Sonda activa - discutie si solutii practice

[gsabac]

@nico_2010, fenomenale topicurile din #71.

Buni meseriasi nemtii, ma face sa ma gindesc ca suntem buni cirpaci.

Acolo sunt toate sondele si toate simularile si postarile posibile si imposibile.

Am avut rabdare sa rasfoiesc pina la sfirsit si sunt incintat de tipurile de sonde prezentate, de performante,

de circuite si de realizarile practice.

Merita studiate cu atentie.

Apropo de brevetat, in Romania nu este greu deloc. Faci inscrisul dupa un anume tipic, iti scrii revendicarile,

noutatile, etc. alegi un beneficiar si in final dupa ce refaci de citeva ori textele,

constati ca ai platit in prima faza 500 de lei apoi alti bani la respingere de citeva ori pina la aprobare

si obtii brevetul. Chestia este cum faci bani cu el

sau cum il poti folosi la CV pentru o slujba buna sau la doctorat.

 

@gsabac

Editat Septembrie 20, 2017 de gsabac

[VAX]

O sonda de mare impedanta nu se testeaza cu Rg=50 ohmi, ca nu are logica. Se testeaza in conditii reale de lucru, cu Rg minim 100k. La Rg=50ohmi sonda cu elemente discrete sare de 1GHz, dar este total nesemnificativ. Asta este sarcina ei, sa preia semnale din circuite cu impedanta mare, fara sa le afecteze functionarea. In fizica experimentala se lucreaza in conditii limita, de multe ori, si circuitele utilizate sunt nestandard.

[gsabac]

Oare exista alta metoda pentru a dovedi ca merge la 1000Mhz si se poate utiliza la aceasta frecventa?

Dupa cum am mai spus, eu doresc sa folosesc o asemenea sonda la circuite ECL,TTL, AO cu iesire de joasa impedanta

la frecventa ridicata, atenuatori rezistivi in 50 de ohmi, adaptari in 50 de ohmi la intrarea sau iesirea unui amplificator,

adaptari de cabluri coaxiale in 50 ohmi sau 75 de ohmi, adaptari de antene in 50 de ohmi, etc.

Adica totul la joasa impedanta, la frecventa de lucru, astfel incit sonda sa nu influenteze prea mult circuitul de masurat.

Oricum nu este indicat sa se foloseasca sonda pe circuite acordate, pe baza tranzistoarelor amplificatoare de inalta impedanta

sau mai in general in punctele sensibile ale unei scheme, de exemplu intrari de inalta impedanta la circuite operationale.

De exemplu, sonda cu Philips x10, la 200MHz are Rp=7,3K si Xp=500 ohmi si la 500MHz are Rp=1,3K si Xp=150 ohmi.

Aceste valori conectate in paralel cu 50 de ohmi induc un VSWR acceptabil pentru diy si se pot face masuratori aproape de realitate.

Pina la urma, utilizatorul final face ce doreste si ce poate in legatura cu masuratorile, asa cum ati facut si dvs. ca ati masurat semnale

direct pe circuite acordate.

 

@gsabac

Editat Septembrie 20, 2017 de gsabac

[VAX]

Masori si pe circuite oscilante LC, daca este necesar. Eu la asta m-am gandit, in primul rand. La receptoare (intrare, FI, oscilatoare, etc), la partea de emisie (amplificatoare, multiplicatoare de frecventa, etc). Pana la 150-200 MHz merge bine, dar lucreaza optim sub 50 MHz. Chiar daca influenteaza putin frecventa de rezonanta, se pot pune la punct circuitele, iar reglarea finala se face fara sa se conecteze sonda, prin alte metode. Sper sa nu dispara complet circuitele clasice, din cauza robotizarii si adoptarii de solutii tehnice care nu presupun reglaje.

La circuitele ECL si altele asemenea sunt alte cerinte, mai relaxate.

Pentru aplicatii didactice este ideala. Educatia este cea mai importanta componenta, pe care multi o neglijeaza. Cine are copii si i-a ratat in privinta educatiei, pentru ca nu s-a ocupat serios de ei, intelege ce spun.

[bandutoiu]

Pina la urma ce sonda ati facut practic si pina la ce frecventa va mers.

[VAX]

Am spus deja, cititi cu atentie. Proiectati cablajul ca pentru varianta cea mai complicata (cu SiGe si bootstrapare dubla) si pe el lipiti piesele de la varianta cea mai simpla, fara bootstrapare si fara inductante. Dupa asta incepeti sa completati si vedeti daca va satisface (daca nu autooscileaza). Atentie la ecranare si la decuplari. Sa alimentati la +/- 12V, daca nu dispuneti de tranzistoare sortate, care sa suporte tensiune Uce0 macar de 20V. BFR-urile in general suporta maxim 15V. Dintr-un lot mare gasiti si cateva care merg la 20V.

[sesebe]

Circuitele acordate se verifica cu altfel de aparate. De exemplu un dip-grip-metru (sper ca am scris numele corect).

 

Am la servici sonde de 0.7pF si 1.5Ghz dar accepta maxim +/-8V la întrare.

In multe cazuri este prea puțin.

Am fabricat o "sonda" 100x cu ~1pF -1.5pF /1Megaohm și 200V și am fost foarte mulțumit de ea. Era pasiva iar impedanta se păstra conform simulării pina la frecvente destul de inalte și nu cobora sub 10kohm. Condensatorul paralel pe rezistenta serie de întrare era din doua șirmulițe răsucite de o lungime de 3mm și aproape 1.5 răsuciri.

Editat Septembrie 20, 2017 de sesebe

[VAX]

Am spus si eu, de la inceput, ca sondele pasive cu divizare 1/10, sau chiar 1/100, sunt o solutie acceptabila. Insa nu se compara cu sonda activa in privinta impedantei. Eu am lucrat doar pe montaj didactic, cu care am studiat rezonanta electrica (pe wobbler improvizat). Era atat de sensibil montajul, incat se vedea clar aplatizarea curbei de rezonanta (amortizarea) de la simpla atingere cu mana a izolatiei firului care facea legatura dintre condensatorul variabil si bobina. Determinam, Q-ul circuitului (la 12-15 MHz), din raportul dintre frecventa de rezonanta si banda de trecere. N-am lucrat la frecventa mai mare pe circuite oscilante, ca n-aveam nevoie si nici generatorul utilizat nu urca mai sus. Am mai studiat numaratoare zecimale (7490, 74192 si 74S196 pana la frecventa de 50 MHz (la atat mergea generatorul de impulsuri), la care am folosit sonda activa (nu cu BFR-uri, ci cu BFY90 si 2N918, dar schema aceeasi, fara bootstrapare). Nu aveam nevoie de frecventa foarte mare la lucrari de laborator. Montaje cu JFET si bootstrapare am folosit in lucrari la Fizica Solidului si Semiconductoarelor, la frecventa de zeci sau sute de KHz. Fiind frecventa joasa, am folosit BC-uri. Nu am observat oscilatii sau alte fenomene deranjante.

[gsabac]

La schema #1, cred ca am mirosit ca se pot aduce si alte modificari de componente.

Daca C2 si C3 realizeaza bootstrapare si astfel creste banda de frecvente, de ce sa fie nevoie de 100nF, poate merge si cu 1pF,

iar C4 se poate lega direct in emitorul lui Q2. Avantajul ar fi o ridicare controlata a frecventelor de sus prin valoarea

condensatorilor C2 si C3.

 

@gsabac

[sesebe]

Am o curiozitate: cum a fost gasita ca optima valoarea de 50uH pt inductoare?

[VAX]

@sesebe

 

Valoarea de 50uH nu este cea optima. Asa am apreciat eu ca ar fi necesar. Se determina exact prin experimentare (se alege valoarea minima la care montajul merge corect). Inductantele respective trebuie sa ridice impedanta sarcinilor din emitor (si colectorul lui Q1) la frecventa mare, la care amplificarea in curent a tranzistoarelor scade la unitati. Simulati functionarea circuitului, cu si fara inductante, si va lamuriti ce efect au (cresc putin banda de frecventa).

Se poate renunta la inductante, pentru ca pot sa duca la oscilatii. Sarcinile (rezistoarele) au valoare destul de mica la U alimentare +/- 15v. O solutie (riscanta pentru tranzistoare) este sa se creasca tensiunea de alimentare la mai mult de +/- 60V si sa creasca valorile la rezistoare, tensiunile pe tranzistoare ramanand la valoarea anterioara (maxim 15V - putin cam fortat, la limita de strapungere a tranzistoarelor). Tensiunea colector-emitor la repetoarele finale se poate reduce la maxim 8V, inseriind in colector diode Zener sau chiar LED-uri (mai multe, inseriate) decuplate cu condensatoare neinductive.

Se mai pot utiliza surse de curent constant in emitoare, dar au capacitate de cel putin 1pF fata de masa si la frecventa mare (sute de MHz - GHz) au reactanta mica. Dar la frecvente joase (pana in 200 MHz) ar putea fi o varianta mai buna. Varianta cu surse de curent constant permite modificarea usoara a schemei, astfel incat sa mearga si in curent continuu.

 

@gsabac

 

Asa este cu C4, se poate lega direct la emitorul lui Q2. Am preferat varianta din schema din motive "estetice', sa nu apara o intersectare de fire. Daca C3 are reactanta mica la frecventa de lucru (scurtcircuit in RF), nu mai conteaza unde este legat C4.

Condensatoarele prin care se asigura bootstraparea trebuie sa aiba reactanta mica (<1/10 din impedantele in punctele de conectare), ca sa asigure bootstraparea in toata banda de frecventa (de la zeci de KHz in sus). Sonda trebuie sa aiba capacitate mica la intrare (<0,1pF) si la frecvente joase (sute de KHZ), sa se poata conecta la filtre LC fara sa le modifice frecventa de rezonanta.

Editat Septembrie 21, 2017 de VAX

[gauss]

Cum arata o sonda activa cu 0,1 pF capacitate de intrare ? ( sa nu zic mai mica , desi semnul cam asta inseamna ) ... eventual si " home made " ?

Editat Septembrie 21, 2017 de gauss

[nico_2010]

Pai.... arata cam ca asta: http://www.signatone.com/pdf/mod34a.pdf doar ca este facuta la traforaj si la pila (trimming-ul fiind totusi facut cu cutter-ul pentru precizie ridicata)

[gauss]

Multumesc mult de lamurire , intotdeauna am ceva de invatat . Ca de - asta este forum ... Pe unde o fi masa la sonda aia ? ... ca din ce inteleg masurarea trebuie sa aiba si un punct de referinta , prozaic denumit masa ... si " legat " intr - un fel sau altul la circuitul in cauza . Prin RF de multe ori punctele de masura sant apropiate , eu am intalnit si de 1 mm . Personal , m - am straduit sa inteleg cum arata fizic capacitati de sub 1 pF , eventual reziduale . Cu ceva punti mai mari in valoare ca salariul meu pe cateva luni ... am inteles . Sub 0,1 pF , si in vecinatatile aritmetice , ma abtin sa postez ce - am constatat . Prilej bun sa mai incerc , asa cum am scris am mereu ceva de invatat .

Editat Septembrie 21, 2017 de gauss

[nico_2010]

... Pe unde o fi masa la sonda aia ? ... ca din ce inteleg masurarea trebuie sa aiba si un punct de referinta , prozaic denumit masa ... si " legat " intr - un fel sau altul la circuitul in cauza . Prin RF de multe ori punctele de masura sant apropiate , eu am intalnit si de 1 mm .

Pai...cred ca "masa" o fi aia pe care se monteaza sonda cu pricina, ca din poze nu rezulta altceva. Da' poate ne lamureste mai bine dom' profesor, ca el o fi intalnit asa ceva la studiile de fizica solidului !