O Grid Dip Meter: Instrumento Esquecido

Costumava ser um grande rito de passagem para um hacker de hardware adquirir um osciloscópio. Até recentemente, novos instrumentos raramente estavam no orçamento das pessoas normais, então você provavelmente se contentou com um escopo usado. Agora, existem muitas opções baratas, especialmente se você incluir osciloscópios de baixo custo e "medidores de osciloscópio". Os medidores digitais também são baratos (geralmente gratuitos em algumas grandes lojas), juntamente com geradores de sinal, contadores de frequência e até analisadores lógicos.

Mas há um equipamento de teste que você não vê com tanta frequência quanto antes e é uma pena, porque é um kit muito versátil. Reconhecidamente, se você não estiver fazendo trabalho sem fio, pode não estar no topo de sua lista de desejos, mas se você fizer qualquer coisa com RF, não é apenas uma ferramenta versátil, mas também um bom valor. Como é chamado? Depende. Historicamente, eles eram chamados de "Grid Dip Oscillator" ou GDO. Às vezes, você ouvia ser chamado de "Grid Dip Meter". No entanto, as versões modernas não têm tubos (e, portanto, nenhuma grade), então às vezes você os ouve agora chamados de medidores de mergulho ou talvez apenas dippers.

Independentemente de como você os chama, a teoria de operação é a mesma e é bastante simples. O instrumento nada mais é do que um oscilador de banda muito larga com uma forma de acoplar a saída a um circuito externo. Também haverá alguma maneira de monitorar quanta energia está sendo retirada do oscilador. Isso geralmente é feito observando a amplitude de pico do oscilador.

O motivo da queda tem a ver com a maneira como os indutores e capacitores se comportam em diferentes frequências. Praticamente qualquer circuito ou componente tem três fontes de impedância: a resistência, que não deve mudar com base na frequência; a reatância capacitiva, que é devida – claro – à capacitância; e a reatância indutiva de elementos indutivos. Em alguns casos, você só tem uma quantidade significativa de um deles. Por exemplo, em um resistor de carbono, você não deve ter muito de nenhum tipo de reatância. Um capacitor deve ser predominantemente reatância capacitiva.

Para um determinado capacitor, a reatância é muito alta em baixas frequências e muito baixa em altas frequências. A indutância é o oposto: baixas frequências produzem uma reatância mais baixa do que frequências mais altas. É muito fácil lembrar disso se você pensar em uma corrente DC como uma onda Hertz zero. Um indutor (uma bobina de fio) claramente passará DC (baixa reatância) e um capacitor (duas placas paralelas) claramente não passará DC (alta reatância).

Embora a impedância total do circuito dependa desses três elementos, não é tão simples quanto somar os valores. Isso porque resistência e reatância não são o mesmo tipo de quantidade. Se você tiver um sinal de 1 V entrando em uma carga de 2 ohms com 3 ohms de reatância, gostaria de saber que ele se comportaria da mesma forma que 1 V entrando em um resistor comum. Se a resistência e a reatância estiverem em série, o valor desse resistor efetivo é a impedância e é a soma vetorial da resistência e da reatância.

No exemplo, então, 22+32=13. A raiz quadrada de 13 é apenas cerca de 3,6, então a magnitude da impedância é de 3,6 ohms. Para complicar ainda mais as coisas, a reatância indutiva e a reatância capacitiva tendem a se anular. É comum tratar a reatância capacitiva como negativa, embora, como iremos ao quadrado, realmente não importa qual você considera negativa para fazer esse cálculo específico. Para a matemática inclinada, você está realmente tratando a resistência como a parte real e a reatância como a parte imaginária de um número complexo. A conversão para a forma polar dá a magnitude e o ângulo de fase.

Em paralelo é mais ou menos a mesma coisa, mas as reatâncias se somam como resistores em paralelo. Aqui está o ponto: em alguma frequência, a reatância indutiva e a reatância capacitiva são iguais. Em um circuito em série, isso significa que a reatância vai para zero e tudo o que resta é a resistência. Em um circuito paralelo, o zero acaba no denominador de uma fração e, portanto, a reatância efetiva é infinita (e, em paralelo com um resistor puro, não altera o valor do resistor). De qualquer maneira, a reatância cancela deixando a resistência pura.