diyitalia forum

Buongiorno a tutti gli utenti del forum.
Essendo io un tecnico di collaudo di apparecchiature a radiofrequenza, vorrei intavolare una discussione sulle misure elettriche.
Non vi nascondo che mi farebbe piacere parlare di strumenti e misure particolari ma, proprio per la natura della discussione, inizierò a parlare delle misure più elementari ed alla portata di tutti.

PS. Spero vivamente di confrontarmi con più utenti possibili e quindi come disse la famosa tizia, approfittate pure di me.

Saluti a tutti
Raffaele

OTTIMO Raffaele

Siamo in trepida attesa

Franco

Ciao Raf,

che bell'idea, leggerò molto volentieri e scriverò ancor più volentieri per chiederti maggiori informazioni!

Buonasera ragazzi.
Visto che siamo 2 briganti ed un somaro, cioè io, iniziamo a parlare di misure con l'analizzatore di spettro. In figura potete vedere un esemplare dei primi anni 90 della Hp e precisamente lo 8560E.
A cosa serve un analizzatore di spettro? Serve a vedere l'andamento di un segnale nel dominio della frequenza. E' l'inverso dell'oscilloscopio. Con l'oscilloscopio si effettuano misure nel dominio del tempo, infatti abbiamo una manopola detta Time/division. Nell'analizzatore di spettro, sull'asse delle ascisse abbiamo la frequenza. Quindi questo tipo di strumento ci permette di vedere in tempo reale, ad esempio, la banda passante di un qualsiasi circuito, se la banda passante è piatta o presenta attenuazioni o esaltazioni in alcune frequenze. Tutti abbiamo scaricato tonestack calculator, ecco, quello è una versione software molto ma molto semplice di un analizzatore di spettro, dove sull'asse x abbiamo le frequenze in banda audio e sull'asse Y abbiamo l'attenuazione in dB (decibel).
Se per l'oscilloscopio avevamo da fare solo poche impostazioni, Volt/division, Time/division e livello del trigger, con l'analizzatore di spettro le cose si complicano un attimo. Vediamo quali sono i parametri su cui agire per farne un uso corretto.
In primis, essendo uno strumento a radiofrequenza, bisogna prendere tutte le precauzioni per non danneggiare lo strumento, poichè nella maggior parte dei casi, cioè per quasi tutti i modelli, accetta +30dBm (decibelmilliwatt) massimi per pochi secondi. Meglio non eccedere oltre i 10/15 dBm.
Per chi non lo sapesse +30dBm equivalgono ad 1watt. Tenete conto anche che il dB o il dBm è un'unità di misura logaritmica e può assumere valore negativo, infatti 0dBm = 1mWatt, -3dBm = 500uWatt e così via....
Le impostazioni principali da fare sono: central frequency, span, reference level, input attenuation, resolution bandwidth, videobandwidth, sweep time

Central frequency = con questo parametro si imposta la frequenza che vogliamo avere al centro dello schermo....non aggiungo altro...
span = serve ad impostare l'intervallo di frequenza che vogliamo visualizzare nello schermo. Se, ad esempio, imposto come frequenza centrale 100MHz e spam 30MHz avrò sulla sinistra dello schermo 85MHz e sulla destra 115MHz. In banda audio potrei impostare 10kHz come frequenza centrale e 20kHz di spam per visualizzare tutta la banda audio.
Ci sono inoltre i comandi di start frequency e stop frequency se preferiamo impostare inizio e fine dell'intervallo di frequenze, in questo caso lo strumento calcolerà automaticamente central frequency e span.
reference level = è il valore massimo in dBm che vogliamo vedere sullo schermo. Ad esempio, se so che il segnale che sto per iniettare nello strumento ha una potenza di 0dBm, imposterò il reference level a +5dBm.
input attenuation = è l'attenuazione in dB che lo strumento imposta automaticamente, in base al reference level, sull'ingresso del segnale. Più alto il reference level, più alta sarà l'attenuazione in ingresso. Questo parametro di solito lo si trova su "auto" ma in alcuni casi particolari si può impostare manualmente facendo attenzione a non far saturare l'LNA ( Low Noise Amplifier) oppure lo stadio ad IF ( frequenza intermedia) interni allo strumento. Comunque sullo schermo ci apparirà un messaggio di errore in caso di saturazione.

Resolution Bandwidth (RBW) e Video Bandwidth (VBW) Qui le cose si complicano un pochino poichè questi due parametri vanno ad agire sulla visualizzazione del segnale sullo schermo. Per aiutarmi posto la foto della risposta di un circuito in frequenza audio Impostando correttamente la RBW vedremo una risposta in frequenza proprio come in figura, naturalmente non vedremo le curve discendenti sotto le frequenze di taglio ma un andamento che segue la parte superiore delle curve. Se impostiamo la RBW troppo alta vedremo solo una linea dritta in alto poichè lo strumento tenderà a non mostrarci variazioni se non un lieve degrado della linea in corrispondenza delle frequenze di taglio. Se invece impostiamo la RBW troppo bassa, la discesa delle curve dei tre filtri sarà troppo repentina, non avremo più la visualizzazione delle frequenze di taglio, vedremo un picco molto stretto in corrispondenza del centro-banda dei medi.

Per la VBW mi aiuto con un'altra figura Come vedete la VBW serve a fare pulizia sul livello del rumore in basso ed a visualizzare possibili spurie. Anche qui se esagero col valore della VBW non visualizzerò picchi indesiderati o spurie che dir si voglia, infatti andrò a coprire i picchi alzando il livello del rumore, oppure se la abbasso tanto farò confondere i picchi nel rumore. Bisogna trovare il giusto equilibrio e sapere cosa si sta misurando e cosa spettarsi.

Sweeptime Ultimo ma non meno importante, è il tempo che il pennello elettronico dello strumento impiega per coprire tutto lo schermo. Va regolato in base alle esigenze di misura. Se devo visualizzare la banda passante di un circuito utilizzerò uno spazzolamento lento, 10 o 20 secondi, così da far acquisire tutti i campioni allo strumento. Se invece devo tarare un filtro RF o IF utilizzerò 50 o 100msec in modo da vedere in tempo reale come risponde il filtro.

Bene, per questa sera abbiamo finito, anche perchè ho dovuto riscrivere il post due volte a causa del sito che mi ha sbattuto fuori...
Se avete domande fatele, dubbi esponeteli, se volete soldi ditemi dove trovarli perchè sono al verde....
Scherzi a parte, essendo uno strumento particolare, ho notato che è più facile usarlo che spiegare come usarlo. Vabbè...

Saluti a tutti
Raffaele

Ciao Raffaele, Grazie

Appena ho un attimo vado a leggermi il tutto con calma

Un suggerimento, visto che a volte mi è capitato il tuo stesso problema, i testi lunghi scrivili in formato testo su di un file .txt quando decidi di aver finito, copi il tutto e lo incolli in un post

Franco

Raf, grazie infinite!
Noi qui annaspiamo tutti con una passione a cui possiamo dedicare poche ore la settimana.
Le guide di persone che lo fanno di lavoro ed hanno un'enorme esperienza sono manna da cielo!

Rieccomi a voi con qualcosa di inusuale.
Un'altra funzione dell'analizzatore di spettro, almeno di quelli che costicchiano un tantinello, diciamo intorno ai 250k, è la misura di Phase Noise e Amplitude Noise. Sono sempre misure di potenza in questo caso l'unità di misura è dBc/Hz e rappresenta la potenza del rumore relativa alla portante del segnale contenuta nella banda di un Herz. (Questo l'ho preso da internet....scusatemi ma non ricordavo la definizione).
In soldoni, a cosa serve la misura di Phase Noise? Serve a misurare il Jitter, o sfarfallio, della frequenza portante di un apparato, e più si sale in frequenza più sono stringenti le specifiche degli apparati. Ad esempio, una radio per comunicazioni a corto raggio che opera in banda X, quindi tra i 9 e 10 GHz non può permettersi il lusso di avere un Jitter troppo ampio della portante, ricordate che su di essa va modulata la voce, quindi più è stabile e meno banda impegnerò per la modulazione, di conseguenza il ricevitore dall'altro lato di una pista aereoportuale, ad esempio, può permettersi una banda passante più stretta e così avere più canali a disposizione.
La misura di Amplitude Noise invece, sempre misurata in dBc/Hz, ci mostra la bontà di un trasmettitore. Per fare un esempio pratico, prendiamo uno dei nostri cari finali a valvole, iniettiamo una bella sinusoide nella PI e colleghiamo lo strumento sul carico. Facendo solo l'analisi spettrale vedremo il picco della frequenza iniettata e le eventuali armoniche generate proprio dalla forma d'onda. Se invece analizziamo l'Amplitude noise, vedremo le oscillazioni in potenza su un determinato intervallo di frequenza. Vi posto una figura per farvi capire. La curva che vedete se fosse priva di oscillazioni sarebbe ideale. Le oscillazioni ci dicono di quanto la potenza oscilla e in che intervallo rispetto alla fondamentale.
Buona serata a tutti.

Ciao Raffaele

Grazie per la "puntata", molto interessante

Franco

...Noto ( purtroppo) solo adesso questo utilissimo thread!

Bellissimo lavoro Raffaele!!!
Spiegato molto bene, anche:

Su richiesta del buon Kagliostro, oggi parliamo dell'oscilloscopio.
Se per l'analizzatore di spettro si parlava di dominio della frequenza, per l'oscilloscopio si parla di dominio del tempo. Questo strumento ci permette di visualizzare un segnale elettrico (forma d'onda). In altre parole ci permette di vedere quello che sentiamo, in ambito audio. Personalmente lo ritengo uno degli strumenti più utili per quanto riguarda la riparazione o la realizzazione di pedali e amplificatori. Un esempio banale, nel caso di riparazione di una testata marshall , 1959, jcm800 o 900 con un bel quartetto di el34 ben polarizzate, se dovessimo misurare i watt di uscita, senza oscilloscopio e carico fittizio, rischieremmo di buttare giù le pareti di casa e troveremmo i vicini con le mazze chiodate ad aspettarci. Con un oscilloscopio ed un carico fittizio non avremmo problemi.
Vediamo un pò come è fatto. Di solito, se ne abbiamo uno analogico come quello in figura (Tektronix 2215) o simili, è provvisto di due canali, gli ingressi sono le due boccole a sinistra in basso. A queste ultime si collega di solito una sonda (probe). Dalla foto si vede che quest'ultima ha un coccodrillo nero che va collegato a massa ed un terminale elastico con un gancetto retrattile per agganciarsi al piedino di un componente, il terminale elastico può essere rimosso così da avere a disposizione il terminale a punta nel caso.
Qui apro una parentesi, tante volte mi è capitato di assistere a discorsi di tentate riparazioni su alimentatori switching e di conseguenti guasti all'oscilloscopio. Il terminale di massa del probe è collegato fisicamente al terminale di terra del connettore IEC 230V. Se volete riparare un alimentatore switching con l'oscilloscopio, isolate quest'ultimo dalla terra. A VOSTRO RISCHIO E PERICOLO!! Chiusa parentesi.
In figura 2 si possono vedere un pò meglio i comandi del tektronix 2215. Cercherò di spiegare al meglio le funzionalità, non me ne vogliano quelli esperti...
1) Boccole di ingresso dei canali 1 e 2. Se la figura fosse migliore si potrebbero leggere i valori di tensione massima e che capacità parallela abbiamo.
2) Modalità di accoppiamento in ingresso al canale. Questi selettori hanno tre posizioni. DC, GND, AC. In pratica selezionando DC sullo schermo verrà visualizzato anche il valore di un eventuale componente continua del segnale, ad esempio se ci colleghiamo sul probe direttamente sulla placca di una valvola, vedremo la traccia andare in altoa causa della tensione continua. Selezionando GND mettiamo il canale a massa, sullo schermo vedremo una riga orizzontale. questa modalità serve, secondo me, per vedere dove si trova la traccia sullo schermo oppure per regolare l'inclinazione della traccia o, se si ha necessità, di posizionare la traccia perfettamente al centro dello schermo. Selezionando AC sullo schermo non vedremo l'eventuale componente continua sul segnale.
3) Manopole Volt/div. vado a selezionare quanti Volt o milliVolt voglio per divisione verticale...non vado oltre.
4) Posizione verticale della traccia. Con questo comando posso spostare la traccia in alto o in basso. Utile se devo visualizzare due segnali e non voglio sovrapporli, oppure il contrario, fate voi.
5) Modalità di visualizzazione delle tracce. Solo canale 1, entrambi, solo canale due.
6) Posizione orizzontale della traccia. Con questa manopola sposto a sx o dx la traccia.
7) Manopola del Time/div. Con questo comando vado a stabilire quanti secondi o millisecondi, o microsecondi voglio a divisione orizzontale. Naturalmente se voglio visualizzare il segnale a 1kHz andrò a cercare una base tempi(time/div) che mi permetta di vedere almeno due/tre periodi, sapendo che T = 1/f andrò a selezionare, ad esempio 1ms a divisione o 0.5ms a divisione.
8) Modo di funzionamento del trigger. Questo selettore è a tre posizioni: Auto, Normal, TV.
Normal: in assenza di segnale non vedo nulla sullo schermo. Auto: in assenza di segnale vedo una linea orizzontale sullo schermo. TV: serve a chi ripara vecchi televisori. Dopo ci torniamo su questo punto.
9) Livello del trigger.
10) Fronte del segnale su cui voglio il trigger, quindi fronte di salita o di discesa.
11) Impostazioni del trigger: Sorgente: canale 1, canale due, esterno, Linea dell'alimentazione 230V. Accoppiamento esterno: AC, DC, DC/10.
Qui vado a decidere da dove prendere il riferimento, TRIGGER, per poter visualizzare un segnale. Quindi posso scegliere canale 1 o 2, oppure la frequenza a 50Hz della 230V di alimentazione, oppure ancora, un segnale esterno per il quale sceglierò l'accoppiamento più opportuno col selettore apposito.
12) Ingresso trigger esterno.
13) Messa a fuoco delle tracce.
14) Intensità luminosa della griglia.
La scelta fatta per il modello di oscilloscopio non è stata proprio felice. Anche se è un vecchio analogico, ha tante altre funzioni. Per chi vuole allego il manuale con tutte le spiegazioni.

Vediamo adesso l'uso che ne possiamo fare.
Partiamo con qualcosa di semplice: seguiamo un segnale su un pedalino overdrive, scegliete voi quale, dalla cineseria al più costoso boutique, il metodo, almeno per me, non cambia.
Quindi apriamo il pedale, diamo alimentazione, entriamo con una sorgente nell'input, sorgente che può essere un segnale ad 1kHz nel caso di una analisi, ma, in caso di guasto, va bene anche un brano musicale. A questo punto colleghiamo il coccodrillo del probe sulla massa del pedale e la punta sul tip del jack di ingresso....e non vediamo un accidente....
Purtroppo l'oscilloscopio non è uno strumento "plug an play", va settato nel modo opportuno.
Bisogna sapere, a grandi linee, cosa mi aspetto di visualizzare.
Quindi le cose da fare in sequenza sono:
Agendo sul selettore 5 vado a selezionare quale canale vedere sullo schermo.
Agendo sui selettori 8 e 11 stabilisco la sorgente del trigger, il mio riferimento, in questo caso il canale collegato al pedale. Il modo del trigger,
vi consiglio di impostarlo su AUTO, poi vi spiego perchè.
Agendo sulla manopola 7 (Time/div) vado ad impostare 1ms a divisione, nel caso di un segale ad 1kHz.
Agendo sulla manopola 3 (Volt/div) vado ad impostare 0.2V.
A questo punto dovremmo poter visualizzare un segnale che non sta fermo. Ora ci resta solo da agire sulla manopola 9 (livello del trigger) per fermare il segnale.

A questo punto voglio spiegare cos'è il Trigger e perchè è importante.
Il trigger è il riferimento da dare allo strumento per fare in modo di visualizzare sullo schermo un segnale stabile, in modo da permettere al tecnico di fare misure, quali Periodo, durata di un impulso positivo o negativo, misura di tempi di salita e di discesa. Da qui si intuisce quanto sia importante. Mettiamo il caso che sto facendo delle misure sul canale 1 e che abbia impostato come sorgente del trigger proprio il canale 1. Sullo schermo riesco a visualizzare una bella striscia alta 2 divisioni. Ciò significa che il segnale che sto osservando non è "triggerato", in pratica il valore del trigger è troppo alto o troppo basso (vedi figura). Agendo sulla manopola 9 andrò ad abbassare o ad alzare il riferimento in modo da fermare il segnale.
Una volta riuscito a fermare il segnale, tornando al nostro pedalino, possiamo seguire il segnale sul circuito, schema alla mano oppure no. Quindi ci posizioneremo all'uscita del buffer, in ingresso al primo stadio dell'operazione, in uscita dal primo stadio noteremo un incremento del segnale ed alzando il gain anche la sua forma diversa, poi c'è il controllo di tono dove ruotando la manopola noteremo il cambio di forma del segnale.Per il momento mi fermo qui, aspetto opinioni e tirate d'orecchie così come domande.

https://download.tek.com/manual/tek_2215_service.pdf
Qui c'è il manuale del 2215.

Un ultima cosa, sugli oscilloscopi digitali c'è un tasto che si chiama autoset. Utilissimo perchè imposta tutto lui....solo che una volta premuto ti viene l'alito verde e la puzza di pecorino ai piedi....quindi non premetelo.....

Ciao Raf, grazie mille di condividere queste informazioni!
Stasera lo leggo più nel dettaglio.