Dado el costo de las sondas diferenciales adecuadas, he decidido hacer las mías. Los requisitos son:
- ancho de banda de DC a 50 MHz 3db>
- Algunos rangos de voltaje de entrada seleccionables, desde 3V pk-pk a 300 V pk-pk
- Mejor que 1/500 en modo de rechazo de modo común
- Una figura de ruido "suficientemente buena"
- Realizable con la selección limitada de piezas de mi tienda de electrónica local
- Diseño factible para una PCB de dos caras grabada en el hogar con componentes soldados a mano.
Tengo poca experiencia en el diseño de circuitos analógicos de alta velocidad, por lo que me encantaría recibir comentarios, incluidas críticas, sobre el diseño conceptual. También tengo algunas preguntas sobre aspectos específicos de la implementación:
¿Podría escapar sin la impedancia que coincida con ambos extremos del cable coaxial , dado que la señal transmitida alcanzaría apenas 50 MHz y el cable tiene menos de 1 m de largo? Preferiría solo terminar el extremo del alcance en 50 ohmios (y dirigir directamente el cable coaxial en el extremo de la sonda), ya que un resistor en serie de 50 ohmios en el extremo de la sonda dividiría el voltaje visto por el alcance por 2.
¿Las fuentes de corriente BJT son lo suficientemente rápidas como para hundir una constante de 5 mA? ¿recibe una señal de 50 MHz de gran amplitud (3 V pk-pk en la puerta JFET)?
Es la adición de un inductor entre la fuente de cada JFET y el colector del BJT correspondiente una forma razonable de asegurar una corriente de drenaje de JFET constante a frecuencias más altas, o tal ¿Circuito inevitablemente oscila?
¿Qué tan sano es el diseño de mi PCB , hay algún defecto evidente? ¿Qué harías diferente?
Para soportar varios rangos de voltaje, mi diseño preliminar se basa en atenuadores pasivos externos que se enchufan en el conector del cabezal de 3 pines (J1). Los atenuadores tendrán resistencias y condensadores de ajuste para hacer coincidir las entradas de inversión y no de inversión en todo el rango de frecuencia. A continuación se ilustra un atenuador de 1:10 (aproximadamente el rango de +/- 30 V).
El extremo frontal del amplificador se realiza con seguidores de fuente JFET para proporcionar una alta impedancia a la etapa del atenuador. Esta topología se seleccionó para evitar la corriente de polarización de entrada relativamente alta (caso más desfavorable 2μA) del amplificador operacional disponible. Las fuentes de corriente de transistor bipolar aseguran una corriente de drenaje relativamente estable a los JFET en todo el rango de voltaje de entrada.
El amplificador diferencial basado en amplificador operacional también es responsable de conducir 1 m de cable coaxial RG-174 de 50 ohmios. Mientras que el amplificador operacional se anuncia como capaz de conducir el cable coaxial directamente, hay huellas para las resistencias de terminación.
La energía se entrega con una batería de 9 V, y la otra mitad del amplificador operacional actúa como una fuente de tierra virtual. Un LED rojo realiza la doble función de indicar que la sonda está encendida y proporciona un voltaje de polarización de ~ 1.8 V para las fuentes de corriente.
Componentes:
- Diodosdeproteccióndeentradadebajafuga(<5nA),2pF:
- JFETs: SST310
- BJTs: BC847b
- amplificador operacional dual de 70MHz GBW, 1kV / μs: LT1364
- 4x resistencias de precisión (0.1%, 2.2kΩ) para la sección de amplificación diferencial.
