет ниже… тем не менее, альтернатив за такую цену в свободной продаже не найти.
Обзор понравился
+39
+57
Активный щуп для осциллографа – простая радиолюбительская конструкция, которая может работать с любым осциллографом
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “ “
В этой статье мы рассмотрим очень нужную в практике радиолюбителя конструкцию – активный щуп для осциллографа .
Очень многим знакома ситуация, когда подключение осциллографа к настраиваемому устройству приводит к нарушению его режимов. Виной тому в первую очередь служат вносимые в исследуемую цепь емкость и сопротивление входа осциллографа. Большинство осциллографов, используемых радиолюбителями, имеют высокое входное сопротивление – 1 МОм и емкость входа 15-20 пФ. В сочетание с соединительным экранированным кабелем длиной около метра суммарная емкость возрастает до 100 и более пФ. Для устройств работающих на частоте более 100 кГц, такая емкость может оказать существенное влияние на результаты измерений. Для устранения этого недостатка радиолюбители пользуются или не экранированным проводом или активными щупами , предлагаемый в этой статье, может работать с различными осциллографами, входное сопротивление которых может быть низким – 50 Ом или высоким – 1 МОм. Его коэффициент передачи 1 или 10. То есть он не только не ослабляет, но и усиливает сигнал. К достоинствам можно отнести и малые габариты. Таких параметров удалось добиться в результате применения быстродействующего операционного усилителя.
Верхняя рабочая частота не менее 100 МГц, входное сопротивление 15 МОм, входная емкость 1,7 пФ, входное напряжение до ± 13,5 вольт, потребляемый ток в отсутствии сигнала 6 мА. Следует особо отметить, что наличие режима усиления позволяет наблюдать на экране осциллографа с чувствительностью 10 мВ на деление входные сигналы с амплитудой 200…300 мкВ.
Большинство деталей щупа размещено на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Соединения между сторонами монтажа выполняют проводниками через отверстия в плате. Переключатели устанавливают на корпусе щупа, а конденсатор непосредственно на SA1.
Корпус щупа состоит из пластмассового корпуса 1 (от фломастера диаметром около 18 мм) который вставлен в металлический кожух 2. Внутри корпуса размещена плата 3, на нем укреплены переключатели SA1, SA2 (4 и 5), через дно выведены соединительный и питающие провода 6. Общий провод платы соединен с кожухом, а через отверстие в нем выведен провод для металлического штыря Х1 – 7. Все внутренние соединения надо делать проводом минимальной длины, а внешние – цепи питания и сигнала – соответственно экранированным и ВЧ кабелем. Так как в микросхеме один из двух усилителей не используется его входы (выводы 5 и 6) соединены с общим проводом.
Налаживание устройства сводится к установке требуемого коэффициента усиления, который при работе щупа с осциллографом с высоким входным сопротивлением устанавливают равным 10 на частоте 10 МГц подбором резистора R1 (при замкнутом SA1). Если щуп используется с осциллографом с низкоомным входом, часть выходного сигнала гасится на согласующем резисторе R5. Поэтому в схему вводят резистор R6 и подбирают его сопротивление (при разомкнутым SA1), устанавливают коэффициент передачи равный 1. При замкнутом SA1 (режим повышенной чувствительности) установку коэффициента усиления равного 10, производят подбором резистора R1.
В устройстве применены резисторы МЛТ, С2-10, С2-33, Р1-12, конденсаторы – С1-С3 серии КМ или другие малогабаритные (К10-17, К10-47), С4 и С5 группы К52 или аналогичные. Можно использовать широкополосные ОУ AD812AR, AD817AN, AD818AN той же фирмы, которые дешевле из-за меньшей полосы частот, но их применение приведет и к сокращению рабочих частот. Для питания щупа необходим двухполярный стабилизированный источник питания с выходным напряжением ± 12…15 вольт. Потребляемый ток щупа в процессе работы может достигать 100 мА.
