오실로스코프용 액티브 프로브. 계획, 설명

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오실로스코프는 전자 장치의 계단식 배열에서 발생하는 프로세스를 "볼" 수 있게 해주기 때문에 아마추어 무선 측정 실험실에서 특별한 위치를 차지합니다. 그러나 때로는 특정 저항과 정전용량을 갖는 오실로스코프의 입력 회로로 인해 관찰된 신호에 왜곡이 발생할 수 있습니다. 그런 다음 능동 프로브가 오실로스코프에 연결됩니다. 이는 일종의 매칭 장치이며 입력 회로는 오실로스코프의 입력 회로에 비해 상당히 높은 저항과 낮은 정전 용량을 갖습니다. 이러한 프로브는 이 문서에 설명되어 있습니다.

[1]에서는 절연 게이트가 있는 전계 효과 트랜지스터에 만들어진 저용량 능동 프로브에 대한 설명이 발표되었습니다. 프로브는 예를 들어 CMOS 마이크로 회로 레벨과 같이 상대적으로 큰 진폭의 신호에서 작동하도록 설계되었지만 작은 신호를 연구하는 데에도 사용할 수 있습니다. 결국 최신 오실로스코프는 감도가 높습니다.

전계 효과 트랜지스터 KP305I로 제작된 프로브는 주파수 특성이 좋습니다. 동시에 이러한 트랜지스터를 사용하면 프로브 제조 및 작업 시 특정 제한이 발생합니다. 트랜지스터의 절연 게이트는 정전기나 주전원 전압 픽업에 의해 쉽게 침투되는 것으로 알려져 있습니다. 또한 프로브의 전기적 특성은 사용되는 트랜지스터의 매개변수에 따라 크게 결정됩니다.

산업적으로 생산되는 절연 게이트 트랜지스터의 범위는 작으며 KP305 시리즈의 그룹 I만 적합하므로 적합한 매개변수를 가진 표본을 선택할 수 있습니다. 서로 다른 특성을 가진 여러 개의 프로브를 생산하는 것은 거의 불가능합니다. 프로브에 p-n 접합 형태의 게이트가 있는 전계 효과 트랜지스터를 사용하면 언급된 제한 사항이 제거됩니다. 이러한 대체 가능성은 [2]의 출판물을 기반으로 합니다. 이러한 게이트로 생산된 광범위한 트랜지스터를 통해 다양한 특성을 가진 프로브를 생산하기 위해 필요한 매개변수를 가진 표본을 쉽게 선택할 수 있습니다.

제안된 프로브의 전기 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 1 - [3]에 제공된 다이어그램과 유사합니다. 프로브는 부하가 저항 R1인 간단한 소스 팔로워입니다. 저항 R2, RXNUMX는 입력 전압 분배기를 형성합니다.

오실로스코프용 액티브 프로브

실제로는 다양한 측정을 수행해야 하며 "모든 경우에 대해" 하나의 프로브를 만드는 것은 불가능합니다. 따라서 널리 사용되는 트랜지스터 KP302AM 및 KPZ0Z 시리즈에 여러 개의 프로브를 만들고 9V의 정전압으로 전원을 공급하는 것이 좋습니다. 이러한 트랜지스터의 주파수 특성은 KP305의 주파수 특성보다 다소 나쁩니다. 따라서 프로브가 그 위에 조립됩니다. 특성도 열등하다. 드레인 팔로워의 입력 커패시턴스는 실질적으로 트랜지스터의 패스 커패시턴스에 의해 결정되며 KP302, KPZ0Z의 경우 KP305보다 큽니다. 또한 입력 신호가 크면 게이트의 pn 접합이 열리고 전류가 이를 통해 흐르기 시작할 때 트랜지스터가 순방향 바이어스 모드로 종료될 수 있습니다. 트랜지스터의 경우 이 모드는 전류가 저항 R1에 의해 제한되기 때문에 위험하지 않지만 프로브의 입력 저항은 감소하여 저항 R1의 저항과 같아집니다. 표에는 여러 유형의 프로브의 주요 특성과 프로브가 조립되는 트랜지스터의 매개변수가 나와 있습니다. 여기서 Uzi.otc는 트랜지스터의 차단 전압입니다. Is.init - 초기 드레인 전류; Uo - 입력 신호가 없을 때 프로브 출력의 정전압. Io - 전압 Uo에서 프로브 전류 소비; +Umax 및 -Umax - 프로브의 전송 계수(Kper)가 공칭 값에서 0,7 레벨로 감소되는 최대 및 최소 입력 전압입니다.

