Misurare potenza con oscilloscopio

[Zorkk]

Salve, esiste un modo per misurare la potenza di uno stadio amplificatore di rf con un oscilloscopio?

[davj2500]

Salve, esiste un modo per misurare la potenza di uno stadio amplificatore di rf con un oscilloscopio?

Sì, basta collegarlo ad un carico fittizio e misurare con l'oscilloscopio il voltaggio RMS.
Poi con la legge di Ohm calcoli la potenza usando la formula W = V²/R, dove R è la resistenza del carico.

Se il tuo oscilloscopio è vecchio stampo, guardi il voltaggio picco-picco e i V_RMS si calcolano così:

V_RMS = 0.3535 * V_pp



Ad esempio qui ho misurato la potenza di uscita del MiniVNA su carico a 50 ohm:



Come vedi sono 5.2 quadratini a 0.1V l'uno pari quindi a 0.52V_pp, che moltiplicati per 0.3535 fanno 0.18382V_RMS.

Con la legge di Ohm ottengo che 0.18382 * 0.18382 / 50 = 0.00067W, cioè 0.67mW pari a -1.7dBm.

Ovviamente puoi misurare potenze ben superiori sempre attento a rimanere entro il voltaggio dell'oscilloscopio. Nel caso usa le sonde 10x.
Gli oscilloscopi moderni ti danno già i dati in V_RMS:



Ciaoo
Davide

[davj2500]

Ah dimenticavo:

• l'oscilloscopio deve poter lavorare alla frequenza che devi misurare; non puoi misurare la potenza a 27 MHz con un oscilloscopio da 1MHz di banda;
• sia che tu usi le sonde che tu usi la "T" per collegarti direttamente all'ingresso, tieni presente che l'oscilloscopio aggiunge in paralleo una resitenza molto elevata (e quindi invisibile) e una capacità nell'ordine dei 10-25pF; finché stai a frequenze basse la capacità conta poco, ma salendo la lettura viene falsata;
• se devi leggere con precisione e/o frequenze elevate è meglio usare la sonda in 10x con la sua molla di massa e non il coccodrillo; questo riduce le capacità parassite

Ciaoo
Davide

[Zorkk]

Grazie davide delle utili informazioni,  è quello che cercavo.

[Zorkk]

Ormai aggiungo una sottodomanda sempre in tema, una volta ottenuto il valore dei watt, quel valore è esattamente, nel caso di un finale, la potenza effettivamente irradiata su un'antenna perfettamente adattata?

[davj2500]

Ormai aggiungo una sottodomanda sempre in tema, una volta ottenuto il valore dei watt, quel valore è esattamente, nel caso di un finale, la potenza effettivamente irradiata su un'antenna perfettamente adattata?

Sì esatto.
Un'antenna perfettamente adattata si comporta come un carico resistivo a 50 ohm, ovviamente tolte le perdite di cavi e connettori.

Ciaoo
Davide

[CODICE_ROSSO]

Zorkk  una finezza...solo l' antenna irradia...nel cavo si iniettano i segnali.. ;-)  sono convinto che comprenderai le differenze..


73 Gianluca..

[Zorkk]

Te lo concedo codice rosso, piccolo errore di scrittura dovuto dalla fretta avendo usato un "su" invece di un "da" ma penso che lo avevi capito :-)

[Rommel]

Salve, esiste un modo per misurare la potenza di uno stadio amplificatore di rf con un oscilloscopio?

Salve a tutti.

Tutto ciò che è stato detto in risposta al tuo quesito è perfettamente corretto, solo che la tua domanda iniziale potrebbe essere interpretata in modo diverso da come è stato fatto per dare le risposte.

La misura della potenza con un oscilloscopio può essere fatta con un carico fittizio collegato al posto dell'antenna all'uscita di un apparato RTX o all'uscita di un amplificatore lineare.

Non si può fare se per "stadio amplificatore di rf" intendi uno degli stadi di amplificazione presenti all'interno di un apparato RTX. Ad esempio non puoi mettere un carico fittizio da 50 ohm all'uscita del transistor pilota per vedere quanta potenza entra nel transistor finale. Neanche la misura della potenza di uscita del finale la puoi fare direttamente all'uscita del transistor (di solito il collettore), perché ancora il segnale presente non è adattato ai 50 ohm e la forma d'onda non è ancora ricostruita correttamente da tutti i circuiti accordati e/o di filtraggio interposti tra l'uscita del transistor e l'attacco per l'antenna.
Quindi il discorso è valido solo per misure sul bocchettone di uscita.

Saluti a tutti da Alberto.

[Zorkk]

Ciao alberto, avrei la necessità di sapere con che potenza esce uno stadio pilota per poter scegliere un finale adeguato al pilotaggio offerto. Come posso fare? Non va bene il metodo che mi ha spiegato davide?grazie in anticipo

[r5000]

Ciao alberto, avrei la necessità di sapere con che potenza esce uno stadio pilota per poter scegliere un finale adeguato al pilotaggio offerto. Come posso fare? Non va bene il metodo che mi ha spiegato davide?grazie in anticipo

73 a tutti, và bene se lo provi sapendo che  non conosci l'impedenza dello stadio successivo e potresti risalire al valore reale per confronto con un carico noto ma c'è sempre l'errore dovuto alla reattanza che non hai con il carico fittizio mentre un carico reale sicuramente è reattivo se parliamo di transistor, accoppiamento capacitivo e impedenze o trasformatori interstadio, poi se interessa sapere quanto guadagna il driver fai la conversione in db tra i due valori di tensione indipendentemente dall'impedenza che non conosci, se poi adattando diversamente e meglio il circuito migliora vuol dire che prima era molto disadattato mentre ora hai adattato meglio anche se non conosci ancora l'impedenza, è la classica taratura per la massima potenza d'uscita che si fà tarando il tutto per il mimimo assorbimento di corrente...

[Rommel]

Salve a tutti.

Pensandoci bene potrebbe essere fattibile anche per uno stadio pilota la prova con il carico fittizio.

Di solito il pilota ha un circuito accordato (o semplicemente induttivo in serie all'alimentazione) poi ci dovrebbe essere un adattatore di impedenza per adattare l'uscita del pilota con l'ingresso del finale.

In teoria se con il carico da 50 ohm messo al posto dell'ingresso del finale riesci ad adattare l'impedenza per avere il massimo della tensione ai capi del carico e questo valore lo si ottiene con l'adattatore di impedenza non "a fondo scala" cioè in una posizione in cui hai ancora margine di regolazione (cioè con viti in ferrire non completamente inserite o estratte o compensatori non alla massima o minima capacità), se misuri la tensione sul carico con l'oscilloscopio ed utilizzi le formule che ti sono state dette nei precedenti post, dovresti ottenere la potenza di uscita dello stadio pilota.

Questo però potrebbe essere vero se la forma d'onda che si vede sull'oscilloscopio è una sinusoide (spesso in questa posizione non lo è perché ancora non ci sono i filtri di uscita) perché si parla di potenza che si presume possa essere erogata tutta su un carico dopo opportuno adattamento di impedenza. Perlomeno potrebbe essere una misura che ti da una idea della potenza che potrebbe uscire.

Quando in seguito sarà montato il finale, sarà necessario rifare l'adattamento di impedenza che sarà sempre fatto per avere il massimo segnale in antenna e quidi la massima potenza all'ingresso del finale che si avrà quando l'impedenza di uscita del pilota sarà correttamente adattata all'ingresso del finale.

In pratica ipotizzando che il pilota sia in grado di erogare max 1W, su 50 ohm dopo l'adattamento di impedenza, erogherà un segnale di circa 7,07 V rms. Se il finale avesse una impedenza di ingresso da 100 ohm, dopo l'adattamento il segnale di ingresso sarebbe 10 V rms.

Che dire ... puoi sempre provare ...

Saluti a tutti da Alberto

[r5000]

73 a tutti, concordo, spesso se non sempre anche un wattmetro per qrp ha una resistenza di 50 ohm e se ci misuri il livello di segnale di uno stadio separatore o direttamente quello del vfo slitta o peggio si spegne e per questo si usa il millivoltmetro rf che ha un'elevata impedenza per non caricare circuiti a debole potenza, poi quando arriviamo al finale o al driver di trasmissione usiamo il wattmetro ma in una catena ricevente basta e avanza un millivoltmetro rf, magari con la scala calibrata in dB e poter aggiungere  degli attenuatori fissi per  poter risalire al guadagno in dB senza preoccuparsi dell'impedenza, l'oscilloscopio può sostituire il millivoltmetro rf in linea di massima perchè non ha solitamente  una scala in dB \ quadretto ma usando degli attenuatori riesci a vedere se il circuito amplifica o attenua tot dB, tutto questo è più  facile e immediato con l'analizzatore di spettro che ha pure lui dei limiti, l'ingresso è sempre 50 ohm e quindi per vedere l'uscita di un vfo serve aggiungere uno stadio ad alta impedenza d'ingresso che sarà anche ultra lineare e dal guadagno minimo per vedere a schermo la massima risposta dinamica dell'analizzatore di spettro e valutare meglio le propietà del vfo ecc... se questo stadio separatore è attivo e ha un'elevato rumore di fondo o intermodula con segnali elevati a schermo vedi tutto meno quello che è vero, dove non è richiesta una banda passante elevata è preferibile usare degli stadi passivi, adattatori d'impedenza che non amplificano e non aumentano il rumore di fondo, tanto per fare un'esempio la minicircuit produce  trasformatori con rapporti di trasformazione tali da  poter adattare qualsiasi circuito ai 50 ohm dell'analizzatore e poter vedere con buona precisione il segnale di un'oscillatore a quarzo o di un vfo mentre per gli stadi dove il segnale ha una potenza più elevata si usano sempre attenuatori e accoppiatori direzionali...

[Zorkk]

Ciao, trovo riscontro in quello che dite infatti regolando per il massimo guadagno su carico a 50 ohm ottengo un ampiezza di 12vpp (100mVpp in ingresso) e una forma d'onda come la seguente:


credo sia dovuto alla notevole presenza di armoniche. Ottengo una forma d'onda pulita fino ad un massimo di 7vpp di ampiezza in uscita.

[Rommel]

Salve a tutti.

Se i dati che indichi si riferiscono all'uscita del transistor pilota, devi verificare, come ti avevo già detto, se il dispositivo di adattamento dell'impedenza ha ancora magine di manovra e nella posizione in cui ti trovi hai il massimo del segnale possibile. Se così fosse, anche se non si tratta di una sinusoide, puoi per approssimazione utilizzare ugualmente le formule cioè: 12 Vpp : 2 = 6 Vp : 1,41 = 4,25 Vrms poi (4,25 * 4,25) : 50 = 0,36 W.

Naturalmente la potenza reale non sarà esattamente questa perché il segnale non era sinusoidale, ma più o meno ti da una idea di quanto eroga.

Saluti a tutti da Alberto.

[Zorkk]

Ok, i circuiti accordati in ingresso li ho tarati per il massimo passaggio del segnale con i variabili regolati più o meno a metà corsa.

[Rommel]

Ok, i circuiti accordati in ingresso li ho tarati per il massimo passaggio del segnale con i variabili regolati più o meno a metà corsa.

Salve a tutti.

La parola "circuiti accordati di ingresso" può indurre a interpretazioni errate.

Per dissipare i dubbi allego un disegno che descrive la cosa:



L'adattatore di impedenza che nel disegno è indicato con il n° 1, che è all'ingresso del pilota, deve essere certamente regolato per la massima uscita, comunque quello che ci interessa per la prova con il carico fittizio è quello evidenziato con il n° 2 che è all'uscita del pilota.

Presumo che i 12 Vpp li hai ottenuti regolando l'adattatore n° 2 per il massimo segnale sul carico fittizio.

Poi facci sapere se da questa prova hai ottenuto le informazioni che ti servivano per risolvere il problema.

Saluti a tutti da Alberto.

[Zorkk]

Grazie alberto delle informazioni, infatti penso proprio di aver tralasciato proprio il punto 2 misurando direttamente le uscite del pilota col carico a 50 ohm. Scusa se ti sembra banale, come posso realizzare un adattatore di impedenza per poter effettuare questo test sul carico? A questo punto mi sorge un altro dubbio, nel seguente schema completo che ho usato può essere che l'adattatore di impedenza tra prepilota e pilota in questo caso è il transistor 2n2369?



grazie di nuovo.

[Rommel]

Grazie alberto delle informazioni, infatti penso proprio di aver tralasciato proprio il punto 2 misurando direttamente le uscite del pilota col carico a 50 ohm. Scusa se ti sembra banale, come posso realizzare un adattatore di impedenza per poter effettuare questo test sul carico? A questo punto mi sorge un altro dubbio, nel seguente schema completo che ho usato può essere che l'adattatore di impedenza tra prepilota e pilota in questo caso è il transistor 2n2369?



grazie di nuovo.

Forse era meglio che avessi da subito messo questo schema.

Pensavo ti riferissi ad un trasmettitore di una certa potenza con i circuiti classici (tipo quelli di un RTX per la 27 MHz che poi come principio di funzionamento sono simili a quelli per altre frequenze)).

Questo è un circuito di bassa potenza ed i transistor non lavorano neanche in classe C.

In questo caso tutta la qualità del segnale è data dalla polarizzazione mista dei 2 transistor (2N5109) e dalle controreazioni impostate per linearizzare la forma d'onda. Le resistenze sull'emettitore stabilizzano il punto di lavoro del transistor in continua (che lavora in classe a) e per la sola resistenza non bypassata dal condensatore, introduce una controreazione di emettitore anche per la radiofrequenza.

Anche la polarizzazione di base è composta da un partitore classico solo che probabilmente per linearizzare il funzionamento viene alimentato come se fosse una polarizzazione "base/collettore" che già è una controreazione per la continua, in più una controreazione aggiuntiva per la RF determinata dal condensatore in parallelo ad una delle resistenze che pilotano la base.

Qui tutto il discorso fatto non centra niente. Probabilmente la giusta regolazione si fa con i 2 compensatori per avere il massimo ma senza distorsione della forma d'onda che in questo caso deve risultare in uscita non distorta.

A questo punto non ho capito che vuoi fare su questo circuito. Non mi sembra abbia margini di modifica, ha già una miriade di accorgimenti per evitare problemi di funzionamento e probabilmente si tratta di uscita di bassa se non bassissima potenza.

Saluti a tutti da Alberto

[Zorkk]

Ok, ti ringrazio della spiegazipne mi ha fatto comprendere meglio lo schema. Quello che volevo fare era conoscere la potenza di uscita per poter scegliere un finale adeguato.
Nello schema che sto seguendo viene indicato come stadio pilota.

[Rommel]

Ok, ti ringrazio della spiegazipne mi ha fatto comprendere meglio lo schema. Quello che volevo fare era conoscere la potenza di uscita per poter scegliere un finale adeguato.
Nello schema che sto seguendo viene indicato come stadio pilota.

A questo punto sarebbe meglio che ci facessi sapere che tipo di circuito vuoi adottare per amplificare in potenza il segnale che esce da questo circuito. Se hai già uno schema reale o uno di massima, postalo qui così vediamo se ha un adattatore di ingresso oltre il quale mettere il carico da 50 ohm per fare delle misure. Il circuito pilota (quello che hai postato) non ha nessun adattatore di uscita, quindi ce ne dovrà essere uno all'ngresso dello stadio finale.

Il carico fittizio dovrà essere messo subito dopo questo adattatore ma con la base del transistor finale (ed eventuali resistenze di polarizzazione) scollegato.

Saluti a tutti da Alberto.

[Zorkk]

Ok,  la tipologia di circuito che volevo usare è grossomodo questa. Può essere che gli adattatori di impedenza in questo caso sono i compensatori in ingresdo e in uscita?

[Rommel]

Salve a tutti.

In pratica devi collegare il carico fittizio e l'oscilloscopio subito dopo il circuito di adattamento di ingresso escludendo il resto del circuito, in pratica basta scollegare il capo di L1 che va verso la base del transistor e collegarci carico e strumento:




Saluti a tutti da Alberto

[Zorkk]

Grazie ancora a tutti, appena completo il finale eseguo la misurazione.

[Zorkk]

Scusate se vi faccio un altra domanda inerente all'ultimo schema del finale che ho postato. Che funzione ha il diodo messo verso massa sulla linea di polarizzazione del transistor?