Осциллограф на ЭЛТ своими руками.

[ВикторС]

Олег,
спасибо, что опередили меня с ответом. У меня нет такой внятной картинки, иллюстрирующей назначение регулятора HOLD. Пришлось бы на пальцах объяснять.
Когда я делал опыты с ГПН, тоже сталкнулся с проблемой роста амплитуды на предельных скоростях. В общем случае - это проблема быстродействия и паразитных ёмкостей цепи формирования сигнала остановки ЛНН. Желательно брать ВЧ транзисторы, с рабочими токами побольше и не вводить транзисторы в ключевой режим (с насыщением). В общем случае, мне представляется, что амплитуда ЛНН, и положение пилы относительно "нулевого" уровня (времязадающий конденсатор разряжен), должно быть одинаково и на пределе 0,1мС/ дел и на 0,1 мкС/ дел. Иначе, на быстрых развёртках будет ошибочно отображаться длительность сигнала.

При использовании, в качестве разрядных ключей, мощных транзисторов, типа КТ602, время разряда конденсатора ГЛИН очень мало, и соизмеримо в о скоростью развёртки 10 нС/ дел или около того - скважность - 2. В остальных случаях, время прямого хода пилы преобладает и скважность может регулироваться ручкой HOLD (в сторону уменьшения яркости). То есть, проблемы с яркостью линии развёртки определяются не временными параметрами конденсаторов задержки очередного импульса, а предельным быстродействием разрядного ключа. Вспомните про ненасыщающиеся ключи, с прямым диодом от базы к коллектору, и с базовым резистором не на общий провод, а на отрицательную шину. Диод (диод Шотки ещё лучше), хороший транзистор и пара резисторов, могут заменить пляски с бубном вокруг переключателя ёмкостей или токов формирователя защитного интервала.

[Valentin Gvozdev]

Большое спасибо за наглядное и понятное объяснение. Тепекрь ясно, что это за регулятор и как он работает. Просто название "Стаб. ВЧ" ввело в заблуждение, ведь ВЧ тут совершенно не при чем, ситуация с нечеткой картинкой на сложных сигналах может быть на любых частотах.

[SM898]

Просто название "Стаб. ВЧ" ввело в заблуждение, ведь ВЧ тут совершенно не при чем, ситуация с нечеткой картинкой на сложных сигналах может быть на любых частотах.

Не знаю, как кому, а мне довелось работать (именно работать, а не ремонтировать)
всего с двумя осциллографами с этой крутилкой - С1-64 и С1-65. Оба стояли на стенде
перед мордой в течении почти 20-ти лет. Кстати, за весь этот период никаких проблем
с ними не было, даже яркость трубы не снизилась. Хотя нет, было, один раз менял двигатель
на вентиляторе в 64-м - сточился коллектор.
Так вот, насчёт крутилки. В С1-64 она называлась "Стаб. ВЧ", а в С1-65 - просто "ВЧ".
И в том, и в другом осциллографе развёртка и синхронизация работали настолько
хорошо и качественно - на низких и средних частотах - примерно до 30 МГц -никаких
проблем, никакого двоения-троения никогда не было. И крутить "ВЧ" не требовалось.
И любые другие сложные сигналы, например, ПЦТС - тоже синхронизировались отлично.
А вот повыше - 40-50-70 МГц, или очень короткие импульсы - там эта крутька очень помогала.
В моём С1-117 такой крутилки нет, и вот там двоение и троение присутствовало в полный рост, даже
на НЧ. Подавал на него сигнал РРМ (это последовательность импульсов в аппаратуре радиоуправления
моделями) - можно было кое-как рассмотреть, только покрутив ручку "развёртка плавно".
А в моём теперешнем С1-118 плавных регулировок нет, поэтому от двоения-троения временами
избавиться тяжело, один раз даже пришлось лезть отверткой внутрь,
и крутить подстроечник "коррекция развёртки", что бы остановить картинку с импульсами.
Но периодические сигналы - синус, прямоугольник и т. п. - синхронизирует запросто.

ПС. Кстати, в С1-104 такой ручки тоже нет, но синхронизация в нём работает отлично (я им смотрел
только ВЧ. от 10 МГц, и даже 900МГц). Конечно, на периодических сигналах.

[ВикторС]

SM9898, спасибо за Ваш комментарий

Важно понимать, что БР осциллографов, типа С1-49, С1-64, (65)б, С1-73 итп, собраны на туннельных диодах, с наносекундным быстродействием. Потому и синхронизация, и стабильность картинки изрядно хороши. На фоне их схемотехники - С1-94, просто УГ, а последующие модели, типа С1-112б С1-118 итп, с развёрткой на синхронных триггерах - попытка получить прежнее качество на новой элементной базе. И нам непонятно, что курили разработчики того или иного осциллографа, если не драли схему с Тектроникса напрямую. Например, почему в осциллографе САГА (С1-94 с развёрткой на триггерах), решили не ставить ЛЗ, или в двухканальном С1-118, использовать схему СИ от С1-94, при том, что более быстродействующие и точные схемы были известны на момент разработки.
ИМХО, Делая радиолюбительский осциллограф большей или меньшей сложности (по полосе или наличию 2х каналов, итп, нужно избегать схемных узлов, которые аргументированно критиковались до того, или, если усложнение не целесообразно (например малогабаритный прибор или тупая ЭЛТ), пытаться хоть чуток улучшить эти, не глубоко продуманные схемы, как вышло с добавлением функции Стаб ВЧ в С1-131 - потребовалось добавить один резистор и заменить старую микросхему ТШ ТТЛ на новую КМОП.

[0leg-ch]

ВикторС,

нет такой внятной картинки, иллюстрирующей назначение регулятора HOLD.

Это из инструкции от Philips PM3350 и аналогичных. Есть и схемы от некоторых осциллов этого семейства, там тоже можно найти интересные моменты. Вот кусок схемы генератора развёртки:

Тут сигнал BSXMTB разряжает времязадающий конденсатор C4113 (и С4114 на медленных развёртках). Разряжается конденсатор через V4114, а ток от источника тока (N4102, V4109) в это время течёт через V4112, не мешая разряду.
По сигналу SMTB определяется окончание прямого хода; MREED и MC -- переключение длительности развёртки; D4102/3 -- к делителю, задающему время/дел; D4103/15 -- +5 В.

И вот кусок с регулировкой фокусировки, это к вопросу о переменных резисторах под потецниалом катода:

Цепь g1 -- модулятор, K -- катод, g3 -- фокусирующий анод.

При использовании, в качестве разрядных ключей, мощных транзисторов, типа КТ602, время разряда конденсатора ГЛИН очень мало, и соизмеримо в о скоростью развёртки 10 нС/ дел или около того - скважность - 2

Кстати, в моём приборе (С1-131/2, полоса 25 МГц) в качестве разрядного ключа использован 2т399, ещё более высокочастотный, чем в схеме С1-131. Есть и другие отличия.

Valentin Gvozdev,

название "Стаб. ВЧ" ввело в заблуждение, ведь ВЧ тут совершенно не при чем

Вероятно, это исторически сложившееся название. В книжке 1969 года про схемы синхронизации от Tektronix на стр. 47 об этом говорится.

[ВикторС]

Олег,
я макетировал ГЛИН, по мотивам этой схемы - без выходного буфера на ОУ - вместо него Связка N-JFET + PNP, а вместо ОУ Источника тока - пара транзисторов PNP в каскодном включении, с термостабилизацией рабочего тока парой светодиодов и напряжением питания +24В. Получил развёртки до 10нС/ дел. На верхних развёртках - сдвиг уровня вверх, по постоянному току. В схемах с интергатором Миллера, такого эффекта нет, возможно, из за наличия ООС. Филлипс мог оказаться заложником патентной войны, потому и придумывали такие сложные схемы ГЛИН, из за запрет на используемые конкурентами, интеграторы.
Когда смотрим на разрядный ключ, важно, так оформлена его обвеска, в части паразитных емкостей, каковые могут придушить быстродействие ВЧ транзистора.

[0leg-ch]

ВикторС, а какое у вас было время разряда времязадающего конденсатора? У меня в 131-м около 70 нс, треть от времени прямого хода самой быстрой развёртки. Ещё заметил, что амплитуда пилы возрастает при увеличении токов зарядки обоих конденсаторов (C11 и C7 по схеме С1-118. Указываю по этой схеме, т.к. в статье про С1-131 полно опечаток, а схемы в хорошем качестве на него нет, в отличие от 118-го). Уменьшение ёмкости С11 c 330 до 150 пф и соответствующее уменьшение тока дало уменьшение амплитуды пилы с 8 до 7.6 В на пределе 20 нс/дел.

сталкнулся с проблемой роста амплитуды на предельных скоростях. В общем случае - это проблема быстродействия и паразитных ёмкостей цепи формирования сигнала остановки ЛНН.

Полагаю, VT11 в первую очередь? Измерил задержку сигнала от выхода AC132 до выхода AC74 -- 10 - 12 нс.

[ВикторС]

Олег,
Вы можете прислать ссылку на схему С1-118, в хорошем качестве, на которую можно ссылаться? Те, что есть у меня (ссылка ниже) - совсем слепые.
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... 0%A11-118/

Я, для разряда, использовал схему управления ключевым транзистором от ОР-1


Вторая, такая схема, коротила на землю катод диода, включённого между коллектором источника тока и времязадающим конденсатором, отключая источник тока от накопительного конденсатора, при его разряде. Больших зазоров между импульсами я не помню. Этим опытам уже два года как. Потом, я с пол пинка запустил интегратор Миллера на К544УД2 и зп ним, по схеме от С1-73, получив предсказуемые параметры (на рассыпухе - быстрее) и красивую картинку пилы, совсем потерял интерес к ГЛИН с источником тока.

[musor]

с появление для интегратороф и компаратороф <ыстрых 544|574 и сверхбыстых 154 серий ОУ и к=омпаратороф 521 построение ГЛИН на базе генератора тока и ключа стало весма страным и пропало из АЦП совсем ибо линейность там -гавно а точность так себе
в ослах почемуто по инерци продолжали юзать конечно там не нужна такая крутая линейность ка в цифровиках...
появление АПАРАТНЫХ интегралных быстрых ЦАП/АЦП дало разработчикам принципиално новые решения в осцилографии

[0leg-ch]

Схемы С1-118А: https://cloud.mail.ru/public/49y8/4XsHUnHmB
Переложите файл к себе.

Со схемой разряда понятно, позже попробую. Есть у меня полторы штуки С1-112, один без развёртки и мультиметра, второй ещё хуже, вот на них буду экспериментировать.

Если делать компаратор синхронизации на ОУ, на какой тип ОУ стоит ориентироваться для полосы 30 МГц?

[ВикторС]

Олег, спасибо за "Зрячую" схему С1-118.

У меня, из быстрых ОУ, есть только К574УД1 и К544УД1. Я собирал, на К574УД1 компаратор по схеме от Н-313, и она меня совсем не впечатлила. Если Вы хотите сделать формирователь для НЧ, для проверки синхронизации по самой верхушке входной синусоиды (преодоление красного сектора на Вашем рисунке) - подойдёт любой ОУ. Если делать на рассыпухе - то как в С1-131, С1-64 и СУРЕ - транзисторный дифкаскад с ЭП на двух входах. Если у Вас есть LM6361 или AD826 - попробуйте их - очень привлекательная схемотехника - каскодный дифкаскад NPN - PNP с нагрузкой источниками тока.
Для себя, я остановился на К544СА2 - у меня их много и они работают Мегагерц до сорока. Когда тестил, точно понимал, что они работают в более широкой полосе, чем УВО для 8ЛО29И.
Обратите внимание - Полевой транзистор, на входе К544СА2, в схеме ОР-1 - это усилитель ОИ, с резистором 1,8КОм в стоке. Это совершенно против быстродействия (к вопросу о злонамеренном ухудшении параметров радиолюбительских осциллографов)
Из импортных компараторов, должны быть хороши LM160 - LM360 и LM161 - тоже хорошие схемы.

С1-112 - очень перспективная платыорма для модернизации и доработки, особенно, когда мультиметр дохлый, и его можно исключить, заменив настольным. А на свободное место - второй канал, как тут, выше, предлагалось.

[0leg-ch]

ВикторС,

Если Вы хотите сделать формирователь для НЧ, для проверки синхронизации по самой верхушке

Да я и без проверки думаю, что оно будет нормально работать. У AC132 гистерезис около 1 В, вот и не синхронизируется по верхушке. Мне же интересна синхронизация хотя бы до 30 МГц, так что надо сразу думать о нормальном компараторе/ОУ.

С1-112 - очень перспективная платыорма для модернизации и доработки

Ну вот свои полутрупы 112-х я восстанавливать и дорабатывать не буду (тем более, что корпусов нет), а предполагаю использовать их как стенды для макетирования отдельных узлов. Сейчас готов макет высоковольтников, БП и в планах развёртка. А сделать хочется компактный осцил (корпус Gainta G771) с низковольтным питанием (12 - 20 В). 112-й у меня был на работе, продал его и купил 118-й.

[ВикторС]

Олег,
Про отсутствие корпусов - не знал.
У самого лежит корпус от С1-107, доставшийся от металлистов - без плат, зато с ЭЛТ, с катушками, в экране, и трансом с умножителем от питания ЭЛТ - тоже будет стенд для опытов, после того, как с С1-94 расправлюсь. Он первый на доработку и продажу.

Попробуйте собрать, на макете, схему формирования СИ от СУРЫ (эмиттеры в дифкаскаде соеденены) и от С1-131 (эмиттеры связаны через конденсатор ООС по напряжению на ВЧ. Эти схемы отличаются двумя деталями (при механической коммутации поляроности), и уже с этой, дискретной, схемой, сравнивайте формирователи на ОУ.

[0leg-ch]

Попробовал схему фокусировки по мотивам Филипса:

Результат порадовал, работает отлично. Испытывал на останках С1-112. Напряжение катода -660 В, напряжение 1-го анода регулируется от -374 В до -517 В относительно земли (в оригинале было шире вольт на 30 в каждую сторону). Напряжение К-Э транзисторов не превышает 173 В, напряжение на R6 не больше 275 В, на R5 не больше 350 В.

[ВикторС]

Олег,
Спасибо за ваш интересный опыт.
Я правильно понимаю, Что напряжение -650В Вы берёте прямо с высоковольтного источника питания, формируя цепь фокусировки, как отдельную линию управления, параллельную каналу управления яркостью? При этом, для сохранения работоспособности схемы стабилизации высокого напряжения, резисторы R142, R143, R153, в схеме остаются, только контакт "15" на плате (см схему внизу) отключён от ползунка R143 и подключён к точке соединения R5-R6 Вашей схемы. Верно?
Вы пробовали реализовать "низковольтное" управление яркостью, как это сделано в С1-118? (Следующий этап модернизации высоковольтного блока питания С1-94 - С1-112 - С1-118) - там напряжение "вольтодобавки" для регулировки яркости, получается детектированием импульсов на обмотке, формирующей напряжение -750В, а резистор регулировки яркости, подключённый к общему проводу и +100В, отводит часть напряжения вольтодобавки, через диод.

Питание ЭЛТ С1-112 - открывать в новой вкладке.


Питание ЭЛТ С1-118 - открывать в новой вкладке.

[0leg-ch]

ВикторС,

Я правильно понимаю, Что.........R5-R6 Вашей схемы. Верно?

Да, всё именно так, как вы говорите.

Вы пробовали реализовать "низковольтное" управление яркостью, как это сделано в С1-118?

Пока нет. Надо сначала нормальные платы под высоковольтники -800 и +2000 сделать, а то сейчас всё частично на соплях сделано...

Вчера с компаратором уровня синхронизации экспериментировал. С AD8561 неплохо получилось. Подключал к С1-131 вместо элемента D1.1 (ноги 11-12-13). Опорное напряжение 2.5 В, гистерезис 80 мв. "Мёртый" участок уменьшился до 0.2 дел. при тех же условиях. Синхронизация нормальная до 27 МГц, выше проверить не успел -- ADшка сдохла, коротнув об +12 В... Нашёл три штуки AD8054, на них ещё попробую.

[ВикторС]

Олег,

AD8054 - это ОУ, в отличии от козырного компаратора, безвременно Вас покинувшего. Переключение полярности СИ, можно сделать по входу, как в Н-313 (схема по ссылке). Регулировкой резистора ПОС, можно менять "красный" интервал нечувствительности. Логический элемент ТШ, при этом, можно исключить, для уменьшения времени задержки СИ и зоны нечувствительности схемы формирователя.

Не упрощённая схема осциллографа Н-313 с номиналами и режимами по пост току.
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... E4_78.djvu

[0leg-ch]

ВикторС,

AD8054 - это ОУ, в отличии от козырного компаратора, безвременно Вас покинувшего. Переключение полярности СИ, можно сделать по входу, как в Н-313

Да это понятно, что ОУ... А компаратор будет ещё, на следующей неделе. На 50 - 60 МГц хочется его попробовать. Вот переключение полярности в Н313 мне не нравится -- два переключающих контакта. Я предпочёл бы один.

Я тут пока занялся устранением косяков КВО С1-131/2. Первое, что бесило -- дрейф луча на 0.8 дел. в первые 15 минут работы. Оказались виноваты китайские резисторы типа CF на 2 кОм, их три штуки было на плате усилителя. Заменил на МЛТ -- дрейф уменьшился до 0.4 дел. Подобрал 4 пары кт368 (перед ЛЗ и перед оконечным каскадом) и пары резисторов в эмиттерах и коллекторах сборок D1, D2. Итог -- 0.2 деления для первого и чуть меньше для второго канала. Меньше не получилось, да, наверное, и не нужно.

Второе -- заэкранировал входные делители чуть более, чем полностью. С родным экраном луч был мохнатым, как в цифровых осциллографах. Но всё равно входная часть сильно шумит, при её отключении (кнопками Y1, Y2 или отключением разъёма и закорачиванием входа основного усилителя) луч тонкий и приятный. А в С1-118 такой проблемы нет.

Осталось разобраться с возбудом или наводкой на развёртках 0.1 - 0.05 - 0.02 мкс/дел. Выглядят как затухающие синусоидальные колебания (5 - 6 периодов) примерно в 40 нс от начала линии развёртки, размах 0.2 дел. Запитывал развёртку от отдельного БП -- не помогло, соединял общий провод КВО с экраном ЭЛТ -- чуть-чуть уменьшилась длительность колебаний.

[ВикторС]

Олег,
Схему переключения полярности СИ от Н-313, я предложил только для теста, тк изначально мы задались вопросом минимизации "красного" интервала, и нужно проверить предположение, что зона нечувствтительности компаратора как раз и определяет "красный"интервал. У компаратора на ОУ, порог гистерезиса можно регулировать. Если компаратор на ОУ покажет хорошие результаты, можно взять ОУ с дифференциальным выходом, хоть и uA733 (NE592).
И ещё одно соображение. Крутые фронты, в системе формирования СИ, требовались в те времена, когда триггер запуска развёртки делали на транзисторах, и он реагировал на импульс определённой амплитуды. В этм случае, чем быстрее на эту амплитуду вышли - тем точнее сработает развёртка.
С применение м счётных триггеров, ситуация изменилась - развёртка запускается не по заданной амплитуде, а по фронту импульса. В этом случее, нам не особо нужен ТШ, в составе формирователя СИ. Достаточно обычного ОУ, формирующего импусы с амплитудой, достаточной для срабатывания триггера по входу С.

[0leg-ch]

ВикторС,

проверить предположение, что зона нечувствтительности компаратора как раз и определяет "красный"интервал.

Проверил уже, так оно и есть. Осталось дождаться компаратора и сравнить обе схемы -- на ОУ и компараторе.

ситуация изменилась - развёртка запускается не по заданной амплитуде, а по фронту импульса.

По сути -- нет, не изменилась. Вот цитата из даташита TI (74HC74): "Clock triggering occurs at a voltage level and is not directly related to the rise time of CLK". А в даташите от Nexperia на ту же микросхему явно изображён триггер Шмитта на входе C. Так что получается, развёртка запускается по амплитуде, заданной триггером Шмитта, встроенным в D-триггер. И крутые фронты на выходе формирователя явно не будут лишними.

Про ненужность отдельного ТШ согласен, я без него и делал -- выход компаратора напрямую к AC74.