Коллеги привет.
Вот давно обещанный отчёт по моим изысканиям, связанным со строительством входного буфера - усилителя для УВО, который предполагается поставить между входным, высокоимпедансным делителем 1:100 и низкоимпедансным делителем на 6 положений (как в С1-131, С1-124),
Входной буфер С1-131
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... %D1%86.jpg
Входной буфер С1-124
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... %D1%82.jpg
в надежде получить 12 ступеней деления - 10мВ/дел-50В/дел, используя галетный переключатель 2Н12П. Первая галета управляет парой реле, включающих и отключающих высокоимпедансный делитель, а на вторую галету, отнесённую от первой, на расстояние монтажа деталей буфера - усилителя напаян низкоимпедансный делитель.
Мы помним, что классическая схема входного буфера (преобразователя импеданса ) УВО, состоит из 4х транзисторов - два - в истоковых повторителях и два в следующих за ними, эмиттерных повторителях, как в С1-118.
Входной буфер С1-118
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... %D1%86.jpg
Мне показалось интересным, собрать входной буфер не на четырёх, а на пяти транзисторах, и за счёт этого, добавить буферу свойства усилителя. За основу была взята схема ОУ с токовой обратной связью и схема двухтранзисторного усилителя с общей ООС, широко используемая во входных каскадах осциллографов, включая широкополосные (с1-71 - 100МГц)
и описанная здесь (рис.5.25)
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... %D0%A1.jpg
Схема буфера - усилителя (простой вариант)
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... %D0%A3.jpg
На транзисторах Т1-Т2 собран непосредственно входной буфер, который я оттестировал в опытах по повышению термостабильности УВО С1-94. Сигнал снимается не с истока, а с низкоомного резистора в цепи стока, и подаётся на базу PNP транзистора (КТ326), включённого по типовой схеме двухкаскадного усилителя с ООС, используемого, например, в первом каскаде УВО С1-71 (100МГц). задача сдвига уровня выходного сигнала, до 0В на выходе усилителя, решена не включением стабилитрона в эмиттер транзистора PNP (Т3), а применением пары диодов разделения потенциала Д4, Д5 и двухтактным эмиттерным повторителем на Т4,Т5 (КТ315, КТ361). ООС, задающая усиление, содержит резисторы R6, R7. Коэффициент усиления рассчитывается по формуле Кус=(R7/R6)+1. Увеличение ёмкости С2 увеличивает усиление на ВЧ, увеличение С3 СНИЖАЕТ усиление на ВЧ. Во всех опытах, конденсаторы С2 и С3 не используются. Диоды Д1-Д3, в базе источника тока Т2, обеспечивают стабилизацию напряжения постоянного тока (нуля) при изменении температуры. Опыты показали, что в схеме могут использоваться практически любые полевые и биполярнце транзисторы, подходящей проводимости. При этом, применение высокочастотного КТ363, в качестве Т3, и / или пары КТ368+КТ363 в качестве Т4, Т5 не приводит к увеличению усиления на ВЧ. В то же время, самые худшие показатели по широкополосности каскада, были получены с советскими полевиками КП303 и КП307 (чуть лучше). Наилучшие результаты показали купленные на Алиэкспресс BF245, MPF102 и, самое удивительное - 2SK117 - используемые в осциллографах с ЭЛТ последних лет, только в коммутаторах цепей БР.
Подстройка нулевого выходного напряжения буфера, при смене типа полевика,Т1, производится подстройкой резистора R4. И всё.
Тестовый генератор на 74HC132 и 74HC14
(схема на рисунке по ссылке)
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... 74HC14.jpg
формирует меандр частотой 3,5МГц и иглы длительностью 100, 10 и ок 3нС (предел для используемых инверторов). Рассматриваемый буфер воспроизводит иглы положительной и отрицательной полярности с равной амплитудой, без искажения формы и звона.
Также был проведён эксперимент, по замене коллекторного резистора R8, на источник тока на транзисторе NPN. Визуально, отображение тестовых сигналов, включая иглы, не изменилось, потому я вернулся к использованию резистора, как коллекторной нагрузки Т3, в этом и следующих опытах.
Так же был проведён ряд опытов по оснащению рассматриваемого буфера - усилителя узлом стабилизации выходного напряжения на ОУ. Всего проверено шесть вариантов включения ОУ в схему буфера - усилителя. Наиболее перспективными оказались варианты 4 - 6.
(схемы по ссылке).
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... %A2315.jpg
Вариант 4 собран по мотивам входного буфера Rigol DS1054.
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... 1052_1.jpg
Требует применения разделительного конденсатора в цепи затвора между входным делителем 680+330*КОм и резистором 3М, задающим потенциал затвора. Делитель ООС ОУ я поставил с номиналами 6,8+3,3*КОм (в 100 раз меньше чем у делителя, подключённого к не инвертирующему входу ОУ). Так сделано, чтобы транзисторы выходного повторителя ОУ работали с каким то ощутимым током. Температурную стабильность, во всех случаях я проверял, нагревая всю схему феном до 60 - 70 градусов. Тепмературу контролировал пирометром. На выходе ОУ (выв 6) напряжение колеблется (именно колеблется), в районе 0,2В при росте температуры, при этом, напряжение на выходе буфера остаётся неизменным (картинка не уплывает).
Вариант 5 так же работает отлично. Разделительный конденсатор, в цепи затвора не нужен, а стабилизатор тока на транзисторе Т2, можно заменить на резистор около 10КОм без видимых изменений в работе, как в части частотных свойств так и по режимам постоянного тока. Использовать схему по Вар.5 я не стал потому что меня несколько смутило подключение к затвору Т1, выхода ОУ, хоть и через конденсатор 100пФ, последовательно с резистором 3М. Мне представляется, что эта цепочка может изменять входной импеданс (1МОм) буфера - усилителя, в каких то условиях.
Вариант 6 собран по мотивам буфера С1-166
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... %D1%86.jpg
с добавлением защитного диода между входами ОУ и конденсатора 1000пФв обратной связи с выхода на инвертирующий вход ОУ, как это сделано во многих входных буферах импортных осциллографов (GOS-620, CQ5010 и др).
GOS-620 -
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... 2-6800.PDF
CQ5010 -
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... _page2.jpg
В установившемся режиме, на выходе ОУ ок 0В. При нагреве буфера, напряжение на выходе ОУ падает с 0В до -11В, а выходное напряжение и положение изображения, остаётся постоянным. Вариант 6 интересен тем, что ОУ можно добавить или убрать, заземлив R5 и заменив R6 на диоды термостабилизации (как в первой схеме), упрощая или усложняя схему входного буфера в зависимости от желаемой сложности собираемого осциллографа.
Как было сказано выше, к выходу рассматриваемого буфера усилителя, предполагается подключение низкоимпедансного делителя по схеме С1-131, С1-124, а уже за ним можно ставить предвыходной и выходной каскады, собранные по схеме известного всем ОСУ-10,
ОСУ-10 -
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... osu10a.jpg
нагруженного низко чувствительной ЭЛТ типа 8ЛО29И. Буде теперь у нас в вертикальном тракт, не два усилительных каскада, а три, мы можем увеличить усиление УВО, в целом, распределяя его по трём каскадам, сохраняя, по возможности, рабочую полосу. Для самодельного осциллографа с низко чувствительной ЭЛТ, каскады УВО (всего их два) применённые в ОСУ-10 представляют интерес по двум причинам. Первый каскад, со стороны входа, представляет собой каскодный усилитель, свободный от эффекта Миллера и позволяющий не ставить эмиттерный повторитель после низкоимпедансного делителя. Второй, выходной, каскад собран по схеме соединения каскадов с последовательной и параллельной обратной связью,
(описание по ссылке)
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... %D0%A1.jpg
включая динамическую нагрузку для снижения рассеиваемой, каскадом, мощности, что особенно актуально при работы с низко чувствительными ЭЛТ, требующими высокого напряжения на отклоняющих пластинах.
Рассматриваемый вариант построения УВО представляется интересным с точки зрения унификации для работы с низко чувствительными ЭЛТ (8ЛО29И итп) и и высоко чувствительными ЭЛТ (8ЛО6и итп).Для перехода от одной трубки к другой, достаточно снизить коэфициент усиления входного буфера до 1-2 единиц или пересобрать его по типовой схеме преобразователя импеданса, как например в осциллографе HC-5502
(Схема по ссылке)
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... HC5502.jpg
Обратите внимание - в буфере применён каскад из двух, включённых последовательно, эмиттерных повторителей, на транзисторах PNP и NPN. Эта пара взаимно компенсирует тепловой дрейф каждого ЭП в отдельности. Так же, на входе, применена сборка из двух полевых транзисторов, образующая термостабильный истоковый повторителю. И всё это охвачено ООС по постоянному току на ОУ. Я собирал эту схему ранее и получил исключительную стабильность параметров и повторяемость схемы с практически любыми, подходящими по параметрам, деталями, включая КТ315 КТ361 в качестве выходных ЭП и ОУ типа 741 в качестве стабилизатора нуля на выходе.
С уважением, ВикторС.
