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Consiglio accoppiamento sonda in ingresso

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[1] Consiglio accoppiamento sonda in ingresso

Messaggioda Foto UtenteNiconas » 13 mag 2022, 22:12

Ciao a tutti e grazie per avermi accolto nel forum. Avrei bisogno di un consiglio sul diagramma a blocchi che allego qui sotto descrivendolo. Sostanzialmente abbiamo un amplificatore con una coil di ingresso e una di uscita. La coil in ingresso (Coil In) è una sonda che deve leggere dei campi EM (tipo un'antenna a onde medie) e il condensatore variabile serve appunto per sintonizzare la frequenza rilevata da IN Coil prima di entrare negli stadi di amplificazione e uscire sulla Out Coil che avrà 50/75 Ohm. Questa coil in ingresso è auto-costruita e ho rilevato che ha una resistenza di 5Ohm e una induttanza di circa 5uH. Ho fatto dei test simulando un segnale di ingresso a 5Mhz usando un generatore di frequenze e connettendolo in parallelo all'ingresso. Putroppo però il condensatore variabile benché di valore corretto (30-300pF) ad agire nella banda di frequenza pur tarandolo sui 200pF non vedo variazioni di amplitudo sull'oscilloscopio. Questo me lo lo aspetto perché in realtà il punto dove entra il segnale a 5MHz è lo stesso della sonda dell'oscilloscopio coincide quindi l'accoppiamento è diretto. Quello che però vorrei capire è se una volta rimosso il segnale a 5Mhz (usato solo per test) il condensatore leggendo il segnale rilevato dalla sonda di ingresso, espleta la sua funzione di sintonia pur essendoci solo 5Ohm di carico in ingresso oppure i soli 5Ohm danno problemi di funzionamento allo stadio di amplificazione a cui è collegata.

Se serve anche la versione in fidocad ditemi qualcosa che lo

Le domande quindi sono due:

1) Avendo la coil di ingresso una un resistenza così bassa puà dare dei problemi di guadagno agli stadi di di ingresso dell'amplificazione?
2) Se sì qual è la soluzione per evitare questi problemi?
3) qual è la posizione della resistenza in parallelo? La 1 o la 2?

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Grazie
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[2] Re: Consiglio accoppiamento sonda in ingresso

Messaggioda Foto Utenteelfo » 13 mag 2022, 22:36

Niconas ha scritto:Ho fatto dei test simulando un segnale di ingresso a 5Mhz usando un generatore di frequenze e connettendolo in parallelo all'ingresso. Putroppo però il condensatore variabile benché di valore corretto (30-300pF) ad agire nella banda di frequenza pur tarandolo sui 200pF non vedo variazioni di amplitudo sull'oscilloscopio

Metti una resistenza da 1 - 10 k in serie al generatore per vedere una variazione di ampiezza alla freqeunza di risonanza

Niconas ha scritto:1) Avendo la coil di ingresso una un resistenza così bassa puà dare dei problemi di guadagno agli stadi di di ingresso dell'amplificazione

Che pre e amp usi?
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[3] Re: Consiglio accoppiamento sonda in ingresso

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 14 mag 2022, 8:17

La posizione 1 o 2 della resistenza da 100 k ohm non influisce sul funzionamento.


ha una resistenza di 5 ohm e una induttanza di circa 5 uH.
Ho fatto dei test simulando un segnale di ingresso a 5 MHz usando un generatore di frequenze e connettendolo in parallelo all'ingresso.
....il condensatore variabile di valore (30-300pF)

E' vero, 5uH in parallelo a 200 pF risuona a circa 5 MHz.

L'induttanza è avvolta in aria? un singolo strato di avvolgimento ?

La resistenza di 5 ohm è quella degli avvolgimenti dell'induttore, è una resistenza di perdita, non influisce molto sul funzionamento.

Oltre che mettere una R1 10 k in serie, un metodo alternativo è avvolgere una spira di filo conduttore isolato attorno all'induttore, anche lascamente e alimentare la spira con il generatore (se il segnale è troppo forte potresti mettere in serie un 50 o 1000 ohm).

A cosa serve il tutto ? A cosa serve un amplificatore ? potrebbe innescare una oscillazione. Se non riveli, come fai a misurare l'ampiezza?
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[4] Re: Consiglio accoppiamento sonda in ingresso

Messaggioda Foto UtenteNiconas » 14 mag 2022, 11:02

elfo ha scritto:Metti una resistenza da 1 - 10 k in serie al generatore per vedere una variazione di ampiezza alla freqeunza di risonanza


Che pre e amp usi?


Si in questo modo ruotando il condensatore variabile riesco a vedere la variazione dell'amplitudo dovuto alla risonanza. Quindi se invece di iniettare il segnale con il generatore , faccio rilevare i campo RF dalla sonda non ho bisogno di modificare il circuito? Come preampilficatore ne ho difersi ho utilizzato un circuito a j-fet che ho creato io , poi degli LNA che sono piccolo BJT a basso rumore e banda larga e poi uno a opamp con ingresso a jfet. In generale quando collego il generatore all’ingresso tu questi pre funzionano tutti anche se con diversi guadagni diversi, perché se ilare al generatore collego anche la sonda di ingresso , vedo un abbassamento importante del guadagno in uscita. Da qui il dubbio che i 5Ohm della sonda potessero in qualche modo creare problemi al funzionamento dei pre.

MarcoD ha scritto:La posizione 1 o 2 della resistenza da 100 k ohm non influisce sul funzionamento.


Ok perfetto.
L'induttanza è avvolta in aria? un singolo strato di avvolgimento ?


In aria senza ha ferrite ed è a singolo strato.

Oltre che mettere una R1 10 k in serie, un metodo alternativo è avvolgere una spira di filo conduttore isolato attorno all'induttore, anche lascamente e alimentare la spira con il generatore (se il segnale è troppo forte potresti mettere in serie un 50 o 1000 ohm).


Ora che ci penso questo è un metodo che potrebbe essere anche migliore perché simula un vero e proprio campo em prodotto dalla secondo avvolgimento. :ok:

A cosa serve il tutto ? A cosa serve un amplificatore ? potrebbe innescare una oscillazione. Se non riveli, come fai a misurare l'ampiezza?


Mi serve per cercare delle frequenze su alcuni componenti che sembrano oscillare in quel range di frequenze. Per la verità il secondo stadio non è obbligatorio ma serve solo se volessi ritrasmettere il segnale e riceverlo a distanza tipo con un SDR. Per questo ho messo un carico da 50-75Ohm. Diversamente lo leggerei con l’oscilloscopio.
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[5] Re: Consiglio accoppiamento sonda in ingresso

Messaggioda Foto Utenteelfo » 14 mag 2022, 15:19

Niconas ha scritto:perché se ilare al generatore collego anche la sonda di ingresso , vedo un abbassamento importante del guadagno in uscita. Da qui il dubbio che i 5Ohm della sonda potessero in qualche modo creare problemi al funzionamento dei pre

Abbassamento del guadagno o dell'ampiezza del segnale in uscita?

Tieni presente che un generatore di segnali ha - generalmente - una resistenza di uscita di 50 ohm per cui, se carichi l'uscita con la sonda, il segnale in uscita al generatore si "abbassa" rispetto alla condizione di "senza carico".

Il guadagno dell'amplificatore viene misurato con il setup di figura in cui vengono inviati ai due canali dell'oscilloscopio (calibrati!)il segnale di ingresso e di uscita dell'amplificatore (di cui si vuol misurare il guuadagno)
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[6] Re: Consiglio accoppiamento sonda in ingresso

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 14 mag 2022, 16:25

Credo che il problema sia l'impedenza interna del generatore, come dice Foto Utenteelfo.

Un risonatore formato da 5µH e 200pF risuona a 5MHz e ha una impedenza propria Z0 di circa 160Ω. Z_0=\sqrt{\frac{L}{C}}

Quando metti in parallelo la resistenza da 50Ω del generatore il Q scende a 0.3 circa e non c'e` modo di vedere nessuna risonanza. A=\frac{R_\text{par}}{Z_0}

Usa l'accoppiamento suggerito da Foto UtenteMarcoD e le cose dovrebbero andare meglio
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[7] Re: Consiglio accoppiamento sonda in ingresso

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 14 mag 2022, 17:18

Per calcolare il Q adoperavo in successione le due formule
W_0 = \frac {1}{\sqrt{LC}}

Q = \frac{W_0 L}{R_s}

Se sostituisco ottengo Q = \frac  {   \sqrt{   \frac{L}{C} } }   {R_s}
ossia la formula più comoda Q =  \frac{Z_0}{R_s} che considera l'impedenza caratteristica Z_0

thanks Foto UtenteIsidoroKZ
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Nel caso in esame, il consiglio di elfo di mettere 1k ohm in serie al generatore
avrebbe aumentato il Q , adesso non riesco sul momento a ricavare le formule per il Q per la risonanza parallelo. ..ps.: ho fatto anche esercizio di scrittura in Latex :-) O_/
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[8] Re: Consiglio accoppiamento sonda in ingresso

Messaggioda Foto UtenteNiconas » 14 mag 2022, 20:24

elfo ha scritto:Abbassamento del guadagno o dell'ampiezza del segnale in uscita?

Tieni presente che un generatore di segnali ha - generalmente - una resistenza di uscita di 50 ohm per cui, se carichi l'uscita con la sonda, il segnale in uscita al generatore si "abbassa" rispetto alla condizione di "senza carico".

Il guadagno dell'amplificatore viene misurato con il setup di figura in cui vengono inviati ai due canali dell'oscilloscopio (calibrati!)il segnale di ingresso e di uscita dell'amplificatore (di cui si vuol misurare il guadagno)



Si cioè quando collego la sonda in parallelo al generatore , l'uscita del preamp scende di brutto ma probabilmente è per i 50 Ohm del generatore. Ho dato un occhiata al manuale ed effettivamente l'impedenza è 50Ohm. Per cui proverò a mettere una resistenza in serie al generatore. Poi proverò a fare un avvolgimento sulla sonda e pilotarlo dal generatore. Cioè praticamente un sorta di trasfomatore RF 1:1 che disaccoppia il generatore dalla sonda se intendo bene. Così dovrei anche avere conferma che i 5Ohm della sonda non creano problema al preamp. Se non erro con più il Q e alto e con più la banda di sintonie è strenna no?

E grazie a tutti per formule e spiegazioni. Faccio qualche test e poi aggiorno.

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[9] Re: Consiglio accoppiamento sonda in ingresso

Messaggioda Foto UtenteNiconas » 17 mag 2022, 21:22

MarcoD ha scritto:La posizione 1 o 2 della resistenza da 100 k ohm non influisce sul funzionamento.


ha una resistenza di 5 ohm e una induttanza di circa 5 uH.
Ho fatto dei test simulando un segnale di ingresso a 5 MHz usando un generatore di frequenze e connettendolo in parallelo all'ingresso.
....il condensatore variabile di valore (30-300pF)

E' vero, 5uH in parallelo a 200 pF risuona a circa 5 MHz.

L'induttanza è avvolta in aria? un singolo strato di avvolgimento ?

La resistenza di 5 ohm è quella degli avvolgimenti dell'induttore, è una resistenza di perdita, non influisce molto sul funzionamento.

Oltre che mettere una R1 10 k in serie, un metodo alternativo è avvolgere una spira di filo conduttore isolato attorno all'induttore, anche lascamente e alimentare la spira con il generatore (se il segnale è troppo forte potresti mettere in serie un 50 o 1000 ohm).

A cosa serve il tutto ? A cosa serve un amplificatore ? potrebbe innescare una oscillazione. Se non riveli, come fai a misurare l'ampiezza?
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Buonasera, ho fatto un piccolo schemino per simulare l'accoppiamento con una seconda bobina di cui parlava Foto UtenteMarcoD . Infatti il circuito funziona correttamente anche senza la resistenza da 10k in serie al segnale del generatore di funzioni. Ora passo alla costruzione pratica.

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