Sonda activa - discutie si solutii practice

[VAX]

Am scanat doua pagini dintr-o carte mai veche, in care se prezinta un circuit de protectie a intrarii unui amplificator, utilizand diode bootstrapate. Schema este veche, din anii '60, copiata dintr-o carte sau revista ruseasca. Probabil ca rusii s-au inspirat din ce traduceau fara restrictii de la americani.

Se lucra cu tranzistoare pe Ge (mai putin JFET-ul cu canal "p"). Cititorii mai in varsta probabil ca au lucrat cu tranzistoare P410(A) sau P411(A), care atunci erau printre cele mai bune pentru UUS, din cele care se gaseau la noi. Eu am cumparat in anul 1972 (la terminarea clasei a 8-a) 4 bucati, la pret redus, de la magazinul de pe strada Unirii din Craiova, de la domnul Beltramo Gigi (sper sa-si mai aminteasca cineva de dumnealui si sa-i dea de pomana macar o cafea). N-au avut viata lunga (cam 2 ani), pentru ca nu stiam bine sa lucrez cu semiconductoare si pana la urma le-am ars, dupa ce le-am tot lipit in mai multe montaje. Am apucat sa construiesc un convertor de UUS cu 3 tranzistoare (amplificator, oscilator si mixer), care mergea bine.

Schema de protectie cu bootstraparea diodelor se poate adapta (cu modificari - se preia doar principiul dupa care lucreaza) la sonda aflata in discutie. Se foloseau diode punctiforme cu Si, de tipul D104, cu capacitatea cam de 0,6pF. Unele diode punctiforme cu Ge au capacitatea (la Uinv=4-5v) de aproximativ 0,2pF. Pentru ce trebuie la sonda cu impedanta mare la intrare sunt foarte bune.

Documentul este comprimat in format DJVU cu programul DjVu Solo 3.1. Pentru citirea lui puteti sa instalati WinDjView.

 

 

Circuit_protectie.zip

[flomar60]

Eu am cumparat in anul 1972 (la terminarea clasei a 8-a) 4 bucati, la pret redus, de la magazinul de pe strada Unirii din Craiova, de la domnul Beltramo Gigi (sper sa-si mai aminteasca cineva de dumnealui si sa-i dea de pomana macar o cafea).

Am cumparat eu multe piese de la domnia-sa!...doar ca eu am ajuns in Craiova cu 3 ani mai tarziu ,in '75....

Scuze de off-topic!

[Vizitator]

...tot..off_topic...imi aduc aminte si eu magazinul de pe Unirii...ce vremuri..

[Marele Savant]

De ceva decenii nu am mai auzit pe nimeni sa-l pomeneasca pe Gigi Beltramo!

 

dupa ce Nea' Gigi a iesit la pensie, magazinul a existat in continuare, la pupitru fiind Nuti, fata pregatita de Gigi. Nuti a avut mare succes cu o retea de magazine cu produse electrice/gospodaresti (imi scapa acum numele) in mai multe zone cu vad din Craiova!

[gsabac]

Foarte inspirata schema de impedanta mare cu tranzistoare cu germaniu si diodele de protectie incluse in bucla de

reducere a impedantei lor, postata de @VAX. Se poate adapta la nevoie si la schema #1.

O realizare facuta de amatorii priceputi in prezent, 2013: http://oliverbetz.de/pages/Artikel/Simple-High-Impedance-Probe

Se prezinta o schema, parametrii, realizarea practica si desenul de circuit, fata si spate.

Remarcam ca nu are protectii si ca functioneaza si pe CC, in fata se poate monta un resistor de 1K sau mai mare,

iar banda de frecvente reala poate depasi 60MHz. In functie de valoarea rezistentei R5 se poate obtine atenuarea

sau amplificarea semnalului de iesire.

Schema are probleme cu protectia intrarii si adaptarea cablului coaxial iar tranzistorii BF245, foarte greu de obtinut,

se pot inlocui cu varianta SMD BF545A,B, C, perechi.

Realizarea practica.

Circuitul imprimat.

 

@gsabac

[VAX]

BF245 se gaseste greu acum, s-au epuizat stocurile. Il mai au la Mivarom, poate si la alte magazine. In urma cu cativa ani se vindea la pret sub 1 leu. Mai bun decat BF245 este BF256, care se gaseste la tme.eu. Eu am cumparat in urma cu cativa ani 1000 bucati BF256B, dar nu stiu pe unde am pus punga cu ele (trebuie sa fie in "depozit" pe undeva). Mai aveam peste 200 bucati, plus alte sute de JFET-uri de alte tipuri. Stiam ca se vor retrage din productie si am profitat de scaderea preturilor. Am cumparat si multe BF-uri, ca am "mirosit" ca nu se vor mai fabrica. De ex. am luat de la Mivarom peste 600 de BF479 (pnp de RF - Ft peste 1,4 GHz). Erau la pret de pomana (fara lumanare). La ultima comanda am luat 600 de BF479, dar mai cumparasem inainte. Este un trazistor bun (zgomot mic, Ft mare, lucreaza la curent mare cu intermodulatii reduse), practic complemetarul celebrului BFY90. Merge si la sonda activa, dar nu ca BFT95 (greu de procurat).

 

[Marele Savant]

Stiu ca sint indiscret, dar la ce le folositi???

 

iar de bf245 e plina china

 

http://www.ebay.co.uk/itm/100Pcs-Transistor-To-92-Bf245c-Bf245-Fairchild-New-Ic-D-/112389921453?hash=item1a2af61aad:g:3zoAAOSwSlBYtpW0

[gsabac]

@Vax, sa ii folositi cu succes, buna comoara.

BF545A,B,C sunt optenabili la orice magazine de piese si sunt cu performante mai bune decit BF245A,B,C, pretul este sub 3 lei.

In legatura cu dioda de protectie dubla BAV199, SMD-SOT23, fosta BAV99 in capsula TO18.

Este dioda dubla special destinata pentru protectia circuitelor de intrare de impedanta mare, cu capacitate mica,

curent invers de picoamperi si rezista la pulsuri de curent de 4A/1uS

Nici o alta dioda cu siliciu sau germaniu nu indeplineste aceste conditii. In plus este insensibila la lumina

(efect fotoelectric), cerinta necesara la acest tip de diode.

O alta sonda homemade cu parametri masurati si comparata cu o sonda Agilent de 0dB,

are o atenuare de -20dB.

https://elektrotanya.com/files/forum/2009/10/e04a036.pdf

Banda 1000MHz, C=0,7pF, 10Mohm.

 

@gsabac

Editat Septembrie 17, 2017 de gsabac

[VAX]

Eu am urmarit sa cumpar iefinituri, dar ceva care imi doream cand eram mai tanar. De asta am cumparat mai multe tranzistoare decat imi trebuiau in acel moment. Cand ai multe poti sa le sortezi, sa faci perechi, grupe de 4 bucati, etc. Tranzistoarele BF479 au toate cam acelasi beta, in jurul valorii de 50. Le-am verificat. Cu timpul isi vor gasi utilizarea, nu vor ramane pe stoc.

Acum dai cu pusca si nu gasesti BF-uri. Sunt prin China si pe ebay, dar la pret mult mai mare (de zece ori decat le-am luat eu) si costa transportul.

 

@gsabac

 

Am luat si eu in calcul sa folosesc BF998, sau chiar batramele BF960 (au gm mai mica, dar si capacitatile interne sunt mai mici), tot in configuratia asta, cu G2 legat la drena, practic ca un singur MOSFET in montaj repetor pe sursa (stiam de schema asta, m-am documentat bine inainte). Teoretic merg pana la 1GHz, dar au performate mai proaste decat un MOSFET simplu. MOSFET-ul de la "etaj" (cel cu G2) introduce o rezistenta in plus (cel putin o suta de ohmi) intre drena lui Q1 si drena lui Q2 din structura. Nu aduc performanta in plus, la frecvente sub 200MHz. Am testat peste 100 de BF-uri tetroda, cu G2 legat la drena. Nu suporta Uds>10-12V, pentru ca intra in strapungere dioda zener care protejeaza G2. De asta tensiunea de alimentare a BF998 din schema respectiva este de numai 5V. Este o situatie de compromis, in lipsa unor MOSFET-uri simple care sa mearga la peste 1GHz.

Ma feresc de SMD-uri pentru ca nu vad bine, nu am instalatie de lipit cu aer cald, cablajele le fac tot ca pe vremuri, cu vopsea pictata pe placat.

Fara bootstrapare tetrodele MOSFET au capacitatea la intrare mare, de cativa pF. Se micsoreaza prin divizorul capacitiv, dar cu pierdere (atenuare) de semnal.

Bootstraparea face minuni in privinta impedantei si capacitatii de la intrare, dar poate sa duca la autooscilatii (in functie de natura sursei de semnal). Instabilitate poate avea si banalul repetor cu BF998, daca sursa de semnal este putin inductiva. De asta firmele mari se feresc sa fabrice in serie sonde active cu bootstrapare. Bootstraparea se foloseste frecvent in montaje destinate cercetarii, practic unicate.

[yo9hrb]

Va rog fara atacuri.

Chiar daca dl. Vax nu a postat o realizare personala, probabil ca are destule. Cele 800 de tranzistoare BF256B or fi sfarsit lipite de un cablaj.

O zi buna.

[radu42]

BF 245 C am luat de pe site ceva de genul 20 de buc la leu...ceva de genul...mai sunt si acum...cautati

[gsabac]

Eu am ales numai componente SMD ca idee, datorita calitatii si posibilitatii de a construi o sonda

miniatura cu diametrul de 8-10mm. Sonda trebuie ecranata complet, si dimensiunile componentelor

sunt hotaritoare pentru capacitati parazite mici.

In legatura cu montajul cu BF998, este o realizare diy, banda 1000MHz, C=0,7pF, 10Mohm.

Pot doar sa apreciez ca realizarea acelei sonde este un succes si mai buna nu am vazut.

Are circuit si lista de materiale.

In legatura cu micsorarea capacitatilor interne si parazite prin metoda "bootstrap" si totodata pentru

protectia intrarii cu diode am avansat cu schema #1.

Am aplicat la intrare un semnal de 10MHz si nivel +/-6V si au rezultat tensiunile de pe grafic.

Diodele ramin polarizate cu tensiuni mari deci si cu capacitate mici si asa arata protectia in actiune.

Am aplicat +/-50V la intrare.

De fapt, in final, pe mine ma intereseaza sa proiectam o sonda de la CC la 1GHz sau mai mult,

cu atenuarea de 0dB.

 

@gsabac

Editat Septembrie 17, 2017 de gsabac

[sesebe]

N-am studiat toate schemele prezentate dar la cele studiate am văzut ca nu se pune accentul decit pe separarea/extragerea componentei de înaltă frecventa ignorindu-se complet partea de joasa frecventa sau DC (condensator serie la întrare).

Pt diferite analize mai deosebite eu sint în cautarea unei sonde capabila de DC - 100Mhz (minim dar >500Mhz e un avantaj) cu o capacitate de întrare sub 1pF și cu deriva termica cit mai mica pt domeniul 10-40grade. Este foarte importanta și componenta DC pt mine iar tensiunea de întrare poate ajunge și la +/-50-100V.

Credeți că se poate face asa ceva la nivel de amator păstrând și niște costuri rezonabil de scăzute?

Editat Septembrie 17, 2017 de sesebe

[VAX]

Puneti Rg de 100k si vedeti care este raspunsul in frecventa. Cu Rg = 50 ohmi merge la GHz, dar la surse de semnal cu rezistenta interna mare moare pe loc. Tranzistoarele cu efect de camp, ca si tuburile electronice, au la intrare rezistenta infinita, in cc sau la joasa frecventa, dar la frecventa de ordinul 100MHz scade la kohmi. De asta trebuie sa fie "impinse" puternic prin bootstrapare. Si de asta am proiectat circuitul suplimentar de bootstrapare, cel cu tranzistor SiGe.

BFR-urile au Ft = 5 GHz. La frecventa de 100 MHz s-ar putea sa-si pastreze amplificarea in curent ca la joasa frecventa (aproximativ 50), dar la 1 GHz au amplificare (in modul) egala cu 5 (!!!). Este cam greu sa-si faca treaba corect, la o amplificare in curent atat de mica.

N-am inteles care este rostul rezistoarelor R8 si R11. Daca sunt puse pentru a reduce tensiunea pe tranzistoare, sa nu se depaseasca valorile suportate, atunci trebuie sa fie decuplate cu condensatoare. Altfel produc efect Miller, care creste capacitatea de la intrarea (baza) celor doua tranzistoare si le reduce din performante la frecventa mare. Sau se pot pune diode Zener (mai multe LED-uri inseriate, etc), dar tot cu decuplare cu condensator neinductiv (multistrat).

Iar la iesire cele doua tranzistoare au impedante diferite pe cele doua alternante ale sinusoidei. Cel npn trage mai tare pe alternanta pozitiva, iar cel pnp pe alternanta negariva. Au impedante la iesire diferite pe cele doua alternante. Nu sunt echivalente, ca sa le pui prin rezistoare de 100 ohmi sa debiteze semnal pe cablul coaxial. Adica nu va fi la iesire impedanta de 50 ohmi, ci mai mare. Cred ca este corect sa aiba esirile (emitorul) legate impreuna (in ca) prin condensator, sau daca se pun niste rezistoare (ca masura antioscilatie), sa fie de cel mult 10 ohmi. Dupa asta se completeaza cu rezistor care in total sa dea 50 ohmi.

Schema trebuie sa fie "pieptanata" mai mult.

Editat Septembrie 17, 2017 de VAX

[gsabac]

Pe mine ma intereseaza sa masor circuite digitale sau adaptari in 50 de ohmi. Desigur cu impedante ale generatorului

mai mari frecventa scade, dar nu ma intereseaza acest aspect. Poate cel mult 500 ohmi.

Rezistentele R8 si R11 sunt antioscilatie pe sursa si foarte bine ca mai prosteste tranzistorii, care sunt prea vioi.

Banda de frecventa este pe la 1000MHz. Iesirea este in clasa AB cu scopul unei disipari mai mici pe tranzistorii finali, SOT23,

iar impedanta de iesire a fiecarui repetor este de citiva ohmi, deci in total 2 rezistente de 100 ohmi in paralel.

Schema doresc sa o fac sa mearga de la CC la 1000MHz si sa o folosesc impreuna cu un osciloscop.

Eu am mai realizat practic asemenea scheme in aparate diy, dar cu capacitatea de intrare de 8-10pF, la 0,5pF este cu totul altceva

Desigur am sa-i croiesc si citeva atenuatoare.

 

@gsabac

Editat Septembrie 17, 2017 de gsabac