В качестве лирического вступления...
Как известно, лучшее - враг хорошего. А также аппетит приходит во время еды. А осциллографы в качестве поделок - просто неиссякаемый источник инициаторов перфекционизма. Ибо АЧХ и ПХ можно оптимизировать бесконечно. А так как она зависит буквально от всего - начиная от щупа (который сам вещь в себе), положения аттенюатора, степени прогрева прибора итд, а регулируется сразу многими, нелинейно зависящими друг от друга элементами, то поле деятельности открывается почти бескрайнее. Ну а если есть еще два канала, которые обязательно будут неодинаковыми, то все это множится на попытки как-то обеспечить эту одинаковость или хотя бы приблизиться к ней. Все это хорошо до некоторого предела, и тут самое самое главное вовремя остановиться в этом процессе, ибо с какого-то момента КПД процесса становится близким к нулю, а порой даже отрицательным. Особенно если учесть возможность потратить это время на что-то более продуктивное.
Ну а терерь - по делу.
К чему все это? Просто сделав новый прибор и придирчиво сравнив его со старым двухканальником, я убедился в явном несовершенстве последнего. Основные претензии были следующие. Первое - слишком широкий луч, и особенно - на пределах в 2 и 200 мВ/дел, где высокочувствительный УВО работает с максимальным усилением. На новом приборе, где нет 2 мв/дел, а есть только 5, луч очень узкий и, самое главное - резкий, с четкими краями. Что в сочетании с более приятным цветом (вилимо, трубка такая попалась), делает картинку гораздо лучше на взгляд.
Второе - честно говоря, не нравилась ПХ, и особенно - ее различие по каналам. Понятное дело, проявлялось все это только на очень скоросных сигналах, но как-то резало глаз.
Ну третье - имелись явные (впрочем - вряд ли превосходящие 2-3%) искажения относительно низкочастотных менадров, что говорило о том, что частотная коррекция в НЧ-области выполнена плохо. Впрочем, ее по сути там не было - лишь одна RC-цепочка.
Время сейчас предзимнее, все летние дела ушли ушли в прошлое, поэтому в который раз позанимался от души, по возможности с расстановкой и толком. Как ни странно, ничего не спалил, анодным напряжением по рукам не получил, что уже достижения.
По примеру нового прибора пришлось ввести своебразный "эквалайзер" в выходной каскад предварительного УВО. И долго и тщательно подбирать номиналы конденсаторов, чтобы точно компенсировать небольшую кривизну полок менндров на частотах 10-100 Кгц, а заодно поправить ситуацию на высоких частотах. Удивительно, но удалось победить очень неприятный эффект, когда получалось невозможно было достичь должной АЧХ по синусу, не создав либо очень некрасивого второго горба после первоначального выброса, либо глубокой впадины за ним. Также вышло сделать неплохую ПХ с приемлемым выбросом с завалом по -3dB в районе 52-55 Мгц. Почти убежден, что подобные цепи - это обязательный атрибут любого УВО.
Чтобы как-то разместить все это, не прибегая к колхозу, спаял мини-платку с частью детaлей.
Далее. Путем коммутации выходов-выходов выходного УВО вяснилось, что вид ПХ в части скорости затухания колебаний и характера этого процесса как-то волшебным образом зависит от того, с каким плечом
предварительного УВО какая пластина трубки связана (!). Причем от того, какое плечо выходного УВО задействовано для этого, было почти неважно. Т.е. можно было просто перекоммутировать вход и выход оконечника и получить почти тот же результат. Самое обидное, что почти идеальная ПХ без лишних звонов и ям после выброса получалась тогда, когда полярность сигнала на трубке была обратной нужной. Учитывая, что ЭЛТ у меня расположена на втором этаже всей конструкции, а весь УВО - на первом и разделены толстым алюминиевым экраном, природа этого эффекта осталась непонятной. Чуть-чуть помогло перекладывание проводов, идущих с выхода УВО на трубку.. Также было найдено, что в канале 1 почему-то появляются довольно ощутимые и некрасивые волны полсе фронта, но только в случае, если нижняя крышка корпуса закрыта.. К счастью, этот эффект удалось полностью подавить заземлением радиаторов выходных транзисторов (помнится, я экспериментировал с этим и ранее, но в итоге почему-то отказался). Разумеется, АЧХ чуть-то потстрадала из-за этого (все-таки, дополнительная емкость), но в пределах возможной компенсации.
Немного помогло также перераспределение усиления на ВЧ - убрал дополнительные цепи коррекции в оконечном УВО, добавил коррекции в предварительном, долго-долго искал оптимум и нашел. Заодно и ПХ с АЧХ явно улучшились - а то изначально была какая-то неустранимая полка в районе 30 Мгц, когда усиление, снизившись немного по сравнению с НЧ, долго остается на одном уровне. Вероятно, для исследования синусоидальных ссигналов это и неплохо, но на ПХ это влияет сильно. Впрочем, что только на нее не влияет!
Долго-долго возился с шириной луча и понял вот что. Увы, но основная вина в этом - не ЭЛТ и ее питание. Вероятно, за время трубка немного подсела, однако при закорачивании сигнальной линии между предварительным и выходным УВО прекрасно видно, что луч становится тоньше и, самое главное, с более резкими краями, что особенно заметно на большой яркости. Особенно хорошо это проявляется на пределах 2 и 200 мВ/дел, где помимо раширения луча из-за ВЧ-шума есть довольно ощутимая сетевая наводка.
Пробовал убрать ее - все тщетно. Различные конденсаторы вплоть до 10000 мКф на шины питания, запитка УВО от независимого источника - ничего не помогало от слова совсем. Также рискнул подключить Осу103 в режиме спектроанализатора прямо к одной из пластин трубки (!), надеясь увидеть там СВЧ-возбуд. Но увы - возбуда не было. А в режиме накопления удалось увидеть, что там присутствует лишь широкополосный шум, спектр которого примерно повторяет АЧХ прибора и простирается как минимум до 70 Мгц. Причем закорачивание входа оконечника полностью убирает его, а включение предела 2 мв/дел, где входной конвертор импеданса подключается напрямую, без аттенюатора, добавляет лишние 2-3 dB по всей полосе, что, собственно, и видно по расширению луча.
Ради интереса пробовал даже менять входные транзистора с КТ368 на малошумящие КТ399 (по крйней мере в УВЧ приемников КВ-диапазона это дает эффект - проверено лично). По приборам вроде бы шум чуть уменьшлся (но это не точно, в любом случае речь идет о процентах), но визуально - нет.
В общем, вывод такой - наверное, полоса в 50 Мгц и более и 2 мВ/дел - вряд ли разумное сочетание. Недаром ведь 100 Мгц-аппараты имеют минимум 5 мв/дел. А СВЧ - вообще только 10 мв. И это явно не потому, что больше усиление сделать не могут..
К сожалению, переделать этот прибор на минимальный предел 5 мВ/дел просто не получится. Помимо уменьшения усиления и перепайки низкоомного аттенюатора (а он, зараза, на СМД!), будут проблемы с входным конвертором. Он и так работает на пределе своего динамического диапазона, и сигнал в 2.5 раза больше не потянет никак. Поэтому оставлю все как есть.
Блин, написал длинное сообщение с 15 картинками, а браузер сказал "Опаньки!"... И все пропало.
Добавлено after 1 hour 25 minutes 33 seconds:
Попытка номер два.
Итак, вот что мы видим на синусе 50 Мгц. На входе амплитуда 500 мВ, как и во всех последующих случаях (контроль - по осциллографу Осы)
Как видно, нужные 3.5 клетки размаха (-3dB) есть. Что уже очень хорошо. Причем усиление несколько зависит от того, какой канал включен источником синхры. Тот, который включен, почему-то несколько увеличивает размах, а другой при этом уменьшает. Но уже на 30 Мгц этот эффект полностю сходит на нет.
Совместим картинки по вертикали:
И увидим, что разница в каналах составляет где-то 1.5-2 нс. Канал 2, который присоединен к последнему каскаду предварительного УВО проводами по 10 см, запаздывает.. Подстройкой коррекции это время можно уменьшить раза в два, но - только ценой разбега АЧХ и ПХ с первым каналом. Увы.
30 Мгц:
Тут ошибка в амплитуде чуть превышает 10% (собственно, примерно так и должно быть по Гауссу). И разница между каналами небольшая.
20 Мгц:
Ошибка процентов в 5 и оба канала уже практически идентичны.
Добавлено after 8 minutes 12 seconds:
Далее посмотрим что у нас вышло с меандром.
Начнем с 1 Кгц, которыя раньше мне никак не удавалось выпрямить - то полка наклонная, то задир вверх после фронта (соответственно - подъем АЧХ на ВЧ), то наоборот, то еще что-то. Конечно, все это не превышало пары-тройки процентов, но сильно резало глаз, особенно в процессе компенсации щупов. Сейчас же вот что:
10 Кгц:
100 Кгц:
Все-таки, "эквалайзер" ,был не зря!
1 Мгц:
Тут уже видна кривизна в одном из каналов.
Наконец, 10 Мгц. Надо учитывать, что источник сигнала (Оса) сама дает выброс в 10%, колебания за ним и фронт всего в 6 нс, так что это - не истинная ПХ тракта. Тем не менее, к концу полки колебания полностью прекращаются, чего не было раньше.
Видна небольшая разница в переходном процессе. Но увы, меньше сделать ее не выходит никак. Разве что чисто визуально, да и то ценой разбега АЧХ на ВЧ.
Добавлено after 9 minutes 5 seconds:
Ну и наконец, тест скоростным меандром со времнем нарастания чуть больше 1 нс.
На мой взгляд, неплохо. Увы, но из-за тонких различий в каналах то есть и разница - в одном из каналов широкая впадина за выбросом, в другом - небольшие колебания.
ТО же самое на 200 мВ/дел:
Похоже, тут все более идентично. Видимо, виноват аттенюатор.
Вот меандр в 20 Мгц:
Ну, и наконец, осцилограммы сигналов на входе триггера 74АС74, включенного делителем на 2, и на его выходе. Частоты - 11 и 5.5 Мгц соотвественно. Входной сигнал формируется неким кварцевым генераторм на полевом транзисторе и не содержит крутых фронтов:
Не знаю почему, но выбросы на фонтах у 74АС74 видны и на Осе. Скорее всего, они там и вправду в каком-то виде есть. Так что это не только ПХ прибора.
Вот такие вот результаты.
Добавлено after 1 hour 5 minutes 35 seconds:
Кстати, все-таки реконструировал схему своего Ходена-9250. Номиналы конденсаторов неизвестны, но то, что на выходе есть индуктивность, это почти однозначно. По крайней мере этот элемент имеет почти нулевое сопротивление. Вот что у меня получается:
Не обращайте внимание на емкость подстроечника - это просто так получилось из-за копипастинга.
)))
