Prosta sonda logarytmiczna [AVT-1962]

Prosta i niedroga w realizacji logarytmiczna sonda pomiarowa AVT1962 (kliknij link do PCB) stanowi naturalne uzupełnienie do projektu generatora-wobulatora AVT5580. Poniżej fotografie zmontowanego i uruchomiony egzemplarza sondy:

   A poniżej schemat elektryczny urządzenia:

 

oraz widok zwymiarowanego silkscreen’u PCB:


Pełny opis konstrukcji docelowej, wraz z opisem możliwych zastosowań, został przedstawiony w czasopiśmie „Elektronika Praktyczna” („EP”, 08/2017), a płytka drukowana do tego projektu jest dostępna w sklepie AVT pod tym linkiem. Dalej zamieszczono garść informacji techniczno-użytkowych oraz relację z fazy prototypowania.


Na poniższej fotografii pokazano jeden z prototypów tej sondy, który obejmuje trzy alternatywne tory sygnału: „+20 dB” / „0 dB” / „-20 dB” (wzmacniacz, by-pass i tłumik), przełączane selektorami na jumperach:

Mają one postać osobnych (rozdzielonych) bloków funkcjonalnych, z których można zrezygnować według potrzeb – na etapie montażu urządzenia. Wszystkie selektory na jumperach (goldpinach) można ustawić na stałe lub wyprowadzić na obudowę – na zewnętrzne przełączniki. Wzmacniacz „+20dB” można też odłączyć od zasilania, jeżeli nie jest wykorzystywany, co zapewni oszczędność ogniw zasilających.


Poniżej podano parametry sondy w poszczególnych trybach pracy przy max. błędzie przetwarzania +/-1 dB „u dołu” zakresu (tzn. przy podanej czułości nominalnej):

  • „-20 dB” -> dynamika: 52 dB, czułość: 1,5 Vp-p,

  • „0 dB”     -> dynamika: 52 dB, czułość: 150 mVp-p,

  • „+20 dB” -> dynamika: 23 dB, czułość: 15 mVp-p.

Można uznać je za całkiem przyzwoity rezultat – zwłaszcza jak na tak proste i niedrogie urządzenie (efekt długotrwałej optymalizacji komputerowej, zweryfikowanej pomiarowo).


Dalej przedstawiono fotografie z pomiarów testowych, w których badano przykładowy prosty dwuobwodowy filtr wejściowy w.cz. na pasmo 80m. Filtr ten został uprzednio zestrojony także za pomocą opisywanej tutaj sondy, a samą sondę wyregulowano tak, by zmiana napięcia mierzonego Uwe o jedną dekadę (10x -> 20 dB) powodowała zmianę napięcia na wyjściu sondy Uwy dokładnie o 1V.

Kolejne zdjęcia prezentują etap uruchamiania pomiarów. Oscyloskop pracujący w zwykłym trybie dwukanałowym (w dziedzinie czasu) został wykorzystany do ustawienia poziomu piłokształtnego sygnału podstawy czasu „X” z wobulatora-generatora na 4 Vp-p (jest to wartość dogodna przy regulacji wzmocnienia tego kanału w trybie pracy „X/Y”). Wstępnie ustawiono też wzmocnienie i offset dla kanału „Y”, obrazującego poziom sygnału na wyjściu sondy.

Dalej pokazano przykładowe rezultaty pomiarów charakterystyki tłumienia wspomnianego filtru w.cz. na pasmo 80m w coraz szerszych zakresach częstotliwości (przedziały F ukazano na fotografiach ekranu LCD wobulatora). Analizując wyniki pomiarów należy pamiętać o tym, że 1V na osi „Y”, to 20 dB zmiany poziomu (100mV->2dB, 200mV->4dB, 500mV->10dB), a skalę rozdzielczości dla odczytu tłumienia podano na dole ekranu oscyloskopu (kanał drugi „CH2”, niebieskie znaki).


Poniżej przedstawiono kilka obrazów prezentujących projekt dwustronnej PCB sondy (komplet ścieżek, strony: górna i dolna z powierzchniami ekranującymi masy oraz rozmieszczenie elementów i spodziewany widok 3D zmontowanego egzemplarza):


A to już odebrane od producenta płytki drukowane sondy. Na zdjęciach widzimy dwa identyczne egzemplarze (widok z dwóch różnych stron druku) w oczekiwaniu na przemontowanie elementów z egzemplarza prototypowego:


 Uwagi do konstrukcji:

  • W urządzeniu przewidziano możliwość załączenia prostej przetwornicy DC-DC (bezindukcyjnej), która zapewnia poprawne napięcia zasilania opcjonalnego wzmacniacza sygnału oraz samego przetwornika w pełnym zakresie użyteczności ogniw czy akumulatorków Ni-MH typu „AAA” (także przy rozładowaniu pary ogniw do 1V każde). Przetwornica nie zakłóca jednak pracy sondy (w tym także wzmacniacza „+20dB”) z uwagi na niewielkie prądy zmienne, praktyczny brak zakłóceń w polu elektromagnetycznym oraz dobrą filtrację napięć zasilających. Zakłócenia na wyjściu przetwornicy DC-DC są na poziomie pojedynczych mVp-p (jeszcze przed filtrem końcowym LC) przy Uwy=6V i pełnym obciążeniu. Dodatkowo, każdy aktywny blok sondy ma jeszcze własne dodatkowe filtry zasilania, co przy konstrukcji ze znaczną odpornością na drobne fluktuacje zasilania „zamyka temat”.

  • Oczywiście, można też zapewnić zewnętrzne zasilanie sondy, np. poprzez wyprowadzenie go z generatora przez dodatkowe gniazdo zasilania. Wówczas nie będą potrzebne baterie zasilające ani wbudowana przetwornica DC-DC, ale trzeba będzie zmierzyć się z zagadnieniami ewentualnej rekonstrukcji generatora/wobulatora oraz bezzakłóceniowym poprowadzeniem dodatkowych przewodów.

  • Wzmacniacz „+20dB” można potraktować opcjonalnie (podwyższa czułość sondy przy dokładności +/-1dB ze 150 mVp-p do 15 mVp-p, ale ogranicza dynamikę przetwarzania). Podobnie można zrezygnować z przetwornicy DC-DC, która jest potrzebna głównie dla poprawnej pracy wzmacniacza (zastosowana w projekcie kostka MCP6002 pracuje w trybie „rail-to-rail” już od 1,8V zasilania, ale niskie napięcie jej zasilania przy wyładowanych ogniwach czy akumulatorkach spowoduje ograniczenie zakresu przetwarzania sondy „od góry”, tzn. przy wyższych napięciach wejściowych).


Opisana sonda może zostać wykorzystana m.in. do: badania charakterystyk i strojenia filtrów pasmowych w.cz. (KF), strojenia filtrów kwarcowych na p.cz. (częstotliwość pośrednią) oraz pomiarów wzmocnienia, pasma przenoszenia i mocy wyjściowej wzmacniacza w.cz. (KF).


Czytelników zainteresowanych skonstruowaniem nieco droższej (ale lepszej, bo o większej dynamice i czułości) sondy – z użyciem układu scalonego AD8307 zapraszam do lektury wątku poświęconego dedykowanemu projektowi AVT-1963.


C.d.n.

Adam Sobczyk SQ5RWQ

sq5rwq@gmail.com

 

9 thoughts on “Prosta sonda logarytmiczna [AVT-1962]

  1. Pingback: SQ5RWQ.PL | Filtry wejściowe KF na pasma 80m i 40m AVT3190

  2. Pingback: SQ5RWQ.PL | Odbiornik 40/80m „Dosia”

  3. Pingback: SQ5RWQ.PL | Sonda logarytmiczna z układem AD8307 AVT-1963

  4. Pingback: SQ5RWQ.PL | Dwumodułowy generator-wobulator DDS z AD9850 – AVT5580

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *