Осциллограф на ЭЛТ своими руками.

[El-Eng]

Боюсь, это будет непростой задачей построить источник тока, который должен очень быстро переключаться в источник напряжения. Быстродействие потребуется для того, чтобы не было выброса напряжения на положительном фронте. Кроме того, все должно работать в районе 1В и меньше, иначе такое решение не будет иметь преимуществ перед обычной регулировкой питания логического элемента.

[ВикторС]

Я думал о регуляторе напряжения на LM317 и каскодном (для быстродействия) источнике тока (делал такие для ГЛИН), рассчитанном на ток 80% от предельного тока коллектора ЛЭ ОК. Если делитель 150!!75, даёт, на выходе, напряжения в 6 раз меньше, чем напряжения питания ЛЭ, как раз и попадаем в диапазон сигналов в сотни милливольт.

[El-Eng]

Так можно попробовать, даже интересно, что получится.

[SM898]

Господа, а не подскажет ли кто идею насчет создание относительно простого генератора правильного меандра для проверки трактов вертикального отколения осциллографов.

А если так: http://www.cqham.ru/forum/showthread.ph ... 0%E0%F4%E0
Там есть обсуждение.
А ещё, например, в осциллографе С1-75 был встроен, помимо обычного калибратора,
ещё и отдельный генератор сигнала с очень крутым (ЕМНИП, менее 500 пс) фронтом
для проверки ПХ. На туннельном диоде. В более поздних скоростных осциллографах
подобными генераторами уже не заморачивались.

ПС. Здесь Виктор выкладывал апликуху LT, кажись, на прошлой странице.
Там была схема генератора на лавинном транзисторе (работают в той схеме и наши 3102).
Тоже обещали очень крутой фронт (AN47-93).

[Valentin Gvozdev]

В части применения коммутируемого делителя напряжения с постоянным выходным сопротивлением, есть боязнь того, что ёмкость коммутатора будет чрезмерно высока и исказит форму импульса.

Виктор, из личного опыта - трехсекционный аттенюатор (-20, -20 и -20dB), выполненный на обычных резисторах (не СМД) и коммутируемый реле РЭС-60 в моем самодельном АЧХометре NWT-7 показывает очень ровную АЧХ (не хуже +-0.5 dB) до частот 80-90 Мгц (дальше просто DDS этого прибора не позволяет). Единственная проблема, с котоой пришлось столкнуться это пролезание сигнала с входа на выход при макимальном ослаблении, когда задействованы все секции (-50dB), но и это вполне решилось дополнительными перемычками между земляными полигонами на плате. Понимаю, что для наносекундных импульсов ровная АЧХ пусть даже до 100 Мгц - это недостаточно, но в целом, если применить СМД-компоненты и не задаваться высокими затуханиями, то такой аттенюатор мегагерц до 200-300, наверное, вполне реален.

- вот тут на фото виден тот аттенюатор.

[ВикторС]

Коллеги привет,
По рассмотрении схемы С1-75, появился вопрос по входному 50-омному аттенюатору.

Вот его схема.


Правильно ли я понимаю, что он 50-омный и по входу и по выходу и сохраняет свои характеристики только при подключении к нему источника сигнала с выходным сопротивлением 50Ом - коаксиальный кабель, согласованный на стороне источника?

Или источник может быть более высоккоомным - переменный резисор 470Ом, что приведёт только к изменению коэффициента деления первого звена, но не повлияет на стыковку со следующими звеньями делителя?

Это вопросы в рамках размышлений о выходном аттенюаторе калибратора со ступенчатой и плавной регулировкой выходного напряжения, и выходом, согласованным с 50-омным кабелем.

[El-Eng]

Правильно ли я понимаю, что он 50-омный и по входу и по выходу и сохраняет свои характеристики только при подключении к нему источника сигнала с выходным сопротивлением 50Ом - коаксиальный кабель, согласованный на стороне источника?

Правильно. Он будет иметь выходное сопротивление 50 ом только при подключении на вход источника с выходным сопротивлением 50 ом.

[SM898]

Он будет иметь выходное сопротивление 50 ом только при подключении на вход источника с выходным сопротивлением 50 ом.

Однако в ЗИПе 50-омных осциллографов имелись делители, состоящие всего
из одного резистора - от 50 ом (1:2), до 2,45 ком (1:50). При измерениях
с этими делителями со стороны источника сигнала сопротивление было не 50 ом,
а при 1:50 - совсем не 50 ом. Однако, всё почему-то успешно и корректно измерялось.
И затухание во входном аттенюаторе осциллографа (конечно, с учётом затухания
в делителе) тоже было правильным.
ПС. И ещё - обычные 50-омные аттенюаторы, с достаточно большим затуханием
почти не рассогласовываются по выходу, даже с полностью разомкнутым (или замкнутым,
что равноценно) входом. И наоборот, при замкнутом, или разомкнутом выходе, например,
у аттенюатора с затуханием 20 дб, КСВ по входу будет 1,02 (Return loss = 40 db).
У аттенюаторов с меньшим затуханием взаимовлияние входа и выхода будет больше.
Его можно посчитать,как удвоенное затухание самого аттенюатора.

ПС2. На Али встречались такие делители для 50-омного входа. С резистором. Если вход,
к которому он подключается, 50-омный и согласован
в широкой полосе - полоса пропускания самого делителя заявлялась 4 ГГц

[El-Eng]

... в ЗИПе 50-омных осциллографов имелись делители, состоящие всего
из одного резистора - от 50 ом (1:2), до 2,45 ком (1:50). При измерениях
с этими делителями со стороны источника сигнала сопротивление было не 50 ом,
а при 1:50 - совсем не 50 ом. Однако, всё почему-то успешно и корректно измерялось.

Хм, разве я говорил, что для осциллографических измерений нужно обязательно согласовывать линию со стороны источника? Нет. Более того, три страницы назад я привел конструкцию щупа, в котором нет такого согласования. Я неоднократно пользовался этим приемом для исследования наносекундных импульсов. Но здесь идет речь об измерении характеристик самого осциллографа, а, значит, необходимо максимально исключить все возможные источники ошибок, чтобы получить наиболее точные результаты. Для этого и необходимо согласование с обеих сторон. Кроме того, вопрос был о сохранении характеристик аттенюатора, а при изменении выходного сопротивления источника изменяется не только коэффициент деления аттенюатора, но и его выходное сопротивление.

И затухание во входном аттенюаторе осциллографа (конечно, с учётом затухания
в делителе) тоже было правильным.

А вы уверены, что между входом осциллографа и его низкоомным аттенюатором нет буфера?

[SM898]

А вы уверены, что между входом осциллографа и его низкоомным аттенюатором нет буфера?

Уверен... На входах хитрые переключатели ~/=, затем переключаемые аттенюаторы, 7 пределов,
10 мв-1в/дел, а дальше парафазный тракт до самых пластин. Коммутаторы каналов (тоже пара-
фазные в каждом канале) сразу за аттенюаторами, и потом, куча парафазных каскадов ОЭ-ОБ,
каждый, с Ку - 2-3, до самого выходного усилителя. И сигнал синхронизации тоже берётся
со входа, после аттенюатора и отдельно усиливается своим усилителем, тоже с кучей каскадов.
И коммутатор синхронизации тоже отдельный.
В общем, у скоростных осциллографов довольно своеобразное построение трактов,
несколько отличающееся от обычных.
ПС. Интересное питание этой линейки усилителей. Если сигнал идёт через них,
как бы горизонтально, то питание - вертикально. То есть, питается всё от одного источника
27 вольт, но каскады по питанию включены, как бы один над другим. и эти 27 вольт
распределяются примерно, поровну на каждый каскад. Возможно, это одна из причин
ненадёжной работы этих усилителей, довольно частого выхода их из строя.
При включении, в первый момент, когда ещё не установился режим, возможно превышение
напряжения на каком-то каскаде (каскадах). А транзисторы там КТ3101 - ну, очень нежные.
Я в своё время эти транзисторы менял, кажись, в семи, или восьми микросборках,
иногда все четыре сразу.
Но, зато, источник питания усилителей всего один, и не сильно мощный.

[Valentin Gvozdev]

Правильно ли я понимаю, что он 50-омный и по входу и по выходу и сохраняет свои характеристики только при подключении к нему источника сигнала с выходным сопротивлением 50Ом - коаксиальный кабель, согласованный на стороне источника?

Если я правильно понял вопрос, то НЕПРАВИЛЬНО. Только что просимулировал П-образный аттенюатор с затуханием в два раза. Модельная схема - источник импульсов (с нулевым выходным сопроивлением, далее резистор 50 Ом (имитирующий внутреннее сопротивление), аттенюатор, нагрузка в 50 Ом. Амплитуда источника импульсов - 5 Вольт. На входе аттенюатора получается ровно 2.5 Вольта, на выходе - 1.25.
Далее меняем первый резистор на 1 Ом, имитируя очень мощный источник импульсов. Оба напряжения возрастают почти в два раза, но их соотношение НЕ меняется. Как, собственно, и должно быть.

Добавлено after 37 minutes 16 seconds:
Другое дело, что коэффицент передачи по напряжению такого аттенюатора зависит от входного сопротивления того, что следует за ним. И если это вход первого каскада УВО, то совсем не ясно, как обеспчеивается его входной импеданс строго активным и равным на всех частотах. Ибо если это не так, то коэффициен передачи входного делителя будет зависеть от частоты. Или он по факту и зависит, а потом эта зависимость как-то компенсируется регулировкой АЧХ тракта? Впрочем, полседнее вряд ли верно, ибо в таком случае будут проблемы на самых чувствительных пределах, когда затухание аттенюатора минимально (а то и вовсе нулевое) и, соотвественно, импеданс со входа прибора будет "гулять" в зависисмоти от частоты, что сделает невозмным применение тех самых пассивных делителей из одного резистора.

[El-Eng]

В общем, у скоростных осциллографов довольно своеобразное построение трактов, несколько отличающееся от обычных.

Действительно. Любопытно. Не знал.

Вот результат моделирования измерения выходного сопротивления П-образного аттенюатора из приведенной уважаемым ВикторС схемы в разных режимах. Если на выход аттенюатора подать ток в 1 мА, то падение напряжения на нем в милливольтах будет равно сопротивлению в омах. Не пугайтесь величины напряжения VCC, это всего лишь модель (такая реализация источника тока капризничает меньше). Первый случай: работа от источника с внутренним сопротивлением 50 ом; второй - от идеального источника напряжения; третий - от идеального источника тока. Видно, что выходное сопротивление П-образного аттенюатора зависит от выходного сопротивления источника сигнала и находится внутри интервала сопротивлений от сопротивления для источника напряжения до сопротивления для источника тока.

Atten.png

(3.25 КБ) 2109 скачиваний

[ВикторС]

El-Eng, коллеги,

Спасибо за ваши комментарии.
Раз мы пришли к выводу, что входной аттенюатор С1-75, должен получать сигнал от 50-омного источника, давайте подумаем об установке на его входе, выходного каскада (ЭП) того же С1-75. Его выходное сопротивление - 50Ом. Схема приложена.



Амплитуду импульсов можно регулировать по входу ЭП диодным ограничителем, как сделано в калибраторе ОСУ-10, подавая на верхний вывод R154 (см схему ниже), напряжение от регулятора на LM317.



На этот же ЭП калибратора С1-75, можно подавать и синусоиду и треугольник, с обычного переменного резистора, и получать эти, аналоговые, сигналы на выходе с внутренним сопротивлением 50 Ом.

Добавлено after 8 minutes 14 seconds:
Валентин,

Спасибо за Вашу симуляцию - пропустил пост сперва. Мысль, поставить перед набором 50-омных аттенюаторов, источник сигнала (регулируемый плавно), с выходным сопротивлением 50 Ом, кажется важной для случаев измерения, когда ступенчатые аттенюаторы не используются. Это я всё думаю про модернизацию своего калибратора.

[Valentin Gvozdev]

Виктор еще раз попробую расставить все точки над I в вопросах использования 50-омных аттенюаторов.
Итак, вот что получается.
1) Если аттенюатор нагружен на 50 омный приемник сигнала (а этим приемником может быть и еще один аттенюатор) то коэффициент деления по напряжению НЕ зависит от того, что является источником и каково выходное сопротивление этого источника, и равен номинальному. В этом плане если мы делаем генератор какого-либо сигнала с такими аттенюаторами на выходе, то в принципе можем сильно не заморачиваться выходным импедансом собственно генератора. НО - только при том условии, что используем мы этот прибор исключительно на 50-омные нагрузки. В противном случае нагрузка собственно генератора будет зависеть от того, на какое ослабление включен выходной аттенюатор (чем больше ослабление - тем ближе она будет к 50 омам независимо от того, что подключено на выходе прибора), а стало быть - будет изменяться и выходное напряжение собственно генератора, что приведет к отклонениям уровня сигнала на выходе всего прибора. Поэтому правильно все же делать выход собственно генератора также строго 50-омным, тогда эта проблема исчезает.

2) если е мы делаем некий прибор (тот же осциллограф) с таким аттенюатором на ВХОДЕ, то тут уже обязательно делать вход первого каскада 50-омным, причем без реактивностей. Иначе коэффициент передачи аттенюатора будет иметь отклонения от расчетных значяений, а в случае наличия реактивностей - таке зависеть еще и от частоты.

[ВикторС]

Валентин,

Спасибо за Ваши пояснения.
Мне, этот 50-омный выход, и ступенчатый и плавный, нужен, как выше говорили, только для доставки тестового сигнала, с максимально крутыми фронтами, удобной амплитуды, к тому или другому каскаду УВО (УГО), котрый будет гораздо высокоомнее 50-омного резистора на выходе коаксиального кабеля. Для каскада УВО, этот резистор будет как выходное сопротивление эмиттерного повторителя предидущего каскада или Вых. сопротивление каскада с последовательной ООС.
Развивая идею с выходным ЭП источника сигнала, с выходным сопротивлением 50 Ом,

Можно взять улучшенный, симметричный ЭП, с токовыми зеркалами, выход которого соединить с общим проводом через резистор 50Ом. Это и будет точка подключения ступенчатых, 50-омных аттенюаторов, или просто кабеля.



Первоисточник картинки про с симметричным буфером:
https://www.edn.com/design/analog/43639 ... ransistors

[Valentin Gvozdev]

Немного иллюстраций на тему влияния щупов-делителей. Приобрел тут очередной экземляр щупа щупа HP2100 про запас и решил испытать, как он себя ведет. Собственно, щупы именно этого типа я использую со свосими приборами, однако в связи с тем, что в штатном варианте им не хватало диапазона компенсации входной емкости моего первого осциллографа, их кабели пришлось немного укоротить. У нового прибора емкость чуть меньше и уже укладывается в диапазон компенсации.
Вот что мы видим на "штатном" щупе. Сигнал частотой 10 MГц от Осы.

Картинка не совсем полно отраает реальную ПХ, ибо фронт на выходе генератора недостаточно крутой, но все же выглядит более чем хорошо. При этом на синусе обеспечивается спад чуть менее 3 dB на 50 Мгц, т.е. и АЧХ в порядке.

Теперь берем новый, "необрезанный" щуп, компенсируем его на НЧ, подключаем и видим вот что:


Амплитуда корректна, а вот выброс возрос до неприличия. Анализ АХХ показывает, что в области 25-50 Мгц спад несколько слабее, чем на прежнем щупе и в целом АЧХ в рабочей полосе более плоская, зато полсе 50 Мгц она спадает несколько круче. На 80-100 Мгц коэффициент передачи если не равный, то достаточно близкий. Почему такая разница - из-за "обрезания" щупа, или простоо из-за разброса параметров изделий разных партий, неизвестно. Но выводы можно сднлать такие:

1) Как ни крути, но реализация АЧХ, как моно более приближенной к Гауссововой, очень и очень важна. Если мы, конечно, хотим более-менее адекватно смотреть сигналы, скорость нарастания/спада которых заведомо больше, чем может вопроизвести наш прибор. Если речь идет о синусе, а тем более о плавных НЧ сигналах, то это неактуально. Причем даже небольшие отклонения АЧХ от идеала в области частот выше предельной очень сильно видоизменяют картинку.
2) Все-таки, даже для такой полосы осциллографа НЕОБХОДИМА ВЧ-коррекция щупа. И чем более развитой она будет, тем лучше. Ибо собственная АЧХ недорогих 100-Мгц щупов недостаточно равномерна даже для таких приборов.

Добавлено after 2 hours 40 minutes 59 seconds:
P.S. Уже почти окончательно принято решение переделывать старый прибор с 8ЛО7И на 8ЛО6И с УВО скорее всего от С1-166. Попробую получить полосу хотя бы в 70-80 Мгц ради спортивного интереса.
P.P.S. Похоже, что в текущем аппарате мне попался уникальный экземпляр трубки. При заявленной чутье по В 1.3 мм/В в том режиме, что она работает сейчас, получается почти 2 мм/В (специально мерял на постоянке - напряжение на каждой пластине меняется всего на 10 с небольшим вольт при отклонении луча от верхней линии сетки до нижней, а это ровно 4 см). По X чуйка тоже лучше - при норме то ли 0.7, то ли 0.8 мм/В в моем случае для перевода луча из крайнего левого положения в крайнее правое требуется 67 Вольт (на 6 см). И это при повышенном анодном (до ~850 В!) - при номинале все еще лучше, но низковата яркость и плоха четкость.

[tofik71]

Валентин вы пишите: "принято решение переделывать старый прибор с 8ЛО7И на 8ЛО6И"

Надеюсь вы поделитесь каким образом будете переделывать питание ЭЛТ ,я правда у себя переделал уже, но хотелось бы сравнить.

С уважением Анатолий.

[Kelistraza]

Здравствуйте!
А в этой теме обсуждался вот этот генератор импульсов? Если рассматривали тыкните носом пожалуйста на какой странице поглядеть можно.

И видео есть

[ВикторС]

Kelistraza,

Спасибо за наводку на лавинный генератор. Эта схема не обсуждалась, только упоминалась 1 - 2 страницы назад.. До опыта Валентина, никому не удавалось построить радиолюбительский осциллограф, настолько быстрый, чтобы его тестить наносекундными импульсами.


Вот статья про этот, лавинный, генератор.
https://entangledwaves.wordpress.com/20 ... generator/

Вот результаты тестов этого генератора.
https://entangledwaves.wordpress.com/2013/07/19/44/

Вот альтернативное воплощение этой же идеи.
http://www.siliconvalleygarage.com/proj ... ulser.html

Синхронизируемый лавинный генератор.
https://www.seventransistorlabs.com/tmo ... Pulse.html

Синхронизируемый, лавинный пикосекундный генератор попроще.
https://www.arxiv-vanity.com/papers/1805.00822/

[ВикторС]

Я вот думаю - импульсы по 0,35нС, для наших, самодельных и распространённых промышленных, осциллографов на ЭЛТ - это слишком коротко. Есть ли возможность затянуть длину импульса у лавинного генератора? Тогда, можно затягивать её до тех пор, пока импульс не встанет во весь экран, и по длине фронта (спада) можно будет рассчитать полосу тракта УВО.