음의 입력 전압 영역에서 작동 범위를 결정하는 주요 요소는 트랜지스터 차단 전압의 값입니다. 양의 입력 전압 영역에서는 프로브 공급 전압을 증가시켜 작동 범위를 확장할 수 있습니다.

그림에서. 그림 2는 공급 전압이 9V와 15V인 두 프로브의 전달 특성을 보여줍니다. 공급 전압을 높이는 것은 a를 사용하는 경우보다 lo 값이 큰 트랜지스터에 만든 프로브(그림 2b)에 더 효과적입니다. lo가 작은 트랜지스터 (그림 2, A).

오실로스코프용 액티브 프로브

저항 R3은 프로브의 동적 특성이 보장되는 저항으로 선택됩니다. 저항의 저항이 높으면 펄스 감소가 "끌어내는" 효과가 나타나기 시작합니다. 모든 프로브의 전원 공급 장치는 예를 들어 Korundum 배터리, 7D-0,125 유형에서 자율적일 수 있지만 대부분의 경우 연구 중인 장치에서 전원을 공급하는 것이 편리합니다.

프로브의 설치는 체적입니다. 무선 요소의 단자는 서로 직접 연결됩니다(그림 3). 프로브가 크고 작은 진폭 신호 모두에 대해 작동하도록 의도된 경우 간섭으로부터 보호하기 위해 해당 부품을 적절한 직경의 금속 편조 케이블로 만들 수 있는 스크린에 배치하는 것이 좋습니다. 프로브는 (프로브의 작동 조건에 따라) 최소 허용 길이의 동축 케이블 또는 차폐선을 사용하여 오실로스코프에 연결됩니다.

오실로스코프용 액티브 프로브

프로브는 MLT-0,125 저항기를 사용합니다. 저항이 22MOhm(일부 사본에서는)인 저항기는 전자 손목시계에 사용되는 것과 같이 크기가 작습니다. 커패시터 C1은 저항 R1에 직접 만들어진 동일한 소형 또는 수제입니다. 이를 위해 저항기를 유전체 필름(바람직하게는 불소수지) 층으로 감싸고 동축 케이블의 차폐 편조 조각을 맨 위에 놓은 다음 다이어그램에 따라 저항기 R1의 오른쪽 단자에 납땜합니다. PEV 0,15...0,35 와이어의 끝은 이 저항기의 왼쪽 단자에 납땜되고 와이어는 저항기 위에 있는 스크린에 감겨 있습니다.

커패시터의 커패시턴스는 와이어의 회전 수를 변경하여 조정됩니다. 프로브 설정은 실질적으로 이 작업으로 줄어듭니다. 2~5kHz의 반복 주파수에서 1~10V의 출력 신호 진폭을 제공하는 직사각형 펄스 발생기가 필요합니다. 프로브 입력에 공급되는 교정 펄스에는 가파른 에지가 있어야 합니다. 커패시터의 커패시턴스를 변경하면 오실로스코프 화면에서 펄스의 급격한 상승 및 하강을 얻을 수 있습니다. 이 경우 전면의 방출 진폭은 펄스 진폭의 10%를 초과해서는 안 됩니다.

문학

Grishin A. 오실로스코프용 액티브 프로브. - 라디오, 1988, No. 12, p. 45.
Mezhlumyan A. 전계 효과 트랜지스터의 비정상적인 작동 모드. - 라디오, 1991, No. 3, p. 58-61.

저자: D.Turchinsky, 모스크바

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