Selamat siang untukmu. Apakah mungkin untuk melihat dengan mata kepala sendiri rangkaian probe diferensial Anda?
Saya sedang mencari probe aktif, saya berpikir untuk mencoba menipu osiloskop LO-70 kuno saya dengannya, tidak memiliki input terbuka, saya menemukan desain Anda, saya pikir jika sirkuit “muncul”, sekarang bentuknya seperti gambar “tertutup”, nanti saya buat, semoga bermanfaat dalam kehidupan.
Dengan sinar UV. Dimitri.

Membuka akses ke gambar.

Namun Anda tidak akan bisa menipu LO-70 dengan cara ini: di sana, di antara kaskade, tegangan DC diputus oleh kapasitor. Seluruh skema pemindaian vertikal perlu diubah.

Probe ini diperlukan untuk menguji catu daya dan penggerak listrik, ketika Anda perlu melihat tegangan pada dua rangkaian yang diisolasi secara galvanis sekaligus.

Seperti apa kenyataannya.

Beda. kaskade dimasukkan ke dalam osiloskop.

Tidak mungkin membuat rangkaian pemindaian vertikal untuk osiloskop menggunakan skema saya, karena output di sana memerlukan +-100V. Chip op-amp untuk tegangan suplai 200V sulit ditemukan.

Ada skema modernisasi yang sudah jadi di Internet.

Bahkan tidak memerlukan sumber tegangan eksternal; cukup tambahkan penyearah dengan kapasitor penghalus ke belitan lampu pijar untuk mendapatkan +-6,3V.

http://www.irls.narod.ru/izm/osc/oscpr01.htm

Terima kasih telah menjawab!
Saya tidak begitu kuat dalam desain rangkaian osiloskop, meskipun saya mendapat ide untuk menggunakan tabung LO247 osiloskop ini untuk mengubahnya menjadi rangkaian transistor, tetapi saat ini saya membutuhkan osiloskop ini untuk bekerja, kami punya beberapa mesin las semi otomatis seperti VDU 506 dan 1201 dan tidak ada jalan tanpa osiloskop. Segera saya berpikir untuk menyolder papan osilografi desain radio DSO-138; jika berhasil diluncurkan, saya dapat melakukan rekonstruksi LO-70, tetapi basis elemennya sangat ketat, beberapa komponen radio digunakan di dalamnya. sirkuit konversi tidak dapat dibeli dari kami.
Anda masih menggunakan Perangkat Analog, mengapa Anda tidak keluar dari 318? dan apakah perlu penyesuaian rangkaian untuk MS ini?
Terima kasih lagi.

Diedit pada 14-08-2016 17:28 (UTC)

Saya menulis bahwa ini lebih cepat, tetapi sangat mahal. Untuk memperbaikinya, Anda hanya perlu melepas kapasitor 10pF, yang lainnya tetap sama. Kaki mereka serasi.

Saya menggunakan lm318 untuk bekerja, itu juga berfungsi.

Untuk DSO-138, saya melihat tidak ada gunanya menggunakan probe seperti itu, karena hanya memiliki satu input.

Lalu saya minta maaf - mungkin saya salah paham, apakah probe diferensial terhubung ke osiloskop sinar tunggal atau ke osiloskop dua sinar? Berdasarkan diagram, menurut saya pada pin 6 LM318 MS terdapat output yang didukung ke ground dengan resistor 2k4, mungkin perlu dibuat dua perangkat. Maaf.
Dengan sinar UV. Dimitri

Beda. Probe dapat dihubungkan ke osiloskop apa pun; ini berbeda dari yang biasa hanya pada resistansi tinggi dari terminal "pembumian", yang biasanya terdapat pada buaya.

Intinya begini: jika Anda menggunakan dua probe biasa dan menempelkan buaya dari kedua probe ke titik-titik dengan tegangan berbeda, maka arus besar akan mengalir melalui buaya ini, karena keduanya digabungkan bersama di dalam osiloskop.

Untuk mencegah hal ini terjadi, salah satu probe harus diganti dengan probe diferensial, yang kedua terminalnya memiliki resistansi tinggi.

Hal ini juga dapat berguna jika osiloskop dibumikan dan tidak mungkin untuk menghilangkan pembumian, kemudian, dalam kasus pengujian instalasi pembumian lainnya, bahkan dengan satu probe, arus dapat mengalir melalui aligator. Tapi ini sudah eksotik, karena Anda dapat dengan mudah menghilangkan grounding dengan selotip listrik.

DSO Anda bertenaga baterai dan memiliki satu input, jadi gunakan diferensial. Bagaimanapun, penyelidikan itu tidak masuk akal.

Terlepas dari kelas perangkatnya, untuk menganalisis sinyal tertentu, sinyal yang diteliti perlu dibawa ke input perangkat. Sangat jarang mungkin untuk mendekatkan sumbernya dengan masukan osiloskop dan penganalisis. Seringkali mereka berada pada jarak sepersekian meter hingga beberapa meter. Ini berarti diperlukan perangkat pencocokan khusus yang terhubung antara sumber sinyal dan input osiloskop dan penganalisis.
Biasanya, probe digunakan untuk tujuan penting berikut:

• koneksi jarak jauh osiloskop ke objek penelitian;
• mengurangi sensitivitas saluran deviasi vertikal (terkadang horizontal) dan mempelajari sinyal tingkat tinggi (probe pasif);
• memisahkan rangkaian pengukuran dari unit osiloskop (probe optik);
• redaman sinyal tinggi dan penelitian sinyal di sirkuit tegangan tinggi (probe tegangan tinggi);
• meningkatkan resistansi masukan dan menurunkan kapasitansi masukan (pembagi kompensasi dan probe pengulang);
• koreksi respons frekuensi amplitudo dari sistem probe-osiloskop;
• memperoleh osilogram arus (probe arus);
• pemilihan sinyal antifase dan penekanan sinyal mode umum (probe diferensial);
• meningkatkan sensitivitas osiloskop (probe aktif);
• tujuan khusus (misalnya, mencocokkan keluaran sumber sinyal pita lebar dengan masukan 50 Ohm pada osiloskop).

Jelas sekali bahwa peran probe sangat penting dan terkadang tidak kalah pentingnya dengan osiloskop dan penganalisis itu sendiri. Namun, seringkali peran probe diremehkan dan ini merupakan kesalahan serius bagi pengguna pemula perangkat ini. Di bawah ini adalah jenis utama probe dan aksesori lainnya untuk osiloskop, penganalisis spektrum, penganalisis sinyal, dan penganalisis logika.

Probe berdasarkan pembagi kompensasi

Jenis probe yang paling sederhana dan paling lama digunakan adalah probe pasif dengan pembagi tegangan kompensasi - Gambar 5.1. Pembagi tegangan dibangun di atas resistor R1 dan R2, dan R2 dapat berupa resistansi input osiloskop.

Beras. 5.1. Rangkaian pembagi kompensasi

Parameter pembagi DC dihitung menggunakan rumus:

Misalnya R2 = 1 MOhm dan R1 = 9 MOhm, maka RВХ = 10 MOhm dan KD = 1/10. Dengan demikian, resistansi masukan meningkat 10 kali lipat, tetapi level tegangan yang disuplai ke masukan osiloskop juga turun 10 kali lipat.

Dalam kasus umum (pada arus bolak-balik) untuk koefisien transmisi pembagi, Anda dapat menulis ekspresi (τ1= R1C1 dan τ2= C2R2):

. (5.3)

Jadi, jika konstanta waktu τ1 dan τ2 sama, koefisien transfer pembagi tidak lagi bergantung pada frekuensi dan sama dengan nilainya pada arus searah. Pembagi seperti itu disebut terkompensasi. Kapasitansi C2 adalah kapasitansi total kabel, pemasangan, dan kapasitansi masukan osiloskop. Dalam prakteknya, untuk mencapai kondisi kompensasi, kapasitansi C1 (atau C2) harus diatur, misalnya menggunakan pemangkas – pemangkas kapasitor variabel (lihat Gambar 5.2.). Penyesuaian dilakukan dengan obeng plastik khusus yang disertakan dalam kit aksesori probe. Ini mencakup berbagai tip, adaptor, stiker berwarna, dan hal-hal kecil berguna lainnya.

Beras. 5.2. Desain Probe Pasif Standar HP-9250 Berdasarkan Pembagi Kompensasi Frekuensi

Ketika dikompensasi, tidak ada distorsi pulsa persegi panjang (berliku-liku), biasanya dibuat oleh kalibrator yang terpasang pada osiloskop (lihat Gambar 5.3). Ketika puncak denyut nadi menurun, terjadi kompensasi yang kurang, dan ketika puncak denyut nadi meningkat, terjadi kompensasi yang berlebihan. Sifat osilogram juga ditunjukkan pada Gambar. 3 (diambil dengan osiloskop TDS 2024 dengan probe P2200). Disarankan untuk melakukan kompensasi dengan gambar osilogram saluran yang sesuai sebesar mungkin.

Beras. 5.3. Osilogram pulsa kalibrator osiloskop Tektronix TDS 2024 pada tingkat kompensasi yang berbeda (atas ke bawah): kompensasi normal, kompensasi berlebih, dan kompensasi rendah

Saat bekerja dengan osiloskop multisaluran, Anda harus menggunakan probe satu per satu untuk setiap saluran. Untuk melakukan ini, mereka perlu ditandai (jika ini belum dilakukan di pabrik) dengan stiker dengan warna berbeda, biasanya sesuai dengan warna garis osilogram. Jika Anda tidak mematuhi aturan ini, maka karena variasi kapasitansi input setiap saluran yang tak terhindarkan, kompensasi akan menjadi tidak akurat.

Untuk pembagi 1:10, resistor R1 harus sama dengan 9R2. Artinya kapasitansi C1 harus 9 kali lebih kecil dari kapasitansi masukan C2. Kapasitansi masukan pembagi ditentukan oleh sambungan seri C1 dan C2:

(5.4)

Nilai perkiraan berlaku untuk KD»1 dan C1«C2. Pada KD =10, kapasitansi masukan pembagi hampir 10 kali lebih kecil dari kapasitansi masukan osiloskop. Harus diingat bahwa C2 tidak hanya mencakup kapasitansi masukan sebenarnya dari osiloskop, tetapi juga kapasitansi C1 ditingkatkan dengan jumlah kapasitansi pemasangan. Oleh karena itu, sebenarnya penurunan kapasitansi masukan pembagi dibandingkan dengan kapasitansi masukan osiloskop tidak akan terlalu terlihat. Namun demikian, inilah yang menjelaskan pengurangan signifikan dalam distorsi bagian depan pulsa saat bekerja dengan pembagi.

Meningkatkan komponen aktif dari resistansi masukan pembagi tidak selalu berguna, karena hal ini juga menyebabkan perubahan beban pada perangkat yang diuji dan hasil yang berbeda diperoleh tanpa adanya pembagi dan saat menggunakannya. Oleh karena itu, pembagi sering kali dirancang sedemikian rupa sehingga impedansi masukan osiloskop tetap tidak berubah baik saat bekerja tanpa pembagi maupun saat bekerja dengannya. Dalam hal ini, pembagi tidak meningkatkan impedansi masukan osiloskop, namun tetap mengurangi kapasitansi masukan.

Meningkatkan level sinyal yang dipelajari

Tegangan maksimum pada input osiloskop ditentukan oleh produk dari jumlah pembagian jaringan skalanya dengan koefisien deviasi vertikal. Misalnya, jika jumlah pembagian graticule adalah 10, dan faktor deviasinya adalah 5 V/div, maka ayunan tegangan total pada input adalah 50 V. Hal ini sering kali tidak cukup untuk mempelajari sinyal dengan level yang cukup tinggi - di atas puluhan volt.

Kebanyakan probe memungkinkan Anda untuk meningkatkan tegangan uji maksimum pada arus searah dan frekuensi rendah dari puluhan V menjadi 500-600 V. Namun, pada frekuensi tinggi, daya reaktif (dan daya aktif yang dilepaskan ketika resistansi kapasitor probe) hilang) meningkat tajam dan perlu untuk mengurangi tegangan maksimum pada input probe - Gambar 5.4. Jika Anda tidak memperhitungkan keadaan ini, Anda cukup membakar sampelnya!

Beras. 5.4. Ketergantungan tegangan maksimum pada input probe pada frekuensi

Tegangan masukan maksimum probe tidak boleh terlampaui pada frekuensi sinyal tinggi. Hal ini dapat menyebabkan probe menjadi terlalu panas dan rusak.

Salah satu jenis probe pasif adalah probe tegangan tinggi. Mereka biasanya memiliki rasio pembagian 1/100 atau 1/1000 dan impedansi masukan 10 atau 100 MΩ. Resistor pembagi probe berdaya rendah biasanya dapat menahan tegangan hingga 500-600 V tanpa gangguan. Oleh karena itu, pada probe tegangan tinggi, resistor R1 (dan kapasitor C1) harus dibuat menggunakan komponen yang dihubungkan seri. Hal ini meningkatkan ukuran kepala pengukur probe.

Tampilan probe tegangan tinggi Tektronix P6015A ditunjukkan pada Gambar. 5.5. Probe memiliki badan yang terisolasi dengan baik dengan cincin menonjol yang mencegah jari tergelincir ke dalam sirkuit yang bentuk gelombang tegangannya direkam. Probe dapat digunakan pada tegangan hingga 20 kV pada arus searah dan hingga 40 kV pada pulsa siklus kerja tinggi. Rentang frekuensi osiloskop dengan probe semacam itu dibatasi hingga 75 MHz, yang lebih dari cukup untuk pengukuran di sirkuit tegangan tinggi.

Beras. 5.5. Penampilan probe tegangan tinggi Tektronix P6015A

Saat bekerja dengan probe tegangan tinggi, tindakan pencegahan semaksimal mungkin harus dilakukan. Pertama sambungkan kabel ground, baru kemudian sambungkan jarum probe ke titik di mana Anda ingin mendapatkan bentuk gelombang tegangan. Disarankan untuk mengamankan probe dan biasanya melepaskan tangan Anda saat melakukan pengukuran.

Probe tegangan tinggi tersedia untuk osiloskop digital dan analog. Misalnya, probe HV-P30 tersedia untuk osiloskop analog pita lebar seri ACK7000/8000 yang unik dengan bandwidth hingga 50 MHz, rasio pemisahan 1/100, tegangan gelombang sinus puncak ke puncak 30 kV, dan tegangan gelombang sinus puncak hingga 40 kV. tegangan pulsa puncak. Impedansi masukan probe 100 MΩ, kapasitansi masukan 7 pF, panjang kabel 4 m, konektor keluaran BNC. Probe HV-P60 1/2000 lainnya dapat digunakan pada tegangan maksimum hingga 60 kV untuk gelombang sinus dan hingga 80 kV untuk sinyal pulsa. Resistansi masukan probe adalah 1000 MΩ, kapasitansi masukan adalah 5 pF. Keseriusan produk-produk ini ditunjukkan dengan jelas oleh harganya yang tinggi - sekitar 66.000 dan 124.000 rubel (menurut daftar harga perusahaan Elix).

Probe dengan koreksi respons frekuensi

Probe pasif sering digunakan untuk mengoreksi respons frekuensi osiloskop. Kadang-kadang ini merupakan koreksi yang dirancang untuk memperluas pita frekuensi, tetapi lebih sering masalah sebaliknya diselesaikan - mempersempit pita frekuensi untuk mengurangi pengaruh kebisingan saat mengamati sinyal tingkat rendah dan menghilangkan lonjakan cepat di tepi sinyal berdenyut.
Probe ini (P2200) disertakan dengan osiloskop komersial seri Tektronix TDS 1000B/2000B. Penampilan mereka ditunjukkan pada Gambar. 5.6.

Parameter utama probe diberikan dalam tabel. 5.1.

Tabel 5.1. Parameter Dasar Probe Pasif P2200

Beras. 5.6. Probe Pasif P2200 dengan Filter Low Pass Bawaan pada Posisi Sakelar Pembagi 1/10

Dari meja 5.1 dengan jelas menunjukkan bahwa penggunaan probe dengan rasio pembagian 1/1 disarankan hanya ketika mempelajari perangkat frekuensi rendah, ketika pita frekuensi hingga 6,5 ​​MHz sudah mencukupi. Dalam semua kasus lainnya, disarankan untuk bekerja dengan probe dengan rasio pembagian 1/10. Dalam hal ini, kapasitansi masukan dikurangi dari 110 pF menjadi sekitar 15 pF, dan pita frekuensi diperluas dari 6,5 MHz menjadi 200 MHz. Osilogram gelombang persegi dengan frekuensi 10 MHz, ditunjukkan pada Gambar. 5.7, ilustrasikan dengan baik tingkat distorsi osilogram pada rasio pembagian 1/10 dan 1/1. Dalam kedua kasus tersebut, sambungan probe standar dengan ujung yang saling bertautan dan kabel ground panjang (10 cm) dengan klip buaya digunakan. Gelombang persegi dengan waktu naik 5 ns diperoleh dari generator Tektronix AFG 3101.

Beras. 5.7. Bentuk gelombang gelombang persegi 10 MHz menggunakan osiloskop Tektronix TDS 2024B 200 MHz dengan probe P2200 pada rasio pembagian 1/10 (bentuk gelombang atas) dan 1/1 (bentuk gelombang bawah).

Sangat mudah untuk melihat bahwa dalam kedua kasus, osilogram sinyal yang diamati (dan untuk generator AFG 3101 pada frekuensi 10 MHz mendekati ideal dan memiliki puncak halus tanpa sedikit pun “dering”) sangat terdistorsi. Namun, sifat distorsinya berbeda. Dengan posisi pembagi 1/10, bentuk sinyal mendekati berliku-liku dan memiliki front berdurasi pendek, namun terdistorsi oleh osilasi teredam yang timbul akibat induktansi kabel ground yang panjang - Gambar. 8. Dan pada posisi pembagi 1/1, osilasi teredam menghilang, namun peningkatan signifikan dalam konstanta waktu sistem probe-osiloskop terlihat jelas. Akibatnya, alih-alih berliku-liku, yang diamati adalah pulsa gigi gergaji dengan kenaikan dan penurunan eksponensial.

Beras. 5.8. Skema untuk menghubungkan probe ke beban RL

Probe dengan koreksi bawaan harus digunakan secara ketat untuk tujuan yang dimaksudkan, dengan mempertimbangkan perbedaan kuat dalam karakteristik frekuensi pada berbagai posisi pembagi tegangan.

Akuntansi Parameter Probe

Kami menyajikan data rangkaian tipikal pada Gambar. 5.8: resistansi internal sumber sinyal Ri=50 Ohm, resistansi beban RL>>Ri, resistansi masukan probe RP=10 MOhm, kapasitansi masukan probe CP=15 pF. Dengan data elemen rangkaian seperti itu, ia merosot menjadi rangkaian osilasi seri yang mengandung resistansi R≈Ri, induktansi kabel ground L≈LG (sekitar 100-120 nH) dan kapasitansi C≈CP.

Jika penurunan tegangan ideal E diterapkan pada masukan rangkaian tersebut, maka ketergantungan tegangan pada C (dan masukan osiloskop) terhadap waktu akan terlihat seperti:

(5.5)

Perhitungan menunjukkan bahwa ketergantungan ini dapat memiliki overshoot yang signifikan pada L besar dan R kecil, yang diamati pada osilogram atas pada Gambar. 5.7. Pada α/δ=1, lonjakan ini tidak lebih dari 4% amplitudo perbedaan, yang merupakan indikator yang cukup memuaskan. Untuk melakukan ini, nilai L=LG harus dipilih sama dengan:

Misalnya, jika C=15 pF dan R=50 Ohm, maka L=19 nH. Untuk mengurangi L ke nilai seperti itu (dari urutan tipikal 100-120 nH untuk kabel ground sepanjang 10 cm), kabel ground (mungkin sinyal) perlu diperpendek menjadi panjang kurang dari 2 cm , lepaskan nosel dari kepala probe dan tinggalkan penggunaan kabel ground standar. Permulaan probe dalam hal ini akan diwakili oleh jarum kontak dan strip ground berbentuk silinder (Gbr. 5.9) dengan induktansi rendah.

Beras. 5.9. Kepala probe dengan ujung dilepas (kiri) dan adaptor ke konektor koaksial (kanan)

Efektivitas langkah-langkah yang digunakan untuk memerangi dering diilustrasikan pada Gambar. 5.10. Ini menunjukkan bentuk gelombang gelombang persegi 10 MHz ketika probe dihidupkan secara normal dan ketika probe dihidupkan dengan ujung dilepas dan tanpa kabel ground yang panjang. Penghapusan hampir lengkap dari proses osilasi teredam pada osilogram bawah terlihat jelas. Fluktuasi kecil di bagian atas dikaitkan dengan proses gelombang pada kabel penghubung koaksial, yang dalam probe tersebut beroperasi tanpa kecocokan pada output, sehingga menimbulkan pantulan sinyal.

Beras. 5.10. Osilogram gelombang persegi 10 MHz ketika probe dihidupkan secara normal (bentuk gelombang atas) dan dihidupkan dengan nosel dilepas dan tanpa kabel ground yang panjang (bentuk gelombang bawah)

Untuk mendapatkan osilogram dengan waktu naik dan dering yang sangat singkat, tindakan harus diambil untuk meminimalkan induktansi dari rangkaian yang diukur: melepas ujung probe dan menghubungkan probe menggunakan jarum dan sisipan ground berbentuk silinder. Semua tindakan yang mungkin harus diambil untuk mengurangi induktansi rangkaian di mana sinyal diamati.
Parameter penting dari sistem probe-osiloskop adalah waktu naik sistem (pada level 0,1 dan 0,9) dan bandwidth atau frekuensi maksimum (pada level roll-off sensitivitas 3 dB). Jika kita menggunakan nilai frekuensi resonansi rangkaian yang diketahui

, (5.7)
maka kita dapat menyatakan nilai R melalui frekuensi resonansi rangkaian, yang menentukan frekuensi pembatas jalur sistem defleksi:

. (5.8)
Mudah untuk membuktikan bahwa waktu tegangan u(t) mencapai nilai E dari amplitudo penurunan akan sama dengan:

. (5.10)

Nilai ini biasanya diambil sebagai waktu penyelesaian probe dengan respons transien optimal. Total waktu naik osiloskop dengan probe dapat diperkirakan sebagai:

, (5.11)
di mana tosc adalah waktu naik osiloskop (ketika sinyal diterapkan langsung ke input saluran yang sesuai). Frekuensi batas atas fmax (yang juga merupakan pita frekuensi) didefinisikan sebagai

. (5.12).
Misalnya, osiloskop dengan t0=1 ns memiliki fmax=350 MHz. Terkadang pengali 0,35 ditingkatkan menjadi 0,4-0,45, karena respons frekuensi banyak osiloskop modern dengan fmax>1 GHz berbeda dengan respons frekuensi Gaussian, yang dicirikan oleh pengali 0,35.

Jangan lupa tentang parameter penting lainnya dari probe - waktu tunda sinyal tз. Waktu ini ditentukan terutama oleh waktu tunda linier (per 1 m panjang kabel) dan panjang kabel. Biasanya berkisar dari satuan hingga puluhan ns. Untuk mencegah penundaan mempengaruhi posisi relatif osilogram pada layar osiloskop multisaluran, Anda harus menggunakan probe dengan jenis yang sama dengan kabel dengan panjang yang sama di semua saluran.

Menghubungkan Probe ke Sumber Sinyal

Menghubungkan probe ke titik yang diinginkan pada perangkat yang diteliti dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai tip, nozel, kait, dan “buaya mikro”, yang sering kali disertakan dalam kit aksesori probe. Namun, pengukuran paling akurat paling sering dilakukan saat menghubungkan menggunakan jarum probe utama - lihat gambar. 5.11 atau dua jarum. Saat mengembangkan perangkat frekuensi tinggi dan berdenyut pada papan sirkuit tercetak, bantalan kontak khusus atau lubang logam disediakan untuk tujuan ini.

Beras. 5.11. Menghubungkan probe ke bantalan kontak papan sirkuit tercetak perangkat yang diuji

Sangat penting di zaman kita untuk menghubungkan probe ke bantalan kontak papan sirkuit cetak mini, sirkuit terpadu hybrid dan monolitik)