Ну наконец-то заработал форум....
Итак, докладываю последние успехи в деле осциллографостроения.
Перво-наперво, проект можно считать успешно завершенным. Конечно, кое-что еще будет доделываться и регулироваться (ведь аппетит приходит во время еды, и чем дальше лезешь в тонкости, тем больше хочется что-то проверить и улучшить), но аппарат уже в закрытом корпусе, с полностью оформленной передней панелью и в рабочем состоянии.
За время, прошедшее с момента последнего сообщения, была сделано масса экспериментов. Все перечислять не буду, только самое главное.
1) Тот самый странный эффект небольшой неравномерности АЧХ на НЧ по большей части был связан с ошибками в полярности защитного диода на входе (!) и закороткой КЦ108 в одном из каналов (!). В результате чего входное сопротивление по постоянке было сильно далеко от бесконечности, что искажало АЧХ при работе с щупом-делителем именно на НЧ (ибо на ВЧ все работает на емкостях). После того, как все было устранено, в канале 1 эффект практически пропал, а в канале сильно уменьшился. Я долго пробовал понять, откуда же он происходит. Менял входные полевики, временно удалял защитную цепочку - ничего не помогало. Пока не попробовал подать сигнал напрямую, минуя плату входного аттенюатора. Удивительно, но это сработало, хотя в самом аттенюаторе в положении 1:1, казалось бы просто нечему корежить АЧХ, тем более в области звуковых частот. Это стало очень интересно, и пришлось подавать сигнал в разные точки схемы аттенюатора, чтобы понять, на каком этапе происходит искажение. Вердикт вышел однозначным и очень неожиданным - сигнал портится, проходя через реле (!). Причем измерения сопротивления замкнутных контактов ничего плохого не выявил. Учитывая, что эффект проявляется только когда источник сигнала высокоомен, практически однозначно можно сказать, что виной всему некие паразитные резонансы в КАТУШКЕ реле (с ее индуктивностью это не мудрено, что все происходит на звуковых частотах), которые немного "отсасывают" энергию проходящего сигнала, причем только именно том случае, когда источник высокоомен.. С учетом того, что данный эффект видимым образом проявляется лишь в канале Б ( в другом канале реле из другой партии и, вероятно, лучше подходят для данного применения) и он весьма невелик, на это было решено закрыть глаза..
2) Далее - все-таки пришлось вернуться к КТ363 в предварительном УВО, оставив КТ3107 только в коммутаторе. Ибо в противном случае невозможно было обеспечить плавный спад АЧХ после 50 Мгц, что ставило перед выбором - либо делать полосу в 25-30 Мгц, либо вытягивать ее до 50 Мгц и иметь резкий спад выше, что автоматически означало выброс в 20-30% на ПХ.. К счастью, СВЧ-возбудов в такой конфигурации не оказалось.
Кстати, выяснилось, что любимая ОСА103 уже не подходит для точной настройки подобных приборов в плане ПХ. Ибо формируемые ей импульсы по паспорту имеют время нарастания порядка 5-6 нс, что уже соизмеримо со временем нарастания прибора (у меня получилось 7-8 нс). Соответственно, картинка ПХ, получаемая при помощи Осы, оказывается сильно лучше истинной, которая наглядно проявляется, когда смотришь сигналы с выводов быстрых КМОП-микросхем серии 74AC..
Ради любопытства снял АЧХ прибора до 100 Мгц с помощью той же Осы, контролируя амплитуду входного сигнала встроенным в нее осциллографом (это надо, поскольку выше 50 Мгц генератор имеет как собственный завал, так и дополнительное снижение амплитуды из-за емкости щупа). Линия - расчетная АЧХ Гауссова типа для полосы в 50 Мгц, коричневые квадратики - реальные значения.
В результате мы имеем честную полосу в 50 Мгц (увы, пока только в канале Б, в А всего около 45 Мгц) и вменяемую ПХ даже при просмотре импульсных сигналов, полоса которых много больше полосы осциллографа.
3) Увы, изучение АЧХ входных конверторов импеданса и всевозможные эксперименты с ними показали, что все не очень хорошо. Во-первых, даже в канале Б (а он лучше по АЧХ) спад на 50 Мгц по сравнению с низкими частотами подходит к 2-2.5 dB. Но главное - в канале А характеристика оказалась много хуже, имея спад на 50 Мгц больше 4 dB, резко увеличивающийся дальше. Замена КПС104 на КП303А еще ухудшила этот результат, замена на КП303В привела к тому, что невозможно было установить ноль.. Учитывая, что других экземпляров КПС104 у меня больше нет, а у оставшейся очень хрупкие выводы, которые могут отломаться в любой момент, эксперименты с другими полевиками не проводились. К тому же было замечено, что на пределе 100 мВ/дел, когда на входной повторитель подается наибольший сигнал (на следующем пределе, 200 мВ/дел, уже вступает в дело входной аттенюатор), именно в канале А имеет место некоторое несимметричное динамическое ограничение сигнала, приводящее к тому, что при размахе картинки в полный экран или около того быстрые фронты отображаются немного по разному в зависимости от их полярности.
Честно говоря, я сам до конца толком не понимаю, как работает эта странная схема, но уже понятно, что ее свойства сильно зависят от конкретного экземпляра примененного транзистора. Так что заказал еще несколько штук КПС104 - когда придет, будем пробовать их, и, возможно, что-то типа КП307Г с высокой крутизной - вероятно, удастся сильно улучшить АЧХ..
4) Далее - пришлось побороться с колебательными процессами в начале развертки. Которые при 10 нс/дел порой занимали полэкрана по горизонтали и полклетки по вертикали и сильно искажали картинку. Опытным путем удалось найти, что первопричина их - это имлульсы с генератора развертки, приходящие в коммутатор каналов. И хотя в одноканальном режиме они ничего не переключают, тем не менее близость коммутатора к УВО и крутые фронты в микросхемах 74АС делали свое черное дело. Усилением земли на плате коммутатора и, главное, запиткой его через небольшой резистор удалось свести всю эту гадость практически к нулю.
К сожалению, остались проблемы с геометрией картинки на экране. Доставшийся мне кожух трубки от С1-112, похоже, имеет две катушки (по крайней мере выводов там три, но одна из них оборвана). А разбирать его - это значит снимать ЭЛТ и несколько плат с обратной стороны. Пропусканием тока через оставшуюся катушку далось слегка повернуть луч, сделав его более горизонтальным, но дальнейший поворот приводит к тому, что вертикальные линии становятся сильно не вертикальными (почему-то они поворачиваются быстрее горизонтальных). Поэтому остановился на положении, когда все точно вертикально. Также выяснилось, что на геометрию изображения и ее искажения влияет потенциал на сетке трубки. Немного подрегулировал и его, хотя не факт, что добился оптимума - там все взаимозависимо и нужно выбирать компромисс.
Также не совсем радует ширина луча (чуть меньше миллиметра). Увы, но в значительной степени это вина УВО с высокой чувствительностью (по крайней мере закоротка входа оконечного УВО приводит к видимому улучшению картинки, делая луч более резким. Все-таки, 2 мВ/дел в полосе 50 Мгц дают усредненное напряжение шума, уже немного различимое на экране.
Также сделал встроенный низковольтный блок питания. С ним не обошлось без проблем - имелась явная магнитная наводка на ЭЛТ, приводящая к тому, что правый край луча "болтался" аки г...но в проруби на медленных развертках и расползался на быстрых. К счастью, небольшой кусочек пермаллоя в нужно месте помог практически полностью решить эту проблему.
В общем, думаю на этом пока остановиться. Поэксплуатирую прибор в таком виде, а там вскоре придут полевики, появятся новые идеи - вероятно, удастся несколько улучшить все харатеристики.
Фотки с осцилограммами будут несколько позже, а пока - просто несколько видов на готовое изделие.
Вид сверху:
Снизу:
Входные аттенюаторы:
А вот как выглядит впереди:
Импульсы в 30 нс с частотой 10 Мгц в обоих каналах:
