Осциллограф на ЭЛТ своими руками.

Что мерить, чем мерить, как мерить. И, естественно - зачем мерить...

При поддержке компании ПРИСТ


Ответить
Собутыльник Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 2879
Зарегистрирован: Ср дек 04, 2013 14:37:35
Откуда: Санкт Петербург

Сообщение ВикторС »

Валентин, спасибо за отчёт о проделанной работе. :beer: :solder:
Как Вы измеряете ёмкость входа - добавочным конденсатором на входе, по падению выходного сигнала или прибором - измерителем ёмкости? :idea:
С уважением, ВикторС.
Контактная информация:
Реклама
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Виктор, емкость измеряется все тем же замечательным прибором Оса103.

Итак, полседние находки следующие. После установки на свое место штатного конденсатора C6 удалось добиться хорошей работы низкоомного делителя. Причем это не предел - эксперимент показывает, что введение этого конденсатора несколько уменьшает коэффициент передачи на предельных частотах (80-100 Мгц) в положении 1:1. А так как сейчас на всех остальных пределах именно на этих частотах наблюдается завал АЧХ на 0.5-1 dB по отношению к пределу 1:1, то, подставив туда подстроечник, вполне моно будет свести разбег АЧХ практически к нулю. Но делать это надо будет не сейчас, а вместе с УВО - ибо там нагрузка будет другая, чем при нынешних измерениях.
А пока вот такие результаты. Прибор откалиброван так, что АЧХ в полоении 1:1 принята за условный ноль.

Вот что видно в положении 2:1 (-6dB) в диапазоне до 100 Мгц:
Изображение
Как видно, неравномерность около 0.3-0.4dB, что очень хорошо
В положении 4:1 (-12dB):
Изображение

Несколько похуже, но и тут разница всего 0.7-0.8 dB. Учитывая, что характер неравномерности на всех пределах очень похож, скомпенсировать это будет несложно.

И, наконец, 10:1 (-20dB):
Изображение
Тоже завал на Вч в пределах децибелла. Результат оидаемо чуть более плохой, чем в остальных случаях, но это положение будет использоваться только на пределе 5V/дел, где нюансы АЧХ на предельных частотах не столь важны.


А вот что показывает АЧХометр при промере сквозной АЧХ блока:
Изображение

Верить этой картинке в деталях, особенно выше 50 Мгц можно с некоторой натяжкой, но ИМХО очень хорошо. Справедливости ради, эта АЧХ была снята при закорачивании резистора R27. C ним завал на 100 Мгц достигает -5dB.
Также заметил, что АЧХ в ВЧ-области в режимах 100:1 и 10:1 весьма хорошо оптимизируется подбором резисторов до и после аттенюатора и этим методом довольно легко добиться малого разбега АЧХ при разных коэффициентах деления.

Схема:
Изображение
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Реклама
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Итак, поборолся немного с входной емкостью. Срезал дремелем некоторые участки фольги в верхнем слое, находящиеся над проводниками высокоомного делителя, в результате чего получено значение в 35 pF (итого минус 2.5-3 pF от изначального).
Путем выпаивания резисторов до и после секций высокоомного аттеюатора установил, что кадое реле добавляет около 3.5-4 пФ. А так как реле там 7 штук, то сильно уменьшить входную емкость шансов нет. Для этого нужны другие реле.
Также есть шанс сбросить еще около пикофарады-другой за счет замены входного разъема. Сейчас у меня стоит такой вот - https://www.chipdip.ru/product/gb-142a c монтаем на плату. Он имеет емкость порядка 2.5 пФ, а обычный - примерно в 2 раза меньше. С учетом того, что логично и технически правильно будет оформить входной блок в виде экранированной коробки из стеклотекстолита (для минимизации наводок и завязок), применение обычного разъема под панель будет вполне нормальным решением.

Также на скорую руку заменил R27 с 82 на 27 Ом, чтобы минимизировать завал на предельный частотах. В этом случае аттенюатор 10:1 настроился на оптимальную АЧХ (+- 0.5 dB) простым подбором R31.

Введение дополнительного резистора последовательно с C10 удалось также настроить и аттенюатор 100:1. Пока неравномерность АЧХ там побольше, чем в первом случае, но дело очевидно поправимое..


В общем, вердикт такой - надо делать экранирующую коробку для этого модуля, уже в ней все окончательно настраивать регулировать (иначе смысла нет, так как ВЧ - штука капризная) и переходить к плате предварительного УВО.
Как вариант - попробовать достать реле РЭС-79 (это более современные и малогабаритные аналоги РЭС-49, которые, если верить справочным данным, имеют несколько меньшую емкость, в том числе и между контактами и корпусом) и с их помощь постараться довести Cвх до 30пФ.

Добавлено after 8 hours 14 minutes 30 seconds:
В общем, вроде бы удалось найти эти самые РЭС-79 по приемлемой цене, но придут они в лучшем случае дней через 10. Так что пока есть время поэкспериментировать, а заодно сделать плату предварительного УВО, благо она не слишком сложная.
Кстати, с высокомегаомными резисторами облом вышел. В том месте, где я все обычно покупаю, есть богатый выбор таких резисторов типа КИМ, но продают их только коробками. Купить 5-10 штук нельзя. Так что будем искать дальше.
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

В общем, пока реле РЭС-79 в пути, окончательная настройка входной части несколько откладывается. Но по всем данным неразрешимых проблем возникнуть не должно, ибо даже в таком виде все очень и очень неплохо. Не далее как вчера настроил оба аттенюатора 10:1 b 100:1 почти что на идеальную АЧХ нв диапазоне до 100 Мгц. Конечно, с заменой реле эта настройка несколько уплывет и все придется делать еще раз, в целом это очень радует радует. Несмотря на то, что плата пока не помыта от флюса, паразитные утечки, похоже, сильно уменьшились естественым путем, и теперь НЧ-импульсы вопроизводятся с минимальными искажениями. Что в полоении входного аттенюатора 1:1, что 10:1, что 100:1.

А пока суть да дело, развел плату предварительного УВО, выкинув из оригинальной схемы С1-157 все элементы, относящиеся к двухканальности.. Получилось очень симпатично и негабаритно.. Если повезет, завтра начнется воплощение в натуре.
Изображение
На самом деле там сплошная заливка на верхнем слое, но я ее выключил, иначе толком ничего не видно.
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Плата готова. Теперь начинается самое интересное.
Изображение Изображение
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Реклама
Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 631
Зарегистрирован: Вс июл 21, 2013 16:24:58
Откуда: Юг Руси.

Сообщение SM898 »

Valentin Gvozdev писал(а):Итак, поборолся немного с входной емкостью. Срезал дремелем некоторые участки фольги в верхнем слое, находящиеся над проводниками высокоомного делителя, в результате чего получено значение в 35 pF
Вобщет, многовато входной ёмкости для усилителя Y с претензией на полосу 100 МГц.
Такая ёмкость - обычное дело у 10 МГц осциллографов. А у 100-мегагерцовых
чаще всего - около 20 пф. Встречал даже у какого-то аналогового НР, с полосой 100 МГц,
входная ёмкость 12-13 пф. Мне кажется, с РЭС-79 почти ничего не изменится,
контактная система у них одинаковая с РЭС-49, там только магнитная система другая,
поэтому и габариты поменьше. Может, стоило изначально обратить внимание
на мелкие Omron G6K-2F-Y, или что-то подобное. Они малЭнькие, ёмкость у них
совсем никакая и коммутируют сигнал, по крайней мере, до гигагерца (проверял,
именно Omron). И сразу две контактные группы на переключение. Можно даже,
как вариант, приклеить их к плате на спину, а делители распаять на весу, прямо на контакты.
Хотя, если щуп компенсируется, то можно и забить.

ПС. Думаю, для прибора с полосой 100 МГц, нужно применять щуп немного получше,
чем это массовое китайское дерьмо с входной ёмкостью 18 пф, и заявленной
полосой, якобы 100 МГц.
К примеру, делитель 1:10 от С1-92 имеет входную ёмкость 8 пф.
Только, гдеж его сейчас сыщешь. :(
Реклама
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Насчет РЭС-49 vs РЭС-79 - дома у меня есть справочный файл, где указываются как раз ВЧ-параметры подобных реле. Так вот РЭС-79там выигрывает во всем. Начиная от затухания в цепи разомкнутых контактов и заканчивая емкость от контактов на корпус. Если не ошибаюсь, у 49 она указана как 2.5 пФ, а у 79 - 2 пФ. На 7 реле получается разница в 3.5 пФ. Из-за меньших габаритов и другие емкости там должны быть поменьше, так что есть надежда суммарно скинуть пикофарад 5-7 и сделать Свх в районе 28-30 пФ, что гарантированно обеспечит компенсацию большинства щупов.

Кстати, спасибо за наводку на реле Оmron - буду иметь в виду, не исключено, что по результатам этот блок придется переделывать подо что-то подобное.

Также вы правы насчет щупов. Даже с прибором с честной полосой в 50 Мгц ощущается, что эти щупы не идеальны. Более того - есть вполне различимая разница от экземпляра к экземпляру. Но - ассортимент даже распространенных китайских не ограничивается этими HP-2100. Есть модели и на 250, и на 350 Мгц. Они дороже, но думаю, что 100 Мгц полосы с минимальной неравномерностью они должны выдать.
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 631
Зарегистрирован: Вс июл 21, 2013 16:24:58
Откуда: Юг Руси.

Сообщение SM898 »

Вот, прям щас, проверил ёмкость Omron G6K-2F. Между группами контактов - 0,4 пф,
между средним и разомкнутым контактом в одной группе - 0,2 пф.
Между выводом катушки и любым из контактов - 0,5 - 0,7 пф.
Конечно, тут точность, думаю, 15-20 % (АКИП 6107).
Собутыльник Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 2879
Зарегистрирован: Ср дек 04, 2013 14:37:35
Откуда: Санкт Петербург

Сообщение ВикторС »

Валентин,

Во второй книге "Портативные Осциллографы" (1991г) - по ссылке, на 75й странице книги, достаточно подробно разобран конвертор импеданса, средний, между С1-166 и С1-157 - без PNP транзистора и с резистором 100МОМ, Там же указано - какие элементы схемы отвечают за коррекцию АЧХ.
Возможно, это будет полезно в настройке.
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... _1991.djvu
С уважением, ВикторС.
Контактная информация:
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3782
Зарегистрирован: Чт янв 26, 2012 14:44:34

Сообщение El-Eng »

С год назад я приводил здесь свою схему входного аттенюатора. Повторю.

Изображение

Как видно, это делитель 1х-100х. Вместе с двухканальным (НЧ-ВЧ) входным каскадом на базе истокового повторителя со следящей связью реальная входная емкость получилась около 12пф. Подстроечник С3 нужен для ВЧ-компенсации в положении 100х, а подстроечником С1 выравниваются входные емкости в обоих положениях, иначе щуп-делитель, подключенный ко входу осциллографа и скомпенсированный в положении 1х, окажется раскомпенсированным в положении 100х.
Like the eyes of a cat in the black and blue...
Собутыльник Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 2879
Зарегистрирован: Ср дек 04, 2013 14:37:35
Откуда: Санкт Петербург

Сообщение ВикторС »

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=3972087#p3972087"]С год назад я приводил здесь свою схему входного аттенюатора. Повторю.[/uquote]

El-Eng,
Недавно обсуждали целесообразность замены С5 на конденсатор 65% ёмкости от заявленной , зашунтированный цепочкой из второго такого же конденсатора, последовательно с подстроечным резистором 100 - 200 Ом. Предположили, что это поможет выравнивать АЧХ на верхнем краю диапазона.
Что Вы об этом думаете?
С уважением, ВикторС.
Контактная информация:
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3782
Зарегистрирован: Чт янв 26, 2012 14:44:34

Сообщение El-Eng »

По моему мнению, такую коррекцию нужно применять с осторожностью и только там, где она действительно оправдана, например, для компенсации паразитных импедансов или в случае, когда входная емкость заметно зависит от частоты. Дело тут в том, что коррекция с последовательной RC-цепочкой вносит дополнительный ноль в АЧХ и этот ноль должен точно совпадать с компенсируемым полюсом, иначе, при близком расположении (но не совпадении) нуля и полюса АЧХ выглядит приемлемой, а переходный процесс затягивается: сначала достаточно быстрый переход, а потом медленное приближение к конечному значению. В общем, такое решение потребует тщательной настройки, которая не всегда оправдана: для наблюдения импульсов, например, лучше иметь АЧХ, соответствующую фильтру первого порядка, чем вдвое более широкую полосу и непонятно чему соответствующую АЧХ.
Like the eyes of a cat in the black and blue...
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Немного проясню ситуацию, ибо имеет место явное взимное недопонимание.
Во-первых, полезность введения RC-цепочек в нижнее плечо частотно-компенсированного делителя 100:1 - это никакое не предполоение, а скорее факт. У меня очень хорошо наблюдался этот эффект что в предыдущей самоделке, что в текущей. Подозреваю, что все это очень зависит от типа деталей, топологии платы, земли итд, но факт остается фактом - только так удавалось выровнять АЧХ делителя, до этого имевшую неустранимый завал на ВЧ. Кстати, схемы как С-65, так и С1-85, обсудаемая в книге 1991 г по ссылке Виктора, подтверждают полезность такого подхода.
El-Eng писал(а):По моему мнению, такую коррекцию нужно применять с осторожностью и только там, где она действительно оправдана, например, для компенсации паразитных импедансов или в случае, когда входная емкость заметно зависит от частоты. Дело тут в том, что коррекция с последовательной RC-цепочкой вносит дополнительный ноль в АЧХ и этот ноль должен точно совпадать с компенсируемым полюсом, иначе, при близком расположении (но не совпадении) нуля и полюса АЧХ выглядит приемлемой, а переходный процесс затягивается: сначала достаточно быстрый переход, а потом медленное приближение к конечному значению. В общем, такое решение потребует тщательной настройки, которая не всегда оправдана: для наблюдения импульсов, например, лучше иметь АЧХ, соответствующую фильтру первого порядка, чем вдвое более широкую полосу и непонятно чему соответствующую АЧХ.
Это более-менее понятно (хотя и не совсем). Но речь идет не об оптимальной АЧХ тракта в целом, а только о том, чтобы она была идентична ( с поправкой на коэффициент деления) в режимах как 1:1, так и 100:1. Или иначе - чтобы коэффициент передачи делителя был строго равен 0.01 во всем диапазоне частот, причем крайне желательно - не только от нуля до граничной (-3dB) частоты прибора, но и как минимум и в 2 раза выше.
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3782
Зарегистрирован: Чт янв 26, 2012 14:44:34

Сообщение El-Eng »

Да никто и не говорит о бесполезности, просто IMHO этой ситуации надо стараться избегать. Сейчас доступно многое из того, что раньше и не снилось: транзисторы с граничной полосой в гигагерцы по 100 рублей за десяток, микросхемы с характеристиками, близкими по тем меркам к идеальным, бесплатные программы моделирования и т.д. А что касается схем отечественных осциллографов, то меня упорно преследует мысль о том, что разрабатывались они путем копирования буржуйских схем и последующего навешивания методом "тык" костылей, чтобы добиться приемлемой работы и повторяемости на отечественных компонентах.
Like the eyes of a cat in the black and blue...
Собутыльник Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 2879
Зарегистрирован: Ср дек 04, 2013 14:37:35
Откуда: Санкт Петербург

Сообщение ВикторС »

По прежнему интересен продавец настоящих "токовых" ОУ, быстрых как AD8009. Последние, купленные на Али, оказались перемаркированными сдвоенными оу типа LM358 :kill:
Вот такие быстрые ОУ и логические элементы типа 74HC/ 74AC располагают к разработке "своей" схемы. При использовании "подножных" деталей, лучше собирать по проверенным схемам, хоть советским - быстрее и разочарований меньше.
Для примера - первый каскад УВО С1-71 (100 Мгц) - это половинка CFA ОУ, вернее, его предок. И 100МГц они получают, при тм, что чувствительность тракта задаётся переключением коэффициента усиления первого каскада - есть изрядный запас. :solder:
С уважением, ВикторС.
Контактная информация:
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

ВикторС писал(а):По прежнему интересен продавец настоящих "токовых" ОУ, быстрых как AD8009. Последние, купленные на Али, оказались перемаркированными сдвоенными оу типа LM358
Не сочтите за рекламу, но я 80-90% всех компонентов покупаю на radel.ru
Вот, например, AD8009 - http://radel.ru/shop/products/view/3688961
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3782
Зарегистрирован: Чт янв 26, 2012 14:44:34

Сообщение El-Eng »

ВикторС писал(а):Последние, купленные на Али, оказались перемаркированными сдвоенными оу типа LM358
Мда, Али - это лотерея. У меня, правда, получилось наоборот. Купленные в известной российской компании AD8129 оказались, судя по характеристикам, перемаркированными AD8130, а вот купленные на Али - настоящими.
Like the eyes of a cat in the black and blue...
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Раз уж речь зашла о современных компонентах, тем более AD. Читал на многих форумах, что вроде бы на сайте AD есть информация о ценах самой фирмы на свои изделия. Понятное дело, что цена у наших продавцов не может быть меньше фирменной, а должна быть больше. Посему все то, что продается по ценам ниже указанной - почти 100% левак. И его параметры известны лишь тому, кто его производит.

Кстати, очень показательно, что часто на один и тот же компонент на том же radel.ru есть очень разные цены. Причем весьма часто бывает так, что у дорогих деталей в поле производитель прямо написано - Analog Devices, а у более дешевых - не написано ничего или что-то невнятное. Выводы, думаю, достаточно ясны.
Также, судя по всему, существуют типы деталей, в которых доля левака особенно велика. Знаю точно, что к таковым относятся транзисторы RD16 - это специализированные полевики для ВЧ-усилителей, широко применяемые в передающей аппаратуре заводского изготовления и популярные у самодельщиков. Производятся фирмой Mitsubishi по довольно немаленькой (но более чем приемлемой для своего класса и параметров) цене и очень активно подделываются китайцами. Поделок так много, что купить нормальные RD16 в свое время было целой проблемой.
Вероятно, что с AD8009, которые также стоят не очень мало и на которые есть устойчивый спрос, ситуация аналогичная.
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Собутыльник Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 2879
Зарегистрирован: Ср дек 04, 2013 14:37:35
Откуда: Санкт Петербург

Сообщение ВикторС »

Вот эти - uA733 - NE592 (К174УВ5) - скорее всего имеют характеристики, близкие к исходным, широко доступны, и стоят изрядно мало. Их и в первый каскад УВО и в усилитель синхроимпульсов / селектор полярности СИ сделать можно.

http://radel.ru/shop/products/view/852808

Вот пример входного узла осциллографа с первым каскадом УВО на uA733 и интересным конвертором импеданса - посмотрите - ОУ включён напрямую, без делителей напряжения, на затвор входного ПТ Q102, ЗА защитной цепочкой С104, R113, Q101 и к эмиттеру выходного ЭП. Применены два ЭП подряд, на PNP и NPN транзисторах, для компенсации температурного дрейфа, а входной ПТ Q102 нагружен управляемым источником тока Q103. Как сейчас принято, можно оставить один входной высокоимпедансный делитель 100:1 и шесть ступеней низкоимпедансного делителя, как это сделано в С1-131.
Изображение

Если не лень подбирать пару полевиков или есть КПС104Г, можно дополнительно упростить преобразователь импеданса.
Изображение
С уважением, ВикторС.
Контактная информация:
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Итак, два часа монтажа и почти все готово к пробному запуску УВО. Пока, к сожалению, нет подстроечных конденсаторов 4/20 пФ (есть много 6/30, но боюсь, это будет не лучший вариант), но для пробного запуска это не помешает. Почти все элементы распаяны, получилось красиво и компактно.
Изображение
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Ответить

Вернуться в «Измерения»