Осциллограф на ЭЛТ своими руками.

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

При поддержке компании ПРИСТ


Ответить
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Если я правильно понял, о чем речь, то эти волны - следствие наличия в ачх как минимум одного горба. Частота этих волн будет соответствовать частоте максимума этого горба, амплитуда примерно пропорциональна его высоте, а скорость затухания пропорциональна его ширине. Т. Е происходит нечто подобное ударному возбуждению резонансной системы, которая дает отклик на своей резонансной частоте и "звенит" тем дольше, чем больше ее добротность.

Добавлено after 3 minutes 1 second:
А можно показать картинки с с1--137? Что служило источником меандра и как подавался сигнал на вход? Просто странно, что ачх плоская до 30 мгц, и нет выбросов.. Очень странно
"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 »

Думаю, всем тем, кто строит или настраивает тракты осциллографов, будет очень любопытно то, что мне не далее как вчера удалось выяснить. Итак, если кто помнит, в предыдущем аппарате у меня были поначалу неизлечимые проблемы с входной частью. АЧХ в НЧ-области (звуковые или чуть более высокие частоты) зависела от того, как мы подаем сигнал - напрямую или через щуп 10:1, причем было видно, что компенсация последнего не исправляет ситуацию, ибо в основном влияет на АЧХ на более низких частотах. Дело в итоге оказалось в паразитных утечках на плате (очевидно, из-за примененного флюса ЛТИ-120, в состав которого входят аммониевые соли, являющиеся, очевидно, электролитами).
Промывка и последующая сушка проблему решили, но осталась еще одна, весьма схожая - в режиме 100:1 АЧХ тоже кривилась, причем тоже на частотах до 100 КГц, что вызывало весьма характерные искажения меандра на частотах в десятки килогерц. Причем это тоже не лечилось штатными подстроечниками, так как было видно, что они действуют несколько в иной частотной области. В итоге было найдено, что увеличение С10 и С11 (с изначальных 100 пФ) несколько уменьшает этот эффект, а так как других идей на тот моменты не было, было решено оставить, как есть. Благо на ВЧ все это практически не влияет.

И вот позавчера я обнаружил, что импульсы некоторых частот на том приборе, особенно в режиме 100:1 все -таки сильно режут глаз. Особенно по сравнению с новым девайсом, где благодаря более развитой схемотехнике и наличию компенсационых цепочек для разных диапазон, удалось добиться практически идеальной картинки. Отдавая себе отчет, что, по большому счету, все это уже перфекционизм, было решено и прежний аппарат довести до ума.


Что было сделано. Прежде всего, были добавлены новые RC-цепочки в последний каскад предварительного УВО.. Теперь я уже знал, как все это регулировать, поэтому очень скоро удалось добиться того, что на всех пределах в режиме вхjдного аттенюатора 1:1 мендры в 1 Кгц, 10, 100 и 1000 Кгц стали отображаться практически без видимых искажений в виде наклона полок, впадин полсе фронта итд. Но при переходе на 200 мВ/дел, где уже включается высокоомный аттенюатор 100:1, все это портилось, что особенно бросалось в глаза на 100 КГц, да еще когда развертку поставишь помедленнее. Я многое перепробовал, но эффект не пропадал, пока... случайно не коснулся пальцем точки, соединяющей резисторы R4 и R5. Удивительно, но при этом паразитный эффект возрос в несколько раз и тут же стала ясна его природа - емкости той семимиллиметровой дорожки на плате, что соединяет эти резисторы, на землю хватало для того, что образовывался паразитный RC-фильтр, искажения которого уже ничем не компенсировались!
Быстро выпаяв эти резисторы и заменив их на один, спаянный из двух СМД и смонтированный навесом (благо плата позволяет), удалось полностью побороть этот эффект. А заодно уменьшив С10 и С11, удалось добиться почти идеальной АЧХ до 100 Мгц, чего раньше не было, так как в районе 80 Мгц был глубокий провал, который теперь если и есть, то сместился далеко за 100 Мгц.

Вот такие вот чудеса и тонкости в этой простой схеме.
Изображение
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Реклама
Собутыльник Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 2879
Зарегистрирован: Ср дек 04, 2013 14:37:35
Откуда: Санкт Петербург

Сообщение ВикторС »

:shock:
О адский ад какой! Это просто чудесное стечение обстоятельств, что удалось выявит такой дефект. Теперь я пробую переосмыслить нюансы монтажа деталей делителей прямо на галетных переключателях и пропуск сигнала над платой, по выделенной сигнальной шине, к которой подпаиваются выводы деталей, входящих в плату своими "холодными" выводами. Так сделана подача сигнала на затвор входного повторителя УВО С1-73 - затвор, два защитных диода и RC цепочка защиты от перенапряжения, соединены не в плате, а на керамической стойке. в 5-мегагерцовом осциллографе, такое решение направлено на устранение утечек и дрейфа луча, как мне кажется, а если посмотреть со стороны ВЧ сигнала - паразитные ёмкости этого узла гораздо ниже, чем в варианте, когда все эти выводы собраны на пятаке печатной платы.
С уважением, ВикторС.
Контактная информация:
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Виктор, я сам рад. Просто мне стало дико интересно - почему так? И как сделать так, чтобы этого не было? Причем не на ВЧ, где все труднопредсказуемо и непросчитываемо, а на частотах не сильно далеких от постоянного тока. Была мысль, что дело в резонансе, с участием катушки реле, но потом стало ясно, что она не причем.

А ларчик просто открывался. Соединил два высокоомных резистора паровозиком из-за того, что одного на нужный номинал нет, и получил RC-фильтр. Увы, но в таких специфических цепях, где сопротивления очень высокие, любая доля пикофарады не там, где надо, does matter.

Понятно, почему в новом приборе такого нет. Там все изначально на СМД и дорожка между резисторами всего в пару миллиметров и тоньше.

Добавлено after 2 minutes 20 seconds:
А вообще, лучше все-таки ставить в аттенюаторе по одному прецизионному резистору, а не городить огород из того, что есть. Благо купить нужные номиналы, вроде бы можно и относительно недорого.
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Собутыльник Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 2879
Зарегистрирован: Ср дек 04, 2013 14:37:35
Откуда: Санкт Петербург

Сообщение ВикторС »

Валентин,
Я настроен на максимальную экономию по деньгам, как на инженерную задачу. Иначе, радиолюбительский осциллограф начинает конкурировать по цене с хорошим советским, или современным импортным. Сейчас придумал, как собрать весь БР, с задержкой развёртки, на одной микросхеме (6 инверторов ТШ) и десяток транзисторов. Микросхемы 74HC14 пришли неделю назад. До сих пор проверить их не успел - то работа то домашние дела.
При разводке ПП, стараюсь выводные детали, соединять "на воздухе", где возможно - если два резистора включены последовательно - ствалю, под пару два пятака, с расстоянием в 2,54мм, по сетке, ставлю оба резистора вертикально и спаиваю верхние выводы резисторов, загнув их встречно. И место, на плате, экономится, и менять детали, при настройке, проще.
С уважением, ВикторС.
Контактная информация:
Реклама
Сверлит текстолит когтями
Аватара пользователя
Сообщения: 1128
Зарегистрирован: Сб сен 07, 2019 20:13:34

Сообщение add.ocean »

А можно показать картинки с с1--137? Что служило источником меандра и как подавался сигнал на вход?

источник меандра: 1 инвертор-триггер Шмидта 74АС... (1 из 6). на вход инвертора подаю синус с генератора. выход подключаю ко входу осциллов 1Мом (напрямую в разъем осцилла)

Итак, большое меандровое тестирование!
С1-137, а также С1-131 с новой ЛЗ от С1-64 (или 65, не знаю) приятно удивляют (для бытовых аппаратов). Однако у них и продвинутые схемы - всюду Гильберты. С1-93 - образец идеально Гауссовой АЧХ (он до 15 МГц, хотя мне кажется, скорее до 10).

Тек2465В
Изображение

С1-93
Изображение

С1-137 (40нс/клетка, все остальные ниже - 50нс/клетка)
Изображение

С1-131 (уже новая ЛЗ!)
Изображение


С1-118А (1-й)
новая ЛЗ, перекоррекция
Изображение

новая ЛЗ, родная коррекция (вернулся к этому, именно этот 1 канал выглядит отлично)
Изображение


С1-118А (2-й)
старая ЛЗ, перекоррекция
Изображение

новая ЛЗ, перекоррекция
Изображение

новая ЛЗ, родная коррекция (вернулся к этому, остальные 3 канала выглядят вот так, буду думать еще)
Изображение

В последний момент я вернул в С1-118А коррекцию как было, т.к. колебания не нравились.
Я помню, что делал перекоррекцию еще со старыми ЛЗ. Удивлен, что сейчас с родной коррекцией 1 канал из 4-х оказался хорош, остальные 3 канала 118А как будто 10МГц. В предварительных УВО до ЛЗ (каждый для своего канала) нет никаких явных частотнозависимых элментов, нет конденсаторов коррекции. Платы одинаковые. Что тогда разное? токи каскадов? Буду еще думать, в чем разница и как сделать хорошо.

Нужно просто научиттся соотносить АЧХ и вид меандра. Тогда и настройка пойдет быстрее. Разберусь с этим.
Последний раз редактировалось add.ocean Вт окт 12, 2021 01:59:30, всего редактировалось 1 раз.
...наверное.
Реклама
Открыл глаза
Аватара пользователя
Сообщения: 43
Зарегистрирован: Чт сен 05, 2019 14:30:14

Сообщение kotsat »

Второй абзац стр78 книги http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... _1991.djvu

Также отсюда https://www.tstu.ru/book/elib/pdf/mg/2006/zaicev1.pdf
"
Так же задержка увеличивается с увеличением частоты подаваемо-го напряжения. Если на проводник подать идеальное, прямоугольное, напряжение , то на выходе сигнал "размывается" , появляется сдвиг фаз. Чем больше частота и тангенс угла потерь, тем силь-нее искажается сигнал."
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Ради интереса снял подобные картинки со своих приборов. Источник меандра - цифровой (скоростной) выход осы103, где стоит формирователь на какой - то трезвольтовой быстрой логике. Амлитуда меандра 3.3 в, 0.5 В/клетку, сигнал подается через штатный щуп. Развертка 20 нс/дел.

Двухканальный прибор прошлого года с полосой в 50 мгц:
Изображение


А вот тоже самое на последней еще недоделанной самоделке на 100 мгц:Изображение
"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 »

Как по мне - так на 100-мегагерцовом, нужно коррекцию ослаблять, в том каскаде, где она наибольшая.
С уважением, ВикторС.
Контактная информация:
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Виктор, возможно. Но тут еще есть эффект, связанный с недостаточной крутизной фронтов источника. А вернее - с недостаточной его нагрузочной способностью. Что приводит к такому вот не очень красивому переходному процессу с двумя почти одинаковыми горбиками. С выходов 74ас картинка получается более правильной
"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 меня, эти волны, на вершине меандра, всегда жутко смущают - непонятно, кто звенит - источник сигнала, проверяемый прибор или осциллограф.
Для получения хорошей нагрузочной сспособности, уже приводили схему генератора на ТШ с буфером из пяти элементов (можно и 6 поставить, с резисорами по 300Ом, на выходе и внешним возбуждением от кварцевого калибратора.)

https://img.radiokot.ru/files/92893/med ... rnqbni.jpg

- выходное сопротивление - 50Ом - можно и согласованный делитель прикрутить.
https://img.radiokot.ru/files/92893/med ... b9ksdr.jpg
С уважением, ВикторС.
Контактная информация:
Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 631
Зарегистрирован: Вс июл 21, 2013 16:24:58
Откуда: Юг Руси.

Сообщение SM898 »

Valentin Gvozdev писал(а):(скоростной) выход осы103, где стоит формирователь на какой - то трезвольтовой быстрой логике. Амлитуда меандра 3.3 в, 0.5 В/клетку,
Valentin Gvozdev писал(а): Но тут еще есть эффект, связанный с недостаточной крутизной фронтов источника. А вернее - с недостаточной его нагрузочной способностью.
Валентин, на цифровом выходе "Осы" стоит 74LVC2G04, которая,
по меньшей мере, раза в полтора, а может и более, быстрая, чем 74АС...
К тому же, там микросхема с 2мя элементами, входы которых запараллелены,
а выходы объединены через резисторы 68 ом. Этим достигается Rвых как раз 50 ом -
Сергей об этом писАл. И выходной ток каждого элемента до 24 мА (а может выдать и 50 мА)
Какая может быть недостаточная нагрузочная способность, если выход 50 ом?..
ВикторС писал(а):уже приводили схему генератора на ТШ с буфером из пяти элементов (можно и 6 поставить, с резисорами по 300Ом, на выходе
Виктор, только не с такими резисторами. На СВЧ (ведь нам нужны импульсы с наносекундными
фронтами) те резистоы уже будут не совсем резисторы. Да и ДИП корпус не очень уже подходит.
Нужен, по крайней мере SOIC, а лучше SOT. И , как написал чуть выше - ТШ на 74АС -
не эталон быстроты.
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Вероятно, я был не совсем прав. И тут нужно некоторое исследование. Для начала - вот осцилограмма с того выхода, снятые штатным осциллографом Осы. 2 нс/клетка. Бледная линия - то, что мы видим на ненагруженном выходе (вернее - он нагружен на 500 Ом пассивного щупа). Светлая линия - то, что получается, если мы дополнительно подсоединяем щуп 10:1 с входной емкостью в районе 15 пФ. В первом случае время нарастания сигнала по 4 средним клеткам составляет 0.76 нс, во втором - 1.25 нс, при это край фронта сильно заваливается.

Насколько я помню, с 74АС искажения при присоединении щупа были несколько иными и край фронта так не заваливался. И, возможно, эти нюансы вкупе с переходными процессами в тракте двольно заментно влияют на то, что мы в итоге видим на экране.

Добавлено after 12 minutes 35 seconds:
add.ocean, картинки, безусловно очень и очень хороши и в целом весьма показательны. Только, как писал выше, меня очень смущает нессотвествие того, что видно на меандре, и ровной АЧХ до 30 Мгц. По моему опыту, такого просто не может быть - при такой гладкой форме импульса АЧХ должна иметь плавный спад начиная от частот, сильно далеких от граничной (а последняя в вашем случае вряд ли сильно выше 30-40 Мгц). Иначе неизбежен довольно сильный выброс из-за слишком резкого спада АЧХ начиная с какого-то момента. Просто много раз наблюдал сам, как можно выкрутить коррекцию УВО по синусу на максимально плоскую АЧХ до как можно до более высокой частоты и радоваться этому, а потом подать крутой меандр и увидеть выбросы процентов на 20 и колебания большой амлитуды вслед за ними
Вложения
1.png
(41.43 КБ) 180 скачиваний
"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 »

[uquote="SM898",url="/forum/viewtopic.php?p=4104813#p4104813"]Виктор, только не с такими резисторами. На СВЧ (ведь нам нужны импульсы с наносекундными
фронтами) те резистоы уже будут не совсем резисторы. Да и ДИП корпус не очень уже подходит.
Нужен, по крайней мере SOIC, а лучше SOT. И , как написал чуть выше - ТШ на 74АС -
не эталон быстроты.[/uquote]

Автор Видео, из которого скриншот, со схемой, заявляет, что время нарастания импульса - 2,5нС, с обычными резисторами. :shock:
С уважением, ВикторС.
Контактная информация:
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Еще немного экспериментов с новым УВО. Как было видно на предыдущей фотографии (https://img.radiokot.ru/files/128981/2n7lt9x0z2.jpg), переходный процесс полсе фронта там был двугорбый. Причем никакими регулировками этот второй горб не убирался. Как и положено, первый выброс хорошо и предсказуемо регулировался шатаными подстроечниками а вот второй стоял на месте, лишь слегка видоизменяясь за счет того, что на него нкладывались "волны" от первого выброса. В определенных положениях можно было добиться, чтобы они накладывались в противофазе и таким образом уменьшить эффект, но все-таки было видно, что источник этого второго горба не в самом УВО, а где-то в ином месте. Да и по форме, если присмотреться, он отличался от того, что можно было ожидать от нормального переходного процесса с затухающими колебаниями.

Оказалось, что виной всему... щуп. Дело в том, что изначально я выделил для нового аппарата новый щуп HP-2100. В отличие от тех, кто используются с прежним прибором, он "необрезанный" - т.е. с родным разъемом и штатной длиной кабеля (в других я слегка укорачивал кабель и ставил новый разъем, так как изначально не хватало диапазона компенсации входной емоксти приборов). Как только я поставил старый щуп, второй горб практически пропал, а после небольшой регулировки УВО , компенсирующей разницу в АЧХ щупов, удалось добиться более-менее правильного переходного процесса без того самого второго горба. При этом время нарастания 3.5-4 нс, на синусе спад на 100 Мгц где-то 2.5 dB и выброс совсем небольшой.

В общем, стало еще более очевидно, что при такой полосе все очень и очень зыбко. .

Вот так теперь выглядит полупериод меандра в 20 Мгц на 5 нс/дел. По моему, на этом стоит остановиться.
Изображение
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Сверлит текстолит когтями
Аватара пользователя
Сообщения: 1128
Зарегистрирован: Сб сен 07, 2019 20:13:34

Сообщение add.ocean »

Valentin Gvozdev,

1. мне кажется, для понимания что может быть а что нет, нам бы помог симулятор. Я ищу такой, но пока не очень успешно. https://www.google.com/search?q=online+ ... +simulator

2. У меня фирменный щуп тектроникс 100МГц 12пФ тоже звенит (сигнал 5 МГц с калибратора осцилла). Возможно что сделать хороший щуп (активный с кабелем 50 Ом) не менее важно.
Вложения
DSC_0459.JPG
(223.54 КБ) 158 скачиваний
...наверное.
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

add.ocean, если вы говорите о возможных и невозможных сочетаниях АЧХ и ПХ, то очень полезно промоделировать ФНЧ разного порядка с разными передаточными функциями (Гаусса, Бесселя, Чебышева итд). При этом очень хорошо видно, что чем круче спад АЧХ полсе грнуичной частоты, тем сильнее получается выброс на ПХ. В фильтр е Гаусса выбросов нет вообще. В Чебывшеве, характеризующимся более-менее равномерной АЧХ в полосе и резким спадом за ней (примерно такую АЧХ мы получаем, настраивая тракт на максимальную равномерность) он максимален.

Сегодня вечером постараюсь выложить скриншоты из той же Filter Solutions - там все будет видно.
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Сверлит текстолит когтями
Аватара пользователя
Сообщения: 1128
Зарегистрирован: Сб сен 07, 2019 20:13:34

Сообщение add.ocean »

ну вот разобрался с коррекцией в С1-118А.
тот экземпляр который в прошлом сообщении был последний на фото (пологий фронт)
теперь показывает вот так (каналы все же немного разные, и кроме того, верх и низ немного разные):
Изображение Изображение

то что было надо - поставить 2 RC цепи коррекции. одна в выходном каскаде перед пластинами, вторая цепь - в выходном каскаде перед ЛЗ. обе цепи между эмиттерами как всегда.
я поставил подстроечные резисторы 100 Ом и подстроечные конденсаторы 50-200 пФ (есть такие)

и вдумчиво двумя руками, двумя отвертками крутил одну потом другую...
все еще не идеально, но для С1-118А - пойдет.

что касается АЧХ. она примерно плоская до 30МГц, но есть колебания может +-1...2 дБ. после 30 колебания сильнее, и заметный завал -3дБ на частоте около 40МГц.
...наверное.
Грызет канифоль
Сообщения: 285
Зарегистрирован: Ср май 31, 2017 20:14:57

Сообщение tofik71 »

add.ocean,в свое время сравнивая схемы с1-94 и с1-94/3,а также сами приборы в живую я пришел к выводу,что производитель разогнал
с1-94 -10мГц до с1-94/3-25мГц за счет применения дополнительной коррекции о которой вы пишите,а также замены кт361 на кт326 и применение в круговую кт325, а так схема УВО с1-94/3 та же,что и с1-94.Ваши эксперименты с коррекцией говорят о том,что в те времена аппаратура проектировалась с запасом,чтобы не париться при настройке,подогнали под ТЗ и все,вперед в розницу и так купят.
Приложенная схема с1-94/3 оставляет желать лучшего,но другой к сожалению нет,однако суть понять можно.

https://img.radiokot.ru/files/124228/2n9k8z7z7z.JPG
Опытный кот
Аватара пользователя
Сообщения: 894
Зарегистрирован: Сб фев 24, 2018 10:11:28
Откуда: Москва

Сообщение Valentin Gvozdev »

Ваши эксперименты с коррекцией говорят о том,что в те времена аппаратура проектировалась с запасом,чтобы не париться при настройке,подогнали под ТЗ и все,вперед в розницу и так купят.
А по другому и быть не может, ИМХО. Особенно если речь идет о приборах невысокого класса с невыдающимися параметрами. Промышленные схемы на то и промышленные, что должны работать сразу при исправных деталях и не требовать сильно кропотливой настройки для достижения заявленных характеристик. В отличие от большинства любительских, которые если и могут работать, то, в лучшем случае, только в авторском исполнении и после тщательного подбора всего и вся.

Ради интереса привожу расчетные АЧХ и ПХ разных типов фильтров. Гаусса, Чебышева, Баттерворта. На мой взгляд, из этих картинок очевидно, почему надо стремиться к Гауссовой АЧХ и почему невозможно совместить ровную АЧХ в полосе и приемлемую ПХ.
Вложения
ФильтрыБ АЧХ и ПХ.pdf
(407.66 КБ) 136 скачиваний
"Простые" конструкции - обычно лишь источник разочарований. (c) RU3AEP
Контактная информация:
Ответить

Вернуться в «Измерения»