Расширение полосы пропускания осциллографа с1 94 своими руками
Добавил пользователь Cypher Обновлено: 04.10.2024
Недавно добыл C1-92: дивайс шикарный, но имел ряд огрехов - подсохшие электролиты и баг с разверткой, выраженный в регулярном исчезновении развертки при переключении времени развертки. Собственно, в силу последнего дефекта мне и отдали этот двухканальный прибор с полосой до 100 МГц.
Тихонько сидел, чинил несколько дней. Млин, нереально сложный агрегат как схемотехнически, так и по внутренней разводке. Хлипкие внутренние разъемчики, упомянутые сухие электролиты (заменил больше двух десятков на разные емкости и напряжения), ужаснейшие переменные резисторы СП разных видов (при всем том, что прибором почти не пользовались) и многое, многое другое.
Вобщем, привел прибор в чувство, пришлось забраться ну о-о-очень глубоко в платы и найти там конденсатор СГМ, который одними из выводов касался общей шины (разумеется, не по схеме).
Теперь развлечения ради и работы для хочу потихоньку улучшать прибор - заменять по мере возможностей некоторые некритичные детали, навроде тех же СП, уже заэкранировал предварительные усилители обоих каналов, ну и так далее.
Думаю над стабилизацией фокусировки луча, чтобы не зависеть от яркости.
В шкафчике лежит ранее добытый C1-112, с дохлой частью мультиметра. Могу обменять его желающим на что-нибудь интересное. Осциллограф там рабочий вполне, но синхронизация после С1-92 просто отдыхает :)
Внизу интересу ради прилагаю фото одной из плат блока развертки.
А вот сигналы.
Верхний - канал I. Нижний - II.
Сигнал подавал один и тот же.
Мой осцил жив наверно только благодаря ВП :)
Mantrid, в них иногда могут сборки транзисторные накрыватся. Причём, просто от времени.
Там, внизу фотки, линия задержки?
С1-112 с мультиметром? Я думал он только С1-107.
У меня она упрятана - только выход к плате вертикального отклонения виден. :)
У вас более доступны отдельные узлы :)
Не сильно ;) У меня на краску посажены (местами).
На фотках выходной блок Y, выходной блок X и литы в питании.
Белый и голубой провод на плате Y - конец линии задержки :) Литы заменяны.
Пользуюсь осциллографом ,,Сага,, являющимся упрощённым (для народных нужд) С1-94 и этого, в большинстве своём, вполне хватает(бонусом -вес раз в десять меньше чем у вышеупомянутых стационаров).
Привет всем! Пользуюсь уже около 5 лет С1-96. О достоинствах лучше не говорить. Недостатки: после перезда в другой город развертка на большинстве диапазонов перестала работать. Хотя вез в родном ящике. Надо долго шевелить ручку переключателя, или ручку плавной настройки. Переключатель очень хлипкий. Также, как и ручки яркости, фокуса. Сейчас чаще использую виртуальный осциллограф VELLEMAN, который позволяет увидеть и спектр искажений.
А то я реально стою перед выбором - или замутить самодельный с помощью DVM ( ) , плюс модернизировать имеющийся С1-94, или плюнуть на все и копить на тек.
ЗЫ. Прошу прощения за орфографию в топике - клавиатура радио и батарейки садятся
На Тек всю оставшуюся жизнь будете копить
А крута ли модернизация? Спрашиваю потому, что схемы 94/3 никогда не видел и самостоятельно оценить разницу не могу. А интерес есть: если "всё очень просто" ((с) А. Макаревич), то хотелось бы сделать тюнинг своей "Саге".
Думается, что увеличение полосы втрое не так просто, как кажется. Это совсем другая схемотехника и транзисторы. Причём если транзисторы это мелочь, то изготовление новых плат будет совсем не просто. Так как С1-94 (как и САГА) делались не на транзисторах МП. а относительно современных кремниевых, то не транзисторы ограничивают полосу КВО. И в горизонтальной развёртке скорее всего просто уменьшить емкости в генераторе будет недостаточно. Что-то в Радио по расширению полосы не было статей, по крайней мере мне не попадались. Хотя доработок было много к этим осциллографам. Но всё касалось щупов и мелких изменений.
А то я реально стою перед выбором
Самодельный DSO тоже штука не дешевая, одни только комплектующие потянут на неплохой б/у аналоговый осцил. С учетом "время-деньги" может выйти подороже Tek-a; Tek однозначно круче : - ) Если надо ехать, а не шашечки, то выбора как бы и нет. Я так думаю.
У меня в детстве было два осциллографа (по мере профессионального роста) - Н-313 и Н-3013 (с мультиметром и выводом цифр на экран трубки).
Хотя, уже забываю. Может, кто поправит. Но суть в другом.
Так вот, первый был до 1МГц, а второй до 30МГц обзор и до 25МГц измерения.
В обоих, в усилителях отклонения стояли транзисторы то ли КТ602, то ли КТ611. вот, память дырявая.
Но ключевое слово - одинаковые!
Если в первом они были просто впаяны в плату, то во втором они были на радиаторах и грелись по страшному - градусов 70 было точно. Печатные платы были гетинаксовые, так вокруг транзисторов они были почти чёрными. Если первый я разбирал только с целью интереса и усовершенствования, то второй для ремонта - электролиты высыхали на ура. Хорошо, что монтаж второго был модульным, и ремонт не сложным.
Схемы усилителей, практически не отличались, кроме мелочёвки и транзисторов предварительных каскадов.
Так вот, думаю, что такая огромная, по тем временам (примерно 1984 год) для любительского осциллографа, частота достигнута была, именно, увеличением тока транзисторов усилителей отклонения.
В старых книгах по схемотехнике довольно много было схем усилителей отклонения для самодельных осциллографов и с довольно большой полосой. Так что, можно проанализировать схему усилителя и попробовать увеличить полосу пропускания путём замены транзисторов на более высокочастотные и увеличением тока. Естественно, с применением радиаторов.
Можно вспомнить про мониторы для компов. В них, ведь, стоят усилители с полосой до 60-80МГц, а в более новых до 150МГц. Схемотехника - проще не бывает, микросхема и выходной каскад на паре транзисторов.
К стати, микросхему для видеоусилителя монитора купить не проблема, а в инете можно найти доку на неё. Как правило, в доке есть типовая схема включения. Так что, такой вариант, с заменой родного усилителя на современный микросхемный, может оказаться результативным.
Останется только добавить диапазон частоты развёртки.
Как думаете?
А оно надо? Такой гимор с трудозатратами. для одного единственного осциллографа?
Я бы ответил так: включить исходный экземпляр осциллографа, который предполагается к переделке, оставить на 1-2 часа, затем измерить/оценить температуру прибора и его БП. Если они не очень нагреты (около 40 град), то можно думать о переделке, если же БП нагрет значительно, то лучше оставить эту затею - слишком хлопотно для не очень квалифицированного радиолюбителя.
DWD, к сожалению, использовать мс видеоусилителя "в лоб" вряд-ли удастся, она же не имеет входа по постоянному току. Если только стробировать её во время обратного хода луча для привязки уровня? А как у них с дрейфом выхода?
В своё время на безрыбье пытался в видеоусилитель ещё EGA монитора поставить КТ940 (такие же стоят на выходе С1-94). Картинка получилась ужасная, сплошные тянучки! Что можно ожидать от тр-ра с граничной частотой 90 МГц! В лучшем случае полосы 9 МГц. Так что, ИМХО, если в С1-94 поставить что- нибудь с Fгр= 300. 400 МГц то полоса существенно расширится. Не думаю, что схемотехника С1-94/3 существенно отличается, иначе был бы другой номер.
Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.
Приведенные примеры позволят провести аналогичные доработки и в других осциллографах.
Три приставки к С1-94
Если в вашем распоряжении есть осциллограф С1-94, его возможности можно значительно расширить с помощью предлагаемых приставок.
Схема активного щупа приведена на рис. 78.
Его входной каскад выполнен на полевом транзисторе (VT1) с изолированным затвором. Для защиты транзистора от перегрузок входным напряжением в цепи затвора установлены диоды VD1 и VD2.
Со стока полевого транзистора исследуемый щупом сигнал поступает на выходной каскад, собранный на биполярном транзисторе VT2. В этом каскаде применена отрицательная обратная связь по напряжению через резистор R4 и конденсатор С4, благодаря чему щуп обладает малым выходным сопротивлением, широкой полосой пропускания и хорошо работает на кабель длиной до 1,5 м.
Коэффициент передачи щупа достигает 1, входная емкость — 5…6 пФ, входное сопротивление — 250 кОм, полоса пропускания (по уровню — 3 дБ) — 0,01…10 МГц. На вход щупа можно подавать сигнал амплитудой не более 3 В.
Для щупа подойдут транзисторы КП301Б-КП301Г, КП304 (VT1), КТ315А-КТ315Г, КТ316, КТ342 с любым буквенным индексом (VT2). Диоды могут быть любые кремниевые маломощные с минимальными емкостью и обратным током.
Конструкция щупа зависит от используемых деталей. Например, автор разместил детали на печатной плате размерами 55х15 мм из стеклотекстолита и поместил плату в алюминиевый стаканчик из-под валидола. С осциллографом щуп соединяют любым высокочастотным экранированным кабелем, желательно небольшого диаметра.
При налаживании щупа сначала подбирают (если это понадобится) резистор R1, чтобы обеспечить указанный на схеме режим работы транзистора VT2. Коэффициент передачи устанавливают подбором резистора R4, а верхнюю границу полосы пропускания — подбором конденсатора С4. Нижняя граница полосы пропускания зависит от емкости конденсатора С1.
Желательно проверить амплитудно-частотную характеристику щупа. Если на ней будет обнаружен подъем на частотах, соответствующих верхней границе полосы пропускания, придется включить последовательно с конденсатором С4 резистор сопротивлением 30…60 Ом.
Двухканальный электронный коммутатор. Его также разработал И. Нечаев. Коммутатор (рис. 79) состоит из двух электронных ключей, выполненных на транзисторах VT1, VT2 и устройства управления, в котором используются транзисторы VT2, VT3 и микросхемы DD1, DD2.
Исследуемые сигналы подаются через конденсаторы С1 и С2 на переменные резисторы R1 и R2 регулировки усиления по каналам. С движков резисторов сигналы поступают на электронные ключи. Если на затвор полевого транзистора подать уровень логической 1 (>= 4 В), сопротивление его канала будет большим (>= 1 МОм) и входной сигнал не поступит на выход коммутатора. Если же на затворе будет напряжение, соответствующее уровню логического 0, сопротивление канала не превысит 1 кОМ и входной сигнал пройдет на выход коммутатора практически без ослабления. Управляющие напряжения на затворы транзисторов ключей подаются с прямого и инверсного выходов триггера DD2.1, поэтому на вход осциллографа будет поступать то один, то другой исследуемый сигнал.
Осциллограф Rigol DS1052E довольно популярная модель у разработчиков электроники, он имеет полосу пропускания 50МГц, стоит порядка 500-600 долларов. Но современные микропороцессорные системы уже давно имеют внешние шины работающие на частотах 100МГц и выше. Что же делать, покупать новый осциллограф? Но следующая модель Rigol DS1102E с полосой 100МГц стоит уже на 300 долларов больше. Оказывается есть простое решение для увеличения полосы пропускания у Rigol DS1052E до 100МГц и даже выше.
Для ограничения полосы пропускания в аналоговых блоках обоих каналов поставлен ФНЧ с частотой среза 50МГц. Путем реверз-инжиниринга была выяснена схема этого фильтра.
На печатной плате осциллографа он выглядит так
Для того чтобы увеличить полосу пропускания осциллографа нужно просто удалить 1 или 2 конденсатора. Которые распологаются напротив надписей OutHI и OutLO (эти надписи есть только на рисунке выше, на реальной микросхеме их, естественно, не будет) на схеме фильтра они обозначены как 35nF, таким образом ФНЧ фильтр будет полностью отключен от тракта передачи сигнала. Последствием этого шага будет невозможность работы отключаемой функции ограничения полосы до 20МГц, так что в данном случае вам придется выбрать что вам важнее, расширение полосы или штатная работа некоторых других функций осциллографа. На мой взгляд лучшим решением в данном случае было бы просто изменение параметров фильтра на перестройку граничной частоты с 50МГц на 100МГц, но для этого надо по-точнее определить параметры установленных элементов или промоделировать фильтр в каком-нибудь SPICE пакете.
Комментарии
Расширение полосы у осциллографа
Не очень понятно нарисована схема - где входы, где выходы, где сигнал, включающий фильтр НЧ? Фильтр-то работает на частоте 20 MHz. На предельную частоту, когда отключен, влиять не должен, теоретически. Изменив схему, вы автоматически измените АЧХ, что приведет, например, к значительному увеличению выброса на переходной характеристике. Работать прибором будет можно. Но кто знает, вдруг вас когда-нибудь озадачат "страшные" сигналы, которые вы будете наблюдать этим прибором в своих разработках. Если бы изменить полосу было так просто, то Rigol выпустил бы этот осциллограф с полосой 75 MHz, добавил бы к цене $50, и получил бы большую прибыль. P.S. И заголовок подправьте, пожалуйста - "осциллограф".
V+,V- это дифференциальный
V+,V- это дифференциальный вход, "to buffer" это выход на буфер после которого подключен АЦП. Сигнал включения фильтра, вернее переключения его на частоту среза 20МГц, предположительно это сигнал "netname HA595". А насчет версии, есть Rigol DS1102E с полосой 100МГц, но стоит он отнють не на 50$ дороже.
Данная статья предназначена для специалистов, у которых возникла необходимость ремонта и настройки осциллографа С1-94. Осциллограф имеет обычную для приборов подобного класса структурную схему. Она содержит канал вертикального отклонения (КВО), канал горизонтального отклонения (КГО), калибратор, электронно-лучевой индикатор с высоковольтным источником питания и низковольтный источник питания.
КВО состоит из переключаемого входного делителя, предварительного усилителя, линии задержки и оконечного усилителя. Он предназначен для усиления сигнала в частотном диапазоне 0. 10 МГц до уровня, необходимого для получения заданного коэффициента отклонения по вертикали (10 мВ/дел … 5 В/дел с шагом 1-2-5), с минимальными амплитудно-частотными и фазочастотными искажениями.
На упрощенной структурной схеме не приведены только два блока питания высоковольтного источника, вырабатывающего высокое напряжение для электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и низковольтный, для функционирования всех остальных узлов, а также отсутствует встроенный калибратор, предназначенный для настройки осциллографа перед проведением измерений.
Исследуемый сигнал поступает на “Y” вход канала вертикального отклонения и далее следует на аттенюатор, который есть ничто иное, как многопозиционный переключатель, настраивающий порог чувствительности. Его шкала отградуирована в Вольт/см или Вольт/дел. Подразумевается одно деление координатной сетки на дисплее ЭЛТ. Там же нанесены величины: 0,1 В,10 В, 100 В. Если мы не знаем приблизительную амплитуду исследуемого сигнала, то устанавливаем минимальную чувствительность, 100 вольт на деление.
В комплекте осциллографа имеются делители 1 : 10 и 1 : 100 представляющие собой цилиндрические и прямоугольные насадки с разъемами. Они используются с той же целью, что и аттенюатор, а в случае проведения измерений с короткими импульсами они компенсируют емкость коаксиального кабеля. Ниже на рисунке представлен внешний делитель к осциллографу С1-94. Его, коэффициент деления 1 к 10.
Благодаря этой приставки можно существенно расширить возможности устройства, так как при его применение можно исследовать сигналов с куда большей амплитудой в сотни вольт. С выхода делителя сигнал следует на предварительный усилитель. Затем он разветвляется и идет на линию задержки и переключатель синхронизации. Линия задержки необходима для компенсации времени срабатывания генератора строчной развёртки с поступлением измеряемого сигнала на усилитель вертикального отклонения. Оконечный усилитель предназначен для формирования напряжение, идущие на пластины ”Y” и задает отклонение вертикального луча.
Генератор развёртки необходим для генерации пилообразного напряжения, следующего на усилитель горизонтального отклонения и на пластины “X” и обеспечивает отклонение луча по горизонтали. Он оснащен переключателем, градуированным время на деление ("Время/дел"), и шкалу времени развертки.
Устройство синхронизации запускает генератор развертки параллельно с появлением сигнала в начальной точке дисплея. В результате на нем мы наблюдаем изображение импульса развёрнутое по времени. Переключатель синхронизации оснощен следующими диапазонами: Синхронизация от исследуемого сигнала; Синхронизация от сети; Синхронизация от внешнего источника. В радиолюбительской практике чаще всего используется первый диапазон
КГО включает в себя усилитель синхронизации, триггер синхронизации, схему запуска, генератор развертки, схему блокировки и усилитель развертки. Он предназначен для обеспечения линейного отклонения луча с заданным коэффициентом развертки от 0,1 мкс/дел до 50 мс/дел с шагом 1-2-5.
С выхода делителя исследуемый сигнал поступает на вход предварительного усилителя КВО (блок У1). На полевом транзисторе Т1-У1 собран истоковый повторитель для переменного входного сигнала. По постоянному току этот каскад обеспечивает симметрию рабочего режима для последующих каскадов усилителя. Делитель на резисторах R1-y1, R5-y1 обеспечивает входное сопротивление усилителя равное 1МОм. Диод Д1-У1 и стабилитрон Д2-У1 обеспечивают защиту входа от перегрузок.
Двухкаскадный предварительный усилитель выполнен на транзисторах Т2-У1. Т5-У1 с общей отрицательной обратной связью (ООС) через R19-y1, R20-y1, R2-y1, R3-y1, С2-У1, R1, С1, которая позволяет получить усилитель с необходимой полосой пропускания, которая практически не изменяется при ступенчатом изменении коэффициента усиления каскада в два и пять раз.
Такое включение линии задержки обеспечивает согласование ее с каскадами предварительного и оконечного усилителей. Частотная коррекция коэффициента усиления выполняется цепочкой R35-y1, C9-y1, а в каскаде оконечного усилителя — цепочкой C11-y1, R46-y 1, C12-y1. Коррекция калиброванных значений коэффициента отклонения при эксплуатации и смене ЭЛТ осуществляется резистором R39-y1, выведенным под шлиц. Оконечный усилитель собран на транзисторах Т1-У2, Т2-У2 по схеме с общей базой с резистивной нагрузкой Ш1-У2. R14-y2, что позволяет достичь необходимой полосы пропускания всего канала вертикального отклонения.
Схема запуска представляет собой несимметричный триггер с эмиттерной связью на транзисторах T22-y3, T23-y3, T25-y3 с эмиттерным повторителем на входе на транзисторе T23-y3. Начальное состояние схемы запуска: транзистор T22-y3 открыт, транзистор T25-y3 открыт. Потенциал, до которого заряжен конденсатор С32-У3, определяется потенциалом коллектора транзистора Т25-y3 и равен примерно 8 В. Диод Д12-У3 открыт. С приходом отрицательного импульса на базу T22-y3 схема запуска инвертируется, и отрицательный перепад на коллекторе T25-y3 запирает диод Д12-У3. Схема запуска отключается от генератора развертки. Начинается формирование прямого хода развертки.
Усиленное напряжение развертки снимается с коллекторов транзисторов Т3-У2, Т4-У2 и подается на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ.
Схема подсвета в осциллографе представляет собой симметричный триггер, питаемый от отдельного источника 30 В относительно источника питания катода -2000 В, и выполнена на транзисторах Т4-У31, Т6-У31. Запуск триггера осуществляется положительным импульсом, снимаемым с эмиттера транзистора Т23-У3 схемы запуска. Исходное состояние триггера подсвета Т4-У31 открыт, Т6-У31 закрыт. Положительный перепад импульса со схемы запуска переводит триггер подсвета в другое состояние, отрицательный — возвращает в исходное состояние. В результате на коллекторе Т6-У31 формируется положительный импульс с амплитудой 17 В, по длительности равный длительности прямого хода развертки. Этот положительный импульс подается на модулятор ЭЛТ для подсвета прямого хода развертки.
Напряжения источников 100 В и 200 В не стабилизированы и снимаются со вторичной обмотки силового трансформатора Тр1 через схему удвоения ДС2-У3, С26-У3, С27-У3. Напряжения источников + 12 В и -12В стабилизированы и получаются из стабилизированного источника 24 В. Стабилизатор на 24 В выполнен на транзисторах Т14-У3, Т16-У3, Т17-У3. Напряжение на вход стабилизатора снимается со вторичной обмотки трансформатора Тр1 через диодный мост ДС1-У3. Подстройка стабилизованного напряжения 24 В производится резистором Ш7-У3, выведенным под шлиц. Для получения источников +12 В и -12 В в схему включен эмиттерный повторитель Т10-У3, база которого питается от резистора R24-Y3, которым осуществляется подстройка источника +12 В.
В случае появления неисправностей, связанных с работой электронно-лучевой трубки (плохая фокусировка, недостаточная яркость луча и т.п.), необходимо проверить соответствие напряжений на выводах ЭЛТ значениям, приведенным в табл. 2. Если измеренные величины не соответствуют табличным, нужно проверить исправность узлов, ответственных за выработку этих напряжений (источник высокого напряжения, выходные каналы КВО и КГО и т.д.). Если же подводимые к ЭЛТ напряжения укладываются в пределы допустимого, значит проблема в самой трубке, и ее нужно заменить.
Читайте также: