Осциллограф на ЭЛТ своими руками.

[Chettuser]

Если не секрет - не в "мультифизике" считали?

[Andrew Martin]

Задача с микрополосковой линией достаточно простая, и нет резона что-либо комбинировать. Это две различные задачи на одной геометрии.
Как я уже писал, достаточно было вычислить погонную ёмкость (решив задачу электростатики) и по ней - волновое сопротивление, но из-за точностных ограничений пришлось лепить ещё одну задачу и вычислять погонную индуктивность.
Ситуация усугубляется ещё и тем, что "вверху" от микрополосковой линии - безграничное полупространство, заполненное воздухом, и поле убывает в нём теоретически до бесконечности, а модель для расчета по МКЭ всегда ограничена, поэтому в данном случае при рассчете ёмкости не учитывается часть энергии поля (за пределом границ), и это даёт всегда заниженную ёмкость и заниженную индуктивность.
Если взять модель с глухим экраном по периметру (например, сечение коаксиала), то точность расчета погонной ёмкости по МКЭ должна возрасти, потому что вся энергия поля сосредоточена внутри границ модели.

Если будет время - разберусь с FEMM, там точность расчета в электростатической задаче будет точнее, т.к. нет ограничений на число конечных элементов.

[ВикторС]

Всем привет,

Недавно здесь говорили про входной аттенюатор вертикального канала и о том, что на галетных переключателях, он получается хоть и громоздкий, но, при аккуратной сборке, обладающий наименьшей паразитной ёмкостью и утечками.

Интересно посмотреть, как входной аттенюатор вертикального канала сделан в Вашем осциллографе. Нужно понять, возможно ли, в домашних условиях, выполнить такую, более или менее сложную (зависит от модели осциллографа) сборку, или заранее закладываться на то, что самодельный аттенюатор на галетниках будет всегда хуже его собрата, заводской сборки.

Если Ваш осциллограф стоит без крышки или Вам просто эту крышку снять, пожалуйста, сфотографируйте галетник, на котором собран входной делитель вертикального канала, и выложите здесь, с указанием модели рассматриваемого осциллографа. Наверняка это поможет многим самодельщикам понять, к чему нужно стремиться в плане изготовления самодельных частотнокомпенчсированных делителей, хоть для осциллографов хоть для других приборов.

Заранее благодарю.

[Andrew Martin]

Вопрос ко всем (а особенно к Косинусу) - не могли бы Вы посмотреть на схеме с1-117 и написать номиналы резисторов обвязки линии задержки, а то неясно каково её волновое сопротивление.
Схемы нашел, но без перечней, ТО тоже нашел. Перечней нет нигде

Заранее спасибо!

[Cosinus]

К сожалению у меня так-же нет этих данных
Подключил ЛЗ на выход обычной логики 1 мгц, а выход ЛЗ нагрузил 100 ом. Получил вопиющее несогласование и горбатый импульс.
При этом задержка (одна линия) оказалось всего 22 нс. Дальше сам не знаю что делать... Может кто-то знает методику согласования. Я бы поэксперементировал вечерочком.

фотки получились смазаны, видимо такой фотик...
До подключения ЛЗ меандр был красивый...
А задержка по идее должна быть 100 нс

[ВикторС]

Вот ссылка на книгу "Портативные Осциллографы", на странице 128 есть глава №5.11 про линии задержки - там и формулы и схемы включения (без номиналов).

http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0%98%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%B1%D0%BE%D1%80%D1%8B/%D0%9F%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%BE%D1%81%D1%86%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D1%8B%20-%201978.djvu

Вот статья "Согласование длинных линий". Здесь, популярным языком, написано, почему длинные линии надо согласовывать и как этого согласования достичь на практике.

http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0%98%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%B1%D0%BE%D1%80%D1%8B/%D0%A1%D0%BE%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D1%81%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%94%D0%B8%D0%BD%D0%BD%D0%9B%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%B9.doc

[Andrew Martin]

Делал рассчет в программе FEMM для ПЛЗ с размерами, указанными Косинусом.
Модель только для одной полоски. Методика расчета - сначала вычисляем погонную ёмкость из решения электростатической задачи, затем погонную индуктивность из решения задачи электромагнитного поля перемонного тока.

Частота бралась 20МГц. ДП стеклотекстолита = 4,7, крышки ПЛЗ - Al, материал полоски - Cu.

Результаты:

- погонная индуктивность одной полоски 0,8164 мкГн/м, для двух будет соответственно 1,6328 мкГн/м
- погонная ёмкость между полосками 131 пФ/м
- волновое сопротивление (дифференциально) 111 Ом

Можно предполагать, что ЛЗ имеет номинальное волновое сопротивление 100 Ом.

Также следует заметить, что на погонную индуктивность материал крышек ЛЗ влияет слабо, видимо потому что расстояние до крышек намного больше толщины платы.

Завышенное значение волнового сопротивления можно объяснить заниженным значением ёмкости, т.к. в модели не учитывается ни диэлектрическая прокладка между экраном и платой, ни покрытие (которое царапалось Косинусом), а ДП этих материалов непременно даст прибавку к погонной ёмкости.

В общем, скачивайте и анализируйте На мой взгляд, получились вполне реальные результаты.

Обратите внимание на эскиз, выложенный Косинусом, а особенно на взаимную ориентацию дорожек на обеих сторонах! Это очень важно! Так как полоски направлены встречно, а токи в ЛЗ противофазны, то на плоской модели (в разрезе) направления токов в полосках с обеих сторон платы будут ОДИНАКОВЫ, что и учтено в модели при рассчете индуктивности.


Вот файлы задач для FEMM:

[Cosinus]

Привет всем! Поигрался с ЛЗ. Во-первых запустил два противофазных сигнала, получив их с триггера 74АС74 (не боится хорошей нагрузки) и поигрался резисторами. результат мена воодушевил. Задержка вышла 125 нс, что очень ГУТ! Искажения незначительны, можно попытаться скорректировать усилителем.

Присутствует на выходном сигнале небольшой звон в верхней части, но думаю что это из-за земли (не факт).

[ВикторС]

Уважаемый Косинус, спасибо за инициативу и важную информацию.

Я несколько сомневаюсь в правильности коррекции сигнала, согнутого ЛЗ, при помощи усилителя. Мне кажется, форма сигнала, на выходе ЛЗ, может быть скорректирована правильным согласованием по входу и выходу. Как я понимаю, играют роль не только нагрузочные резисторы, по краям, но и паразитные ёмкости + эффект Миллера в каскадах до и после ЛЗ.

Может быть, стоит посмотреть, как ЛЗ включена хоть в С1-94 или другом, более серьёзном приборе и повторить такое включение для ЛЗ на текстолите (конечно с учётом номиналов согласования).

[Cosinus]

Поменял способ измерения сигнала. Теперь смотрю диф. вход и выход одним каналом (отразил на схеме). Картинка улучшилась. Но изменение корректирующих резисторов в любую сторону ухудшали сигнал (по-видимому они всетаки оптимальны).
Выход
Вход
Появился интерес сделать платку с более тонкими дорожками и соответственно меньших размеров, и повторить опыты
Нашел у себя двухсторонний текстолит 0.5 мм, после НГ попробую.

[ВикторС]

Уважаемый Косинус,
Спасибо за новые данные и инициативу!

Интересно, можно ли построить подобную ЛЗ, хоть для опыта,взяв кусок НЕ фольгированного текстолита и катушку ПЭВ-0,15 (итп)
В текстолите, по краям листа, ножовкой по металлу, сделать надрезы, на глубину 1-2 мм, с шагом 2-4 мм и прямо с катушки, намотать плоскую змейку, цепляя провод за каждый тарезанный зуб так, чтобы обмотка оказалась с одной сторны листа. Потом, зубцы, за которые зацепляли провод, промазать, для изоляции любым лаком, и, когда высохнет, намотать вторую катушку, с противоположной стороны листа, цепляя провода за те же зубъя, чтобы проводники оказались друг на против друга.

Так и опыт проведёте и текстолит, фольгированный, с хлорным железом, сохраните, и провод обмоточный. А если заработает, так всю плату залачить, чтобы провод не ходил, и в экран поставить.

[Andrew Martin]

Косинус, меня закрались некоторые сомнения по поводу методики измерения параметров ЛЗ
Дело в том, что УВО осциллографа строится по дифференциальной схеме, поэтому входным и выходным сигналом для ЛЗ будет РАЗНОСТЬ напряжений на полосках, и чтобы оценить задержку и рассогласование, нужен как минимум четырёхканальный осциллограф... Или не так?

Вы приводили данные для вашей ПЛЗ:
- ёмкость между полосками - 1000 пФ
- индуктивность каждой полоски - 7мкГн
- ёмкость между корпусом и полосками - по 300 пФ

Давайте хотя бы оценочно прикинем волновое сопротивление. Поскольку сигнал передаётся дифференциально, то две полосы оказываются включенными последовательно, и при рассчете мы должны удвоить индуктивность. Ёмкости корпус-дорожка включены последовательно, поэтому делим их пополам и прибавляем к междорожечной ёмкости.

Z=sqrt(L/C) = sqrt(2*7e-6/(1000e-12+150е-12)) = 110 Ом (у меня по модели получилось 111 Ом)

Задержка:

t = sqrt(L*C) = sqrt(2*7e-6*(1000e-12+150е-12)) = 126,89 нс

У Вас на схеме ЛЗ нагружена на два резистора по 91 Ом, дифференциально они соединены последовательно, и это даст нагрузку 182 Ом.
Попробуйте подключить на выход и вход ЛЗ не по 91 Ом, а по 56 Ом (112 Ом дифференциально). Правда, я не знаю, сможет ли 74АС74 дать нужный ток
Не знаю, зачем у Вас установлен резистор 330 Ом по входу ЛЗ...

А вообще, в интернете широко встречается методика измерения волнового сопротивления методом подбора нагрузки, причем выход генератора при этом никак не согласовывают со входом ЛЗ. Для измерения Z симметричной ЛЗ достаточно будет двухканального осциллографа, подключенного к выходу ЛЗ и работающего в режиме сложения с инверсией одного из каналов.

НО! Это только мои предположения, поэтому огромная просьба к знающим людям поправить, если я ошибаюсь!

P.S. Немного поправил рассчеты

[Andrew Martin]

Так и опыт проведёте и текстолит, фольгированный, с хлорным железом, сохраните, и провод обмоточный. А если заработает, так всю плату залачить, чтобы провод не ходил, и в экран поставить.

Конечно можно, но волновое сопротивление такой ЛЗ Вам обязательно прийдётся определять экспериментально. К тому же, такая технология по сравнению с ЛУТом - это адский труд
Лучше уж экспериментировать с настоящей ПЛЗ. После НГ попробую хотя бы для интереса рассчитать параметры ПЛЗ под стеклотекстолит 1мм, поиграться с шириной дорожки, а там глядишь и опытный образец сделаю Да про "бутерброд" надо будет подумать, а то на одной плате толщина маленькая, а площадь большая...

[Cosinus]

Уважаемый Andrew Martin, резисторы по 56 ом не внесли принципиальных изменений (мс по ттх держит 50 ма по выходу), хотя и на текущий момент результат неплохой. По поводу резистора 330 ом -он стоит по схеме С1-117. Без него верх и низ импульса слегка наклонены. Регулируя этот резистор получаю плоские вершины, хотя амплитуда падает.

На фото сигнал с 56 ом
Любопытный факт - извлек ЛЗ из кожуха, а форма импульса никак не изменилась...

[Andrew Martin]

Уважаемый Andrew Martin, резисторы по 56 ом не внесли принципиальных изменений (мс по ттх держит 50 ма по выходу), хотя и на текущий момент результат неплохой. По поводу резистора 330 ом -он стоит по схеме С1-117. Без него верх и низ импульса слегка наклонены. Регулируя этот резистор получаю плоские вершины, хотя амплитуда падает.

Любопытный факт - извлек ЛЗ из кожуха, а форма импульса никак не изменилась...

Ещё раз спасибо за проделанную работу!

Может быть 74АС74 и держит по выходу 50мА (по даташиту так и есть), но в том же даташите написано что рекомендованный ток нагрузки не более 24мА. Мне неизвестны все ньюансы поведения выходного каскада этого триггера при приближении к предельному току А импульсный ток ещё больше,потому что ёмкость линии большая...
Кабы поставить после триггера шинный драйвер, который с лёгкостью тянет нагрузку 50 Ом, тогда чистота эксперимента не вызывала бы никаких сомнений... Не знаю почему, но почему-то кажется что всё-таки резисторы нагрузки должны быть по 50 с копейками Ом, если волновое сопротивление 100 с копейками...

Любопытный факт - извлек ЛЗ из кожуха, а форма импульса никак не изменилась...

