Осциллограф на ЭЛТ своими руками.

[S.W.P.]

Дома пользуюсь С1-83. У моего экземпляра стабильность нуля очень приличная (в т.ч. при переключениях диапазонов КВО). Только при выполнении точных измерений возникает желание подстроить ноль.
На работе (в прошлом) имел дело с двумя С1-65 (один из них "А"). Там стабильность была ощутимо похуже, чем у С1-83. И просто ноль заметно плыл, а при переключениях диапазонов почти всегда требовалось его переустанавливать.

[ВикторС]

S.W.P., Большое спасибоза Ваш ответ ,

Есть ли среди читателей этого топика, пользователи аналоговых осциллографов других марок?
Как обстоят дела с дрейфом луча Ваших осциллографов?

Интересуют два аспекта:
1 - общий тепловой дрейф (включили, заметили, где луч, и смотрим, куда он уползёт, напрример, за полчаса)
2 - дрейф (скачки) положения луча, при переключении диапазонов КВО (после прогрева осциллографа).

Заранее благодарю.

[Chettuser]

C1-220 периодически приходится подстраивать.

[ВикторС]

Chettuser, спасибо за Ваш ответ, пожалуйста уточните, что нужно подстраивать - уход от долговременного теплового дрейфа или уход при переключении с одного на другой диапазон КВО?

Заранее благодарю.

[Chettuser]

Тепловой дрейф после включения. Полоса на всех экземплярах уходит. И на С1-157 тоже.
Еще есть на АКТАКОМе каком то запоминающем (аналоговый), завтра посмотрю, сейчас не на работе.

[SM898]

Пользуюсь дома двумя осциллографами.Специально сейчас проверил смещение луча.
1. С1-117/1 - после включения и прогрева 15 минут луч не смещается совсем,как стоял на средней
линии шкалы,так и стоит.Возможно,это объясняется наличием во входном каскаде прецизионного
ОУ 140УД17,который этот ноль держит.При переключении В/дел. сначала луч немного прыгал,
взял отвёртку и отбалансировал оба канала.После балансировки луч смещается при переключении
не более 0.3 - 0.5 делений (не клеток) шкалы,т.е. практически незаметно.
2. С1-104 СВЧ осциллограф - после 15 минутного прогрева луч смещается на 0.7-0.8 клетки (7-8 де-
лений).По видимому,это происходит потому,что никаких стабилизирующих прибамбасов там нет,весь
тракт построен на дифференциальных парах ОЭ-ОБ,правда на общих подложках из поликора,
поэтому от температуры едут более-менее одинаково.При переключении В/дел. луч не смещается
вообще,т.к. переключение происходит на самом входе 50омным механическим аттенюатором с
П образными звеньями.

ЗЫ.Постоял еще час и луч сместился ещё на 3 деления,видимо 15 минут прогрева ему мало.

[ВикторС]

Коллеги, спасибо за Ваши ответы.

Сейчас посмотрел.
У товарища S.W.P. , луч в осциллографе С1-83, так мало плывёт со временем и прыгает при переключении диапазонов КВО потому что (странное совпадение ):
1) Входной, высокоимпедансный аттенюатор включает все ступени деления 1-10-100 и 2-5 на одном галетном переключателе.
2) Входной каскад собран по балансной схеме, на паре транзисторов КП303

В той схеме C1-117/1, что есть у меня, входной каскад собран по схеме дифференциального усилителя на паре КП303. (К140УД17 в схеме входного каскада нет). Аттенюаторы разделены. Но есть нюанс. Коэффициенты деления 2 и 5 задаются не низкоомным делителем, а цепью ООС соединяющей истоки входных ПТ.

Буду благодарен за ссылку на сервис мануал к С1-117/1 (со схемой и перечнем деталей) - хочу разобраться подробне, как работает это устройство.

И ещё, может быть интересно. Тоже только сейчас заметил. Схема развёртки осциллографа САГА (дальнейшее развитие С1-94) удивительно похожа на схему развёртки ОР-1. И входной компаратор тоже сделан на К554СА2.

[SM898]

По поводу 117го ошибся, звиняйте,я ж только предположил.Но такой ОУ точно стоял в каком то
из осциллографов,которые у меня были раньше.Но и без ОУ ноль держит замечательно,лучше и
и не надо. А что касается переключений во входном каскаде,это переключатели работают толь-
ко для малых уровней,ведь максимальная чувствительность прибора 100 мкв/дел.

[ВикторС]

SM898,

Входной каскад С1-117 интересен, на мой взгляд, тем что он является не повторителем, а усилителем. Этот подход можно использовать в радиолюбительском осциллографе, рассчитанном на низкочувствительную трубку, когда нужно малым числом деталей получить усиление, достаточное для развёртки на полный экран сигнала с амплитудой, например, 10мВ.

Ещё раз спасибо, что упомянули про С1-117

[SM898]

Да,конечно,но я забыл сказать,что,когда он является усилителем (на высоких чувствительностях
100,200....мкв/дел.),полоса частот у него сужается,по моему,до 1 Мгц.При 15 Мгц в нормальных
режимах (например 10 мв/дел).А в этих режимах,фиг знает,является ли он усилителем.
ЗЫ. Касаемо усиления с малым числом деталей - чем плоха LM733? Дифференциальный усилитель
по входу и выходу,усиление 400 раз,полоса при этом не менее 30 Мгц ровная.Малое число де-
талей....Что ещё нужно для щастья.

[ВикторС]

Согласно той слепой схеме С1-117.1, что есть у меня, Входной усилитель состоит из двух, последовательно включённых каскадов ОИ - ОЭ. Ждать от них хорошего усиления на ВЧ, наверное, не стоит. Интересно попробовать собрать дифференциальный каскад ОИ-ОБ. Предполагаю, что на ВЧ ему будет легче работать.

[ВикторС]

Всем привет,

Вот вопрос знатокам осциллогрофостроения и советских ОУ.

Приложена схема входного каскада КВО осциллографа С1-166. Полоса этого КВО – 50 МГц, при неравномерности – 4%
В DC-LF ветке этого входного каскада, применён ОУ К140УД1408, температурный коэффициент смещения нуля у этого ОУ в 25 раз больше, чем у ранее упомянутого в этой ветке К140УД17. Другие параметры ОУ К140УД1408, важные, как мне кажется, для измерительных устройств постоянного тока, так же хуже, чем заявленные для К140УД17.

Вопрос, почему разработчики осциллографа С1-166 , применили во входном каскаде именно ОУ К140УД1408, а не какой то другой?

Заранее благодарю.

[S.W.P.]

Попытаюсь изобразить из себя "знатока осциллографостроения и советских ОУ":
1) в общем случае не требуется сверхвысокая стабильность нуля. Например, для упомянутого с1-166, вроде бы наибольшая чувствительность 2мВ/дел. Явно уход в пределах 100мкВ на разумном интервале времени вполне допустим (не мешает работать).( По памяти) УД14А его обеспечит. То, что 140УД17А может дать на порядок лучше вроде как не требуется (кроме спецприменений, но там можно поставить специализированный предусилитель под особенности решаемой задачи), да и не так просто обеспечить (борьба с термоэдс и т.п.)
2) возможно УД14А лучше по плотности шума тока (у них малый входной ток 1..3нА достигался супербета транзисторами во входном каскаде; h21 порядка нескольких тысяч), а у УД17А (примерно такой же и даже чуть похуже входной ток достигается компенсацией токов на входе ОУ, т.е. плотность шума тока м.б. на порядок больше, чем у УД14).
3) а может просто дрейф входного тока УД17 при сопротивлении на входе 1МОм дает эквивалентный дрейф напряжения сопоставимый или больше, чем у УД14

[Andrew Martin]

Приветствую всех!
Очень радует то, что тема ожила

По поводу дрейфа. Пользую на работе С1-81 и С1-85, температурный дрейф пренебрежимо мал везде. При переключении пределов луч не смещается - в УВО постоянное усиление, а переключается только входной высокоомный аттенюатор.
Хочется поведать о своих мытарствах в осциллографостроении
Я сам уже более года с перерывами мучаю самодельный осциллограф на 6ЛО1И. За базовую схему УВО взял схему из журнала Радио за 1977г. Честно сказать, очень разочаровался. Всё очень красиво нарисовано и расписано, схема внушает доверие,но это только на первый взгляд.
Во-первых, питание выходного каскада 60В, а в моём экземпляре трубки это как раз полное отклонение луча по вертикали (при 600В на катоде). Мало того, что сигнал ограничивался в видимой области экрана, так ещё и сказывалась нелинейность перед ограничением. Приятная картинка, не правда ли?
Во-вторых, выходной каскад никак не давал обещанных 20МГц полосы. Да и откуда им взяться - обычная схема с ОЭ, даже не развязанная повторителем от пластин. Малейшая ёмкость в нагрузке - и завал.
В-третьих - использованы сравнительно "высоковольтные" транзисторы КТ342 и КТ349. Отсюда невозможность прямой замены использованных транзисторов на КТ368/КТ363 без кардинальной переделки схемы.
В-четвёртых, ущербный фазоинверсный каскад. Автор, чтоб не париться, поставил вместо источника тока (как того требует полноценный дифусилитель) в эмиттерную цепь просто резистор. Отсюда асимметрия передаточной характеристики плеч УВО.
По поводу индуктивной коррекции в выходном каскаде УВО (применительно к моему случаю) - может быть она и улучшает АЧХ, но на ПХ при этом сумасшедший выброс на фронтах и даже звон. Затухающий колебательный процесс

Очень обидно,что все эти недочёты вылезли после того, как была разведена и собрана плата. Вот так и доверяй авторам

Это была первая версия. Сейчас в конструкции стоит вторая версия, которая значительно удачнее, хотя во многом повторяет оригинал. Если хватит терпения - нарисую в сплане и выложу. А пока кратко.
На входе истоковые повторители на BF245A, далее классический дифусилитель-фазоинвертор на КТ368 (с источником тока в эмиттерах), далее повторитель на КТ368, далее усилитель с ОЭ на 2N3906 (здесь в эмиттерных цепях КР590КН8 переключает усиление - К*1, К*0,5 ,К*0,2), далее ещё один повторитель на 2N3906 и наконец выходной каскад. Выходной каскад собран по каскодной схеме ОЭ-ОБ (ОЭ=КТ368, ОБ=BF422) и запитан от источника +120В. Ток покоя всего 10мА, нагрузка - резисторы. На выходе - эмиттерные повторители на BF422.
В этом варианте устраивает всё, кроме АЧХ. Она в наихудшем случае равномерна только до ~5МГц, дальше спадает почти линейно, и естественно, АЧХ зависит от предела (К*1, К*0,5 ,К*0,2).

[ВикторС]

S.W.P.,

Спасибо за ваше мнени про разницу в ОУ. Мне показалась очень мудрой мысль, сопоставить наименьший предел измерения КВО с величиной дрейфа. С учётом того, что ручку положения по вертикали мы крутим часто. Может и не стоит ловить блох.

Андрей,
спасибо за Ваш краткий отчёт и указание на проблемы в схеме из Радио ’77.
По новой схеме, уточните, пожалуйстаЖ
- какое напряжение питания выходного каскада сейчас?
- какие резисторы стоят в коллекторах выходных каскадов ОБ и какие резисторы в эмиттерах выходных ЭП. Может быть они великоваты? (10мА для ВК УВО - мне кажется как то совсем мало... )

Есть ли у Вас расписание коэффициентов усиления каждого каскада, от входа до ЭЛТ?

Когда я макетировал ВК УВО от С1-94, вернее, по мотивам С1-94 (фото приложено), то пару ОЭ-ОБ собирал на КТ602 – КТ940. Коллекторные резисторы 1,2 КОм – 2Вт. Напряжение питания – 80В (для установки в С1-73). Без выходного ЭП. Ток через каскод был около 50 мА.

Андрей, не нужно рисовать в сплане - достаточно от руки, карандашом, на клетчатой бумаге.
Сплан это для конструкторской документации начального уровня и для понтов. Очень много радиолюбителей мобирают схемы в микрокапе, а потом рисуют в Сплане. Так сейчас модно. Кому действительно нужны Ваши знания и опыт, спокойно посмотрян на карандашный рисунок.

Помните поговорку "Захочешь хлеба - полезешь на небо"...

[Andrew Martin]

Вот, набросал на скорую руку Номиналы коллекторных резисторов в промежуточных каскадах точно не помню, завтра уточню...

[Andrew Martin]

Коэффициенты усиления:

- фазоинвертор К1 = 2...5
- предусилитель К2 = 2 или 5 или 10 (переключается)
- выходной каскад = всё остальное (нужно измерять)

Максимальный К (при К2=10) такой, что обеспечивается размер осциллограммы 4 клетки (1 клетка = 5мм) по вертикали при 40мВ размаха на входе. Это при том, что 6 клеток (3см) обеспечивается приблизительно при амплитуде на одном плече около 60В (диф. размах на пластинах около 120В). Таким образом, при размахе 40мВ на входе получаем примерно 80В диф. размаха на пластинах.
Основное усиление обеспечивает, как видно, выходной каскад. Да и как иначе - на вход приходит сигнал амплитудой несколько вольт, а на выходе - несколько десятков вольт.
По поводу недостаточного тока покоя ВК. На выходе установлен ИП, так что накачивать зарядом ёмкость пластин предстоит именно ему, а не ВК. А в промышленных осциллографах ЭП на выходе - это редкость, поэтому там запузыривают сумасшедший ток покоя, чтобы ставить коллекторные резисторы поменьше номиналом и тянуть ёмкость пластин. Например, в С1-81 на выходе стоит каскодная схема КТ325В+КТ602, и ток покоя более 20мА. При этом КТ325 работают уж 30лет с превышением допустимой мощности на коллекторе где-то в 1,5 раза и руку на них держать нельзя.

[Andrew Martin]

По поводу эмиттерных резисторов в схеме выходного ЭП: они великоваты только на первый взгляд. В реальности я пробовал прикасаться (и даже зажимать пальцами) рукой к изолированным выходным проводам (на пластины ЭЛТ). АЧХ при этом заметно не ухудшается, а значит ЭП "тянет" всю ёмкость нагрузки - и ёмкость пластин, и даже намного бОльшую паразитную ёмкость монтажа. Этого нельзя сказать о схеме-первоисточнике (из Радио за 1977г). Там на форму АЧХ влияло даже взаимное положение выходных проводников, не говоря за руки.

Недостатки выложенной мной схемы мне видятся такие:
- наличие сравнительно низкочастотных p-n-p транзисторов 2N3906. В нашей местности довольно сложно достать хотя бы импортный аналог КТ363, а комплементарный p-n-p BFT93 стОит в 5 раз дороже, чем BFR93A. Исходя из дороговизны и дефицитности СВЧ p-n-p транзисторов, целесообразно отказаться от них совсем, а промежуточный каскад строить по каскодной схеме на чём-то не хуже КТ368, при этом предусмотрев в ЭП (между фазоинвертором и промежуточным каскадом) схему понижения потенциала.
- наличие 590КН8, которая, как оказалось, управляется через задницу. Можно поставить ADG444 и урезать схему управления.
- наличие одной частотнокомпенсирующей цепочки в промежуточном каскаде на все поддиапазоны. В идеале на каждый поддиапазон она должна быть своя.
В остальном схема меня вполне устраивает

[ВикторС]

Андрей, спасибо за рисунок.

Мне кажется, что в радиолюбительском осциллографе интересно аттенюатор сделать полным 1-10-100+2-5, а усилитель КВО сделать с фиксированным коэфициентом усиления. и, возможно, усиление нужно как то более равномерно "размазать" по каскадам. Тогда и настраивать будет проще и узких мест по полосе (там , где оос мала) удастся избежать.

Как Вы делали макет усилителя? Объёмным монтажом, на макетной плате или сразу печатную плату делали?

[Andrew Martin]

И первый, и второй вариант сделаны сразу на ПП (ЛУТ). Первый вариант сделан один к одному по схеме из Радио за 1977г (№11 кажись). Там все детали выводные, вместо КТ342 - КТ368, в позиции p-n-p КТ363, на выходе КТ940А.
Второй вариант тоже сразу сделан на ПП, резисторы и керамические конденсаторы почти все для поверхностного монтажа, типоразмера 1206 и 0805 соответственно. Стабилитроны и диоды тоже смд.
Да,согласен,УВО хорошо бы сделать с фиксированным усилением - это золотой стандарт осциллографостроения:