Вхідна ємність сучасних осцилографів складає близько 30 … 50 пФ. При вимірах до неї додається ємність з'єднувального кабелю, і сумарна вхідна ємність досягає 100 … 150 пФ. Це може привести до істотного спотворення результатів вимірів і невірному налаштуванні, наприклад, фільтрів-пробок вихідних каскадів підсилювачів запису магнітофонів. Ось чому при проведенні досліджень в ланцюгах, критичних до вноситься ємності вимірювального приладу, необхідно застосовувати спеціальні узгоджуючих пристроїв, що мають велике вхідний опір і невелику ємність.

Для більшості практичних робіт необхідні два основних види пристроїв: для гармонійних сигналів малої амплітуди (1 … 50 мВ) з коефіцієнтом передачі К> 1 і для сигналів великої амплітуди (до 10 … 20 В), що дозволяють передавати постійну складову сигналу і мають коефіцієнт передачі К = 0,2 … 0,5.

Широке поширення в останні роки швидкодіючих аналогових і цифрових мікросхем, що працюють при порівняно великих напругах (ОУ широкого застосування, мікросхеми серії К561-до 15 В), виявило необхідність пристрою, що працює в широкому діапазоні напруг з можливістю передачі постійної складової сигналу.

Схема активного щупа для осцилографи

Puc.1. Схема активного щупа для осцилографи

Схема такого пристрою у вигляді щупа наведена на рис. 1. Він виконаний за класичною схемою істокового повторювача з використанням транзистора МОП-структури і містить мінімальну кількість деталей. Діапазон робочих частот становить О. .. 5 МГц. Живлення здійснюється від будь-якого джерела струму напругою 7 … 15 В, наприклад, акумуляторної батареї 7Д-0 ,115-У1 .1 або гальванічних батарей "Крона", "Корунд". Вхідна ємність щупа – не більше 4 пФ, вхідний опір – не менше 3 МОм. Вихідна напруга при Uвх = 0 co-ставлять 2,5 В. Діапазон вхідних напруг в області негативних значень (до відсічення) – 7 В, в області позитивних значень (до початку обмеження) становить 13 В при Uжив = 9В і 26В при Uжив = 15В.

Коефіцієнт передачі в зазначеному діапазоні частот становить 0,4.

Резистори R1 і R2 утворюють вхідний дільник напруги, конденсатор С1 служить для частотної компенсації.

Зважаючи на значний розкиду параметрів конкретних примірників транзисторів характеристики конструкцій щупів також можуть відрізнятися в основному за напругою відсічення і коефіцієнту передачі. Для отримання максимального робочого діапазону в області негативних значень вхідної напруги необхідно застосовувати транзистори з максимальним (за абсолютною величиною) напругою відсічення. Автором був застосований транзистор з Uзі oтc = 4,2 В. Більшість транзисторів КП305І мають менше значення Uзі ОТС, тому при необхідності напруга відсічення щупа може бути збільшено шляхом зменшення коефіцієнта передачі вхідного дільника, наприклад, збільшивши опір резистора R1. Втім, для багатьох вимірів, де потрібна настройка по максимуму або мінімуму напруги, значення напруги відсічки щупа не є істотним, оскільки налаштування можна проводити за позитивної напівхвиль сигналу.

Щуп зібраний в корпусі від фломастера. Монтаж об'ємний, без застосування додаткових конструктивних елементів. Висновки радіоелементів з'єднані безпосередньо між собою. Щуп підключають до осцилограф екранованим кабелем довжиною не більше 30 см.

У конструкції застосовані резистори типу МЛТ-0, 125. Конденсатор С1 конструктивний, його виконують проводом ПЕВ діаметром 0,15 … 0,35 мм. Провід потрібно підпаяні до лівого (по схемі) висновку резистора R1 і намотати 12 витків на правий висновок. Підбір ємності виробляють зміною числа витків. По закінченні настроювання на отриманому таким чином конденсаторі дрібнозернистою шкуркою зачистити доріжку, залудіть її і пропаяти тонким шаром (для усунення паразитної індуктивності).

Монтуючи щуп, слід вживати заходів з попередження пробою польового транзистора статичним електрикою і наведення від мережі.

Налаштування пристрою полягає в калібрування для одержання необхідного коефіцієнта передачі та підборі ємності конденсатора С1. Проведення калібрування потребують застосування регульованого джерела постійного струму і вольтметра. Підбором опору резистора R1 встановлюють коефіцієнт передачі К = 0,4 (або 0,5), при цьому враховують початкове напругу зміщення на виході.

При підборі ємності конденсатора С1 необхідний генератор прямокутних імпульсів з амплітудою сигналу на виході 2 … 10 В і частотою проходження 1 … 10 кГц. Для забезпечення крутих фронтів можна використовувати критичний дільник частоти, наприклад, на мікросхемах серій К155, К176, К561. Зміною ємності конденсатора С1 частотної компенсації домагаються отримання на екрані осцилографа прямокутних імпульсів без завалу фронтів, амплітуда викидів на фронтах повинна бути не більше 10% від амплітуди імпульсів. Занадто велика ємність викликає значні викиди по фронтах, недостатня – їх затягування.

На корпус виготовленої конструкції необхідно нанести написи параметрів пристрою – вхідний ємності, опору і коефіцієнта передачі.

При проведенні вимірювань з відліком постійної складової осцилограф необхідно скорегувати за рівнем відліку. Для цього слід замкнути вхід щупа і промінь осцилографа встановити на нульову позначку.

А. ГРИШИН м.Москва

(Р 12/88)