Preparamos este artigo com base em documentação da Keysight (*) e o atualizamos agora em 2016. Trata-se de assunto importante para os que trabalham em telecomunicações.
(*) Keysight é o novo nome da divisão de instrumentação eletrônica da Agilent Technologies. No site esta empresa o leitor poderá encontrar vasta documentação sobre instrumentação como, por exemplo, sobre o uso de osciloscópio num kit educacional em português. Basta clicar aqui e acessar o conteudo.
Introdução
A Keysight (www.keysight.com) em seu Application Note AN 346-2 descreve o processo de medida de circuitos balanceados com instrumentação convencional utilizando um balun (balanced to unbalanced transformer). Nesse artigo fazemos uma breve descrição do conteúdo desse documento que pode ser acessado na totalmente no site da empresa.
Existem diferenças importantes entre os circuitos balanceados e os não balanceados. Enquanto os circuitos balanceados possuem um ponto central aterrado, o circuito não balanceado tem um dos lados aterrados, conforme mostra a figura 1.
Os circuitos balanceados são muito utilizados em aplicações de telecom, pois têm a vantagem de uma melhor rejeição aos ruídos espúrios.
Conforme podemos ver pela figura, as tensões nos cabos de um circuito balanceado têm as mesmas amplitudes, apenas diferindo quando à polaridade. Dessa forma, eventuais ruídos captados, aparecem com a mesma polaridade e amplitude nos dois condutores, podendo ser cancelados com facilidade.
Dificuldades de Medidas
O problema básico que surge quando vamos medir as características de um circuito que tenha uma linha balanceada é que isso não pode ser feito com um instrumento de medida que não seja balanceado.
Para que um instrumento não balanceado seja usado numa medida que envolva uma linha de transmissão ou circuito balanceado, deve ser usado um balun, um transformador que modifica as características do sinal. O balun (balanced-to-unbalanced) converte um tipo de circuito em outro, conforme mostra a figura 2.
Além de modificar as características da linha passando de balanceado para não balanceado ou vice-versa, o balun também altera a impedância.
No entanto, ao se utilizar esse tipo de recurso numa medida, é preciso levar em conta os eventuais erros que o transformador pode introduzir no circuito. Assim, algumas técnicas que permitem prever esses erros e reduzi-los devem ser utilizadas. Na documentação da Keysight, isso é explicado.
A escolha do balun é importante para a sua utilização num trabalho de medidas. Em primeiro lugar devemos observar se ele é apropriado para a faixa de frequências em que as medidas vão ser realizadas.
As impedâncias não são importantes quando as medidas envolvem justamente a sua determinação. No entanto, se no trabalho forem incluídas as perdas devidos à reflexões e outros problemas de casamento de impedância, então essa característica torna-se importante.
Nesse caso, o balun utilizado deve ter as mesmas características de impedância do circuito analisado e do instrumento empregado no processo de medida.
A Keysight possui em sua linha de produtos diversos tipos de baluns que são indicados para faixas de frequências especificas e que podem ser usados nos procedimentos de teste.
O tipo 16315A de 50/50 Ω, por exemplo, pode ser utilizado com frequências de 100 Hz a 10 MHz, o mesmo ocorrendo com o tipo 16316A de 50/100 Ω. Na figura 3 damos um exemplo de configuração típica de instrumentos para esse tipo de medida, sugerida pela própria Aglient.
Essa é uma das configurações possíveis, observando-se o uso de baluns de diversas formas, dependendo do modo como os equipamentos em teste são ligados. Na figura 4 temos os aspectos dos filtros da Agilent.
Na figura 4 temos dois baluns da Keysight indicados para este tipo de medida. O balun 1314A, por exemplo, pode ser conectado diretamente a uma analisador LCR e medidor através de 4 terminais.
As medidas podem ser feitas com precisão, através de configurações em aberto, curto ou com carga. Um resistor de 50 Ω é fornecido também para ser usado como carga.
Características:
Faixa de frequências: 100 Hz a 10 MHz
Recomendado para ser usado com:
- Analisador de impedância 4294A
- Medidores LCR de precisão 4284A, 4285A
- Medidor LCR E4980\A
Este artigo é uma atualização do INS173 de 2008.
