Высокий дифференциальный пробник Impedance для осциллографов и мультиметров

Наиболее часто используемые мультиметры и осциллографы продаются с простыми несимметричные (несимметричные) пробники. Но часто нам нужны дифференциальные пробники для измерения и наблюдения сигналов между незаземленными контрольными точками.

Существуют различные типы дифференциальных датчиков, но большинство из них стоят дорого. Кроме того, некоторые из них легко повредить. А ремонт щупов (когда это возможно) может оказаться очень дорогим. Вот простое и недорогое решение для дифференциальных датчиков.

Цепь и работа

Схема высокоомного дифференциального пробника для осциллографов и мультиметров представлена на рис. 1. Пробник имеет высокое входное сопротивление - 10 МОм.
Он построен на основе двух популярных интегральных схем — IC1 и IC2. IC1 представляет собой двойной операционный усилитель (ОУ), который может быть TL072, TL082, TL062 или аналогичный. Он должен иметь входы JFET и низкий уровень шума.

IC2 — это одиночный операционный усилитель, такой как LF356 и LF357. Желательно, чтобы он имел штифты для контроля смещения. IC2 может быть TL071, TL061, TL081 и т. д. Но управление смещением следует изменить.
Управление смещением необходимо только в режиме постоянного тока. IC1 и IC2 должны иметь низкотемпературный дрейф.

Чтобы сделать схему максимально простой, оба встроенных в IC1 операционных усилителя работают как простые повторители. Схема имеет входы постоянного или переменного тока. Если замкнуть переключатели S1 и S2, на входе датчиков будет постоянный ток. Если открыть S1 и S2, на входе щупов будет переменный ток. Переключатели S1 и S2 должны открываться и закрываться одновременно.

Входы IC1 защищены резисторами (R1 и R2), диодами (от D1 до D4) и стабилитронами (ZD1 и ZD2). Дифференциальное напряжение зонда ограничивается ZD1 и ZD2 на уровне около 10 В. Пробник предназначен для использования при гораздо более низких дифференциальных напряжениях. Вот почему IC2 работает как дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления 10.

IC2 должен иметь пропускную способность продукта усиления (GBW) в несколько раз выше, чем GBW IC1. Или else, IC2 ограничит полосу пропускания зонда. Если вместо LF356 используется LF357, пропускная способность будет больше.

Во всех случаях, указанных выше, полоса пропускания 3 дБ превышает 30 кГц. Напряжение питания должно быть не менее 12 В, а лучше ±15 В, и оно должно быть хорошо отфильтровано. Если используется LF356 или LF357, потеметр VR1 должен представлять собой многооборотный триммер с сопротивлением от 22 до 27 кОм.

Создание и тестирование

Схема PCB дифференциального пробника с высоким импедансом показана на рис. 2, а схема его компонентов — на рис. 3. Соберите схему на PCB. Подключите источник питания ±15 В к разъему CON2 на PCB.

Загрузите PCB и PDF-файлы компоновки компонентов: нажмите здесь

В зависимости от приложения используйте соответствующий разъем, например BNC, на CON1.

Петре Цв Петров был научным сотрудником и доцентом Технического университета Софии, Болгария, а также экспертом-преподавателем в OFPPT (Касабланка), Королевство Марокко. Сейчас он работает инженером-электронщиком в частном секторе Болгарии.