Zaloguj się
Wszystkie
16 lipca 2025
44
Pierwsze wrażenia, testy i pomiary parametrów
Urządzenie przychodzi w dość gustownym pudełku. Wnętrze zabezpieczone jest gęstą pianką, w jednej sekcji znajduje się sama sonda różnicowa, w drugiej – przewód BNC. W zestawie jest też metalowa osłona na jedno z gniazd BNC, która przy okazji je zwiera, dzięki czemu urządzenie może pracować jako sonda single-ended. Sama sonda zamknięta jest w nie do końca spasowanej obudowie z aluminium. Na froncie naklejona jest etykieta ze wszystkimi oznaczeniami i parametrami. Pierwsze wrażenia zatem nie są najlepsze – wyraźnie widać, że sonda jest wykonana niskim kosztem, a szczególnie źle kojarzy się włącznik zasilania, będący najtańszym „isostatem”, jaki można kupić w Chinach. Pozostaje mieć nadzieję, że nie rozleci się w trakcie użytkowania. No ale nie można oczekiwać jakości sprzętu profesjonalnego od czegoś za mniej niż 350 złotych. Kluczowe pytanie brzmi: czy i jak ta sonda działa?
Na początek sonda w konfiguracji single-ended została podłączona do generatora funkcyjnego. Amplitudę ustawiono na 100 mVp-p, a częstotliwość na 9 MHz. Sygnał wyjściowy – warto zwrócić uwagę na amplitudę, która wynosi 216 mVp-p przy wzmocnieniu 1×. Faktyczne wzmocnienie wyniosło 2,1774, czyli 6,76 dB. Przy 10 MHz amplituda wzrosła do 228 mVp-p, czyli ~2,29 razy (7,22 dB), by następnie spaść do 144 mVp-p przy 16 MHz. Daje to szersze pasmo, ponad 16 MHz względem tego, co podaje specyfikacja – przynajmniej dla pomiarów single-ended.
Używając tego samego sygnału wejściowego, przełączono sondę na wzmocnienie 10×, przy 9 MHz amplituda wyjściowa wynosiła 960 mVp-p, czyli 9,98× lub 19,72 dB, by przy 10 MHz spaść do 712 mVp-p, (wzmocnienie 7,18× lub 17,12 dB).
Jest to wynik bliski oczekiwanego, gdyż wg specyfikacji producenta dla tej częstotliwości wzmocnienie powinno wynosić równo 17 dB. Ciekawiej się robi, gdy przechodzimy do wzmocnienia 100×. Amplituda sygnału została zmniejszona do 10 mVp-p, co ujawnia limity generatora – sygnał nie jest zbyt stabilny. Na wyjściu dla 2 MHz uzyskujemy 992 mVp-p, a dla 8 MHz 720 mVp-p. Wydawać by się mogło, że sonda pozwoli nam na badanie bardzo małych sygnałów, ale nie w każdej sytuacji, na co wskazują następne pomiary.
Tym razem mierzone są też czasy narastania i opadania zboczy: odpowiednio 10 ns i 11 ns. Ten sam sygnał po wzmocnieniu 100×, amplituda 5,2 Vp-p, czyli w rzeczywistości wzmocnienie wynosi 101,5625× albo 40,18 dB. Czasy narastania i opadania to odpowiednio 105 ns i 99 ns. Podobnie wygląda sytuacja dla sygnałów 1 MHz i 500 kHz. Teoretycznie zatem pasmo przenoszenia wynosi 3,5 MHz, ale z praktycznego punktu widzenia sonda różnicowa w konfiguracji single-ended nie oddaje wiernie sygnału wejściowego, co nieco ogranicza jej użyteczność. W testach zauważono też, że sygnał trójkątny powyżej 500 kHz zaczyna powoli zmieniać się w sygnał sinusoidalny. W przypadku niewielkich, szybkozmiennych sygnałów sonda ta może się nie sprawdzić.
W celu sprawdzenia zachowania sondy w trybie różnicowym połączono ją z generatorem funkcyjnym za pomocą dwóch przewodów BNC-BNC. Jeden przewód dołączony był do sondy, drugi pochodzi z zestawu dołączonego do generatora. Oba kanały generatora zostały ze sobą zsynchronizowane. Test przeprowadzono z wykorzystaniem sygnałów sinusoidalnych o częstotliwości 1 MHz i amplitudzie 50 mVp-p. Na początek wyjścia mają taką samą fazę. Teoretycznie na wyjściu sondy nie powinno być nic. Czy jest tak w rzeczywistości? Sprawdźmy. Przy wzmocnieniu 1× na wyjściu mamy dużą ilość zakłóceń z amplitudą około 10 mVp-p. Przy wzmocnieniu 10× pojawia się już przebieg sinusoidalny o amplitudzie 16,8 mVp-p. Czyżby CMRR był niższy, niż zakłada producent? Niekoniecznie – przewody łączące sondę z generatorem mają różną długość i sygnał widoczny na wyjściu jest efektem przesunięcia fazowego między wejściami sondy, które to przesunięcie jest pochodną różnicy długości przewodów. Im wyższa częstotliwość, tym większy wpływ różnicy długości przewodów, dlatego dla sygnałów różnicowych w.cz. stosuje się równe długości ścieżek lub przewodów. Przy wzmocnieniu 100× amplituda rośnie już do 117,6 mVp-p. Sygnał jest też zdeformowany przez różne zakłócenia. W drugim teście faza sygnału drugiego kanału została przesunięta o 180°. Amplituda sygnału wynosi 105,6 mVp-p, a mimo to sygnału prawie nie zniekształcają zakłócenia, jak w poprzednim teście. Zwiększmy wzmocnienie do 10×, amplituda rośnie do 1,02 Vp-p, a przy wzmocnieniu 100× do 10,24 Vp-p. Dla tej nastawy wzmocnienia zmierzono też amplitudę przy częstotliwości 2 MHz i 3,5 MHz, co dało odpowiednio 8,64 Vp-p oraz 4,88 Vp-p.
Do wykonania zostały jeszcze dwa pomiary: napięcia niezrównoważenia wejść oraz CMRR. Oba pomiary zostały przeprowadzone z użyciem precyzyjnego multimetru stołowego Owon XDM3051 (recenzja w EP 03/2024). Po zwarciu obu wejść zmierzono napięcie na wyjściu. Przy wzmocnieniu 1× wyniosło ono około 275 μV, przy 10× – ok. 115 μV, a przy 100× – ok. –1,53 mV. Do obliczeń CMRR użyta została metoda opisana w nocie aplikacyjnej Renesas R13AN0013EU0100, zakładająca użycie wzoru:
gdzie G to wzmocnienie, Vcm1 i Vcm2 to wartości napięcia wspólnego na wejściach przy dwóch pomiarach, a Vout1 i Vout2 to odpowiadające im wartości napięcia na wyjściach. Uwzględniając błąd niezrównoważenia, obliczono CMRR dla napięcia stałego. Dla wzmocnienia 1× wynosi ~98,7 dB, dla 10× ~117,1 dB, dla 100× aż ~120,2 dB. Należy zaznaczyć, że wyniki te są obarczone błędem pomiarowym wynikającym z dryftu termicznego i niestabilności zarówno sondy, jak i generatora dostarczającego napięcie stałe. Podane wartości uwzględniają błąd niezrównoważenia.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
