ВЧ-компенсатор для пассивного щупа-делителя

Автор: El-Eng
Опубликовано 17.05.2017
Создано при помощи КотоРед.

Радиолюбители, имеющие в своем распоряжении широкополосные осциллографы, наверняка знакомы с осциллограммой, вид которой показан на Рис.1, которую можно наблюдать при исследовании импульсных сигналов с коротким фронтом, если используется пассивный щуп-делитель 1:10.

Рис.1. 

 На этой осциллограмме хорошо виден характерный выброс фронта при переходе сигнала от низкого уровня к высокому. Природа этого выброса известна – проявление влияния паразитных реактивностей входных цепей. Известны и методики его компенсации [1]. Для этой цели, в высококачественных пассивных щупах предусмотрены отдельные элементы подстройки, отмеченные на Рис.2 как элементы ВЧ-компенсации (их не следует их путать с конденсатором НЧ-компенсации, расположенном, в данном случае, непосредственно на щупе).

 Рис.2.

К сожалению, более доступные радиолюбителям пассивные щупы-делители, в том числе и те, которыми комплектуются недорогие цифровые осциллографы, не содержат цепей ВЧ-компенсации. В этой статье вниманию радиолюбителей предлагается простое устройство, обеспечивающее ВЧ-компенсацию пассивного щупа-делителя.

Принципиальная схема.

Принципиальная схема ВЧ-компенсатора представлена на Рис.3. Она разработана на основе данных из различных источников, наиболее существенным из которых оказался [1].

Рис.3.

Как видно из рисунка, схема очень проста. По сути, это – дополнительный частотно-зависимый делитель напряжения, компоненты которого настраиваются таким образом, чтобы скомпенсировать выброс переходной характеристики. Несмотря на свою простоту, устройство обеспечивает вполне приемлемую ВЧ-компенсацию. Перемычка Е1 представляет собой посадочное место типоразмера 0805 с замкнутыми выводами. Она предназначена для того, чтобы обеспечить возможность установки, при необходимости, дополнительного компонента (резистора, индуктивности или конденсатора).

Конструкция.

ВЧ-компенсатор изготовлен на печатной плате из одностороннего текстолита (Рис.4).

Рис.4.

Корпус компенсатора сделан из металлического стаканчика от щелочной батарейки типа АА. Для монтажа штекерного разъема BNC использован отрезок медной трубки, к которой припаяна гайка от этого разъема. Все необходимые для повторения данные находятся в приложении.

Методика компенсации.

Рассмотрим процедуру настройки ВЧ-компенсатора на примере компенсации щупа PP-200, используемого совместно с осциллографом Hantek DSO5072P. Компенсатор включается между входом осциллографа и щупом (Рис.5), который должен быть установлен в режим делителя 1:10 (x10).

Рис.5.

Следует отметить, что сигнал калибратора осциллографа не годится в качестве источника импульсного сигнала для ВЧ-компенсации. По не вполне понятным причинам, сигнал калибратора осциллографа имеет достаточно пологие фронты и выброс переходной характеристики просто не наблюдается. Это утверждение справедливо не только для осциллографов бюджетного уровня, но и для очень дорогих моделей осциллографов именитых фирм. В качестве подходящего источника импульсного сигнала можно использовать сигнал с выхода микросхем быстродействующей КМОП логики, например серии 74ACxx или подобных.
Перед началом ВЧ-компенсации необходимо выполнить предварительную НЧ-компенсацию подстроечным конденсатором щупа. Далее, подстроечным резистором R1 и конденсатором C1 устраняют выброс фронта сигнала, добиваясь максимального приближения формы импульса к прямоугольной. Для этой же цели используют подстроечный резистор R2. Добившись оптимальной формы переходной характеристики, необходимо убедиться, что НЧ-компенсация не нарушилась. После первой итерации, скорее всего, это будет не так. Регулировки взаимозависимы, и поэтому требуется несколько циклов компенсации, чтобы добиться оптимальной формы сигнала во всем диапазоне разверток (Рис.6).

Рис.6.

У недорогих моделей цифровых осциллографов настройка ВЧ компенсации может зависеть от установленной величины чувствительности канала. Впрочем, такое случается и с настройкой НЧ компенсации.

Литература.
1. Weber J. “Oscilloscope Probe Circuits.” Tektronics, Inc. 1969.

Файлы:
Приложение

Все вопросы в Форум.