Да уж, действительно любопытный факт. Вы смотрели фронт импульса в области малых времён?
Модель показывает, что наличие крышек почти не влияет на распределённую ёмкость - если их убрать, то ёмкость уменьшается на какой-то 1пФ. Но если отдалить крышки на 1мм, то распределённая индуктивность для одной полосы увеличится существенно и будет уже 1,33 мкГн/м, т.е. волновое сопротивление должно (исходя из модели) возрасти.

В понедельник посмотрю параметры ПЛЗ из С1-85 - там в ТО указывалась и задержка,и волновое сопротивление (помню что есть, но не помню цифры ), а потом посмотрю резисторы в обвязке...

[Andrew Martin]

Урааа!!!

Нашел схему С1-117/1 с перечнями!

http://download.qrz.ru/pub/hamradio/sch ... c1-117.rar

Да уж... Не понял, как нагружается выход ЛЗ
Зато по входу ЛЗ всё предельно ясно - вместо одного резистора на 330 Ом стоит два последовательно: один постоянный на 68 Ом (R131), второй (R180) - подстроечный на 68 Ом. Итого сопротивление по входу ЛЗ максимум 136 Ом.

Всё стало ясно - выход ЛЗ подключен через резисторы по 30 Ом к дифференциальному усилителю с непосредственно соединёнными эмиттерами. У него входное диф. сопротивление - несколько десятков Ом, в сумме с резисторами это даст дифференциальную нагрузку ЛЗ 60 Ом + Rвх (порядка 100 Ом). Довольно странный способ согласования, учитывая то, что входное сопротивление ДУ заранее неизвестно

[ВикторС]

Что то я в смущении. По ссылке на осциллограф C1-117 грузится архив, в котором два файла TIF по одной странице на каждом. Ни схем, ни описания работы/ поверки, ни списка деталей.

И ещё. С1-117, по паспорту, имеет КВО до 10 МГц, и ЛЗ в нём, которую сейчас обсуждаем. Если на современной элементной бвзе, удастся собрать КВО, например, на 30 МГц, как в нём будет работать ЛЗ от прибора с граничной частотой в три раза меньше? Не будет ли какой то досадной неравномерности или затухания на ВЧ, когда индуктивность начнёт проявляться ещё сильнее?

[SM898]

Выход ЛЗ нагружен на входное сопротивление следующего за ним дифусилителя, Rвх которого
зависит не только от его входных резисторов,но и от режима работы транзисторов ДУ.Кстати,в
этом двухкаскадном дифусилителе ещё к тому же осуществляется частотная коррекция неравно-
мерности АЧХ ЛЗ,поэтому его входное сопротивление является частотнозависимым.А в выходное
сопротивление предыдущего каскада входит,кроме нагрузочных сопротивлений,ещё и выходное
сопротивление самих транзисторов,которое тоже зависит от их рабочего режима.На мой взгляд,
определять входное и выходное сопротивление ЛЗ в любительских условиях проще всего прак-
тически,например,по методике,которую использовал ув.Cosinus, т.е. подбором резисторов на
входе и выходе по наилучшей форме прямоугольных импульсов достаточно высокой частоты.
Нужно только обратить внимание на выходное сопротивление источника сигнала (ведь оно не
равно нулю,не так ли) и на входную ёмкость регистрирующего прибора (осциллографа),да и
сам осциллограф нужен с полосой пошире.В идеале же для таких измерений,наверное нужен
VNA.В своё время у нас на предприятии подобные вещи меряли,если не ошибаюсь,прибором
Ф4-16.Этакий монстр из 4 блоков,общим весом под 100 кг.

ЗЫ.Время задержки ЛЗ зависит от высокочастотности развёртки.Если развертка достаточно
быстро срабатывает, то и "длинная" ЛЗ не нужна,ведь она предназначена только для того,что бы
увидеть фронт сигнала,в остальном она только мешает.Поэтому,чем "короче" ЛЗ,тем она бо-
лее высокочастотная. В С1-104 применена ЛЗ из двойного фторопластового кабеля с задерж-
кой 11-12 нс и полосой 0 - 700 Мгц.

[Cosinus]

У меня такое ощущение, что до понедельника не продержусь. Завтра поеду на работу и попробую спаять на "соплях" эту схемку от 117го. Очень интересен результат

[ВикторС]

Коллеги,

Спрошу ещё раз.

По этой ссылке http://download.qrz.ru/pub/hamradio/sch ... c1-117.rar


у меня грузитая архив 6,95МБ, в котором всего два рисунка - первая и вторая страницы второго альбома.

У всех так, или кому то удаётся получить альбом целиком?