Sondas CRO
Podemos conectar qualquer circuito de teste a um osciloscópio por meio de uma ponta de prova. Como CRO é um osciloscópio básico, a ponta de prova que está conectada a ele também é chamadaCRO probe.
Devemos selecionar a ponta de prova de forma que não crie problemas de carregamento com o circuito de teste. Para que possamos analisar o circuito de teste com os sinais corretamente na tela CRO.
As sondas CRO devem ter o seguinte characteristics.
- Alta impedância
- Alta largura de banda
o block diagram da sonda CRO é mostrado na figura abaixo.
Conforme mostrado na figura, a sonda CRO consiste principalmente em três blocos. Esses são a cabeça da sonda, o cabo coaxial e o circuito de terminação. O cabo coaxial simplesmente conecta a cabeça da sonda e o circuito de terminação.
Tipos de sondas CRO
As sondas CRO podem ser classificadas nas seguintes two types.
- Sondas Passivas
- Sondas Ativas
Agora, vamos discutir sobre esses dois tipos de sondas, uma por uma.
Sondas Passivas
Se a cabeça da sonda consiste em elementos passivos, então é chamada passive probe. O diagrama do circuito da ponta de prova passiva é mostrado na figura abaixo.
Conforme mostrado na figura, o cabeçote da sonda consiste em uma combinação paralela de resistor, $ R_ {1} $ e um capacitor variável, $ C_ {1} $. Da mesma forma, o circuito de terminação consiste em uma combinação paralela de resistor $ R_ {2} $ e capacitor $ C_ {2} $.
O diagrama de circuito acima é modificado na forma de bridge circuit e é mostrado na figura abaixo.
Podemos equilibrar a ponte, ajustando o valor do capacitor variável, $ c_ {1} $. Discutiremos o conceito de pontes nos capítulos seguintes. Por enquanto, considere o seguintebalancing condition of AC bridge.
$$ Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $$
Substitute, as impedâncias $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ e $ Z_ {4} $ como $ R_ {1}, \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}, R_ { 2} $ e $ \ frac {1} {j \ omega C_ {2}} $ respectivamente na equação acima.
$$ R_ {1} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {2}} \ right) = \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ right) R_ {2 } $$
$ \ Rightarrow R_ {1} C_ {1} = R_ {2} C_ {2} $ Equação 1
Pelo princípio de divisão de tensão, obteremos o voltage across resistor, $R_{2}$ Como
$$ V_ {0} = V_ {i} \ left (\ frac {R_ {2}} {R_ {1} + R_ {2}} \ right) $$
attenuation factoré a relação entre a tensão de entrada, $ V_ {i} $ e a tensão de saída, $ V_ {0} $. Assim, da equação acima, obteremos o fator de atenuação, $ \ alpha $ como
$$ \ alpha = \ frac {V_ {i}} {V_ {0}} = \ frac {R_ {1} + R_ {2}} {R_ {2}} $$
$ \ Rightarrow \ alpha = 1+ \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} $
$ \ Rightarrow \ alpha-1 = \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} $
$ \ Rightarrow R_ {1} = \ left (\ alpha-1 \ right) R_ {2} $ Equação 2
Da Equação 2, podemos concluir que o valor de $ R_ {1} $ é maior ou igual ao valor de 2 para valores inteiros de $ \: \ alpha> 1 $.
Substitua a Equação 2 na Equação 1.
$$ \ left (\ alpha-1 \ right) R_ {2} C_ {1} = R_ {2} C_ {2} $$
$ \ Rightarrow \ left (\ alpha-1 \ right) C_ {1} = C_ {2} $
$ \ Rightarrow C_ {1} = \ frac {C_ {2}} {\ left (\ alpha-1 \ right)} $ Equação 3
Da Equação 3, podemos concluir que o valor de $ C_ {1} $ é menor ou igual ao valor de $ C_ {2} $ para valores inteiros de $ \ alpha> 1 $
Example
Vamos encontrar os valores de $ R_ {1} $ e $ C_ {1} $ de uma sonda tendo um fator de atenuação, $ \ alpha $ como 10. Suponha, $ R_ {2} = 1 M \ Omega $ e $ C_ {2} = 18pF $.
Step1 - Obteremos o valor de $ R_ {1} $ substituindo os valores de $ \ alpha $ e $ R_ {2} $ na Equação 2.
$$ R_ {1} = \ left (10-1 \ right) \ vezes 1 \ vezes 10 ^ {6} $$
$$ \ Rightarrow R_ {1} = 9 \ vezes 10 ^ {6} $$
$$ \ Rightarrow R_ {1} = 9 M \ Omega $$
Step 2 - Obteremos o valor de $ C_ {1} $ substituindo os valores de $ \ alpha $ e $ C_ {2} $ na Equação 3.
$$ C_ {1} = \ frac {18 \ times10 ^ {- 12}} {\ left (10-1 \ right)} $$
$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 \ vezes 10 ^ {- 12} $$
$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 pF $$
Portanto, os valores de $ R_ {1} $ e $ C_ {1} $ de uma sonda serão $ 9M \ Omega $ e $ 2pF $ respectivamente para as especificações fornecidas.
Sondas Ativas
Se a cabeça da sonda consiste em componentes eletrônicos ativos, então é chamada active probe. O diagrama de blocos da sonda ativa é mostrado na figura abaixo.
Conforme mostrado na figura, a cabeça da sonda consiste em um seguidor de fonte FET em cascata com seguidor de emissor BJT. O seguidor de fonte FET fornece alta impedância de entrada e baixa impedância de saída. Considerando que, o objetivo do seguidor de emissor BJT é evitar ou eliminar a incompatibilidade de impedância.
As outras duas partes, como cabo coaxial e circuito de terminação, permanecem iguais nas pontas de prova ativa e passiva.