Usando diodos como detectores é possível usar um multímetro comum em medidas de RF com boa precisão. Trata-se de um recurso de grande utilidade para os profissionais que trabalham com circuitos de altas frequências e que nem sempre podem dispor, num determinado momento, de instrumentos específicos para esse tipo de sinal. Nesse artigo faremos algumas considerações sobre o uso do multímetro na medida de sinais de altas frequências.
Nota: Este artigo tem uma versão anterior INS006 que também se encontra no site. Esta é de 2024.
Tomamos como base para o trabalho o Multímetro Digital Multicomp MP73008
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Multímetro que tenham uma boa sensibilidade, com resistências de entrada acima de 1 M ohms, como os tipos digitais e mesmo analógicos mais elaborados, podem ser usados para a medida de sinais de RF. O que se faz é utilizar um circuito simples detector de entrada, conforme mostrado na figura 2, para se obter uma tensão contínua capaz de excitar o instrumento.
Esses circuitos permitem medir tensões de algumas centenas de milivolts até a tensão de ruptura inversa do diodo. No caso do circuito da figura 2, temos o que se denomina de detector tipo “shunt” ou derivação. Uma outra forma de se detectar os sinais para finalidades de medida é através de um circuito série, conforme mostrado na figura 3.
O circuito shunt é especialmente indicado para medidas em frequências muito altas, pois ele é conectado diretamente à terra, facilitando assim o layout de uma eventual placa que seja utilizada. Evidentemente, ao se trabalhar com frequências muito altas é conveniente manter as ligações entre os componentes as mais curtas possíveis.
Na figura 4 temos uma curva de resposta para o caso de um diodo de uso geral, como um Schottly 1N5711 que é ideal para esse tipo de aplicação, dada sua tensão de condução menor.
No entanto, diodos de germânio comuns como o 1N34 ou 1N60 também fornecem excelentes resultados até as frequências máximas de operação desses componentes, de algumas centenas de megahertz. E, em último caso, diodos de uso geral de silício como o 1N4148 também podem ser usados, mas nesse caso deve ser considerado um “offset” da ordem de 300 mV. O Offset dos diodos de germânio é de apenas 60 mV enquanto para o diodo Schottky teremos 100 mV.
Uma forma de se corrigir o problema do offset dos diodos usados, que pode introduzir erros em medidas de sinais muito fracos é com um circuito compensador, conforme mostra a figura 5.
Ajusta-se então o trimpot para que o offset obtido seja nulo, conforme mostra o gráfico da figura 6.
A ideia deste circuito é utilizar uma pilha para gerar uma tensão negativa, da mesma ordem que a tensão de offset do diodo que está sendo empregado na detecção. Outra configuração interessante para medidas em RF é a diferencial, mostrada na figura 7.
Para se obter uma resposta linear aos sinais de entrada, pode-se utilizar um amplificador operacional, conforme o circuito mostrado na figura 8.
Amplificadores operacionais como o LM358 podem ser empregados na configuração mostrada. Essa configuração tem ainda um resistor adicional de 50 ohms que permite fazer medidas em linhas com essa impedância, se bem que o circuito não tenha casamento ideal de impedâncias.
Conclusão
Apesar dos diodos comuns apresentarem uma característica que segue a lei do quadrado para sinais de pequena intensidade, abaixo de 100 mV, circuitos adicionais podem ser elaborados aproveitando-se disso. Esses circuitos podem ser utilizados principalmente quando se deseja um bom casamento de impedâncias com a fonte de sinal para a realização de medidas mais precisas. No entanto, o projeto de tais circuitos fica por conta dos leitores. O que demos aqui foi uma pequena ideia de como diodos de diversos tipos podem ajudar na realização de medidas de RF com um multímetro comum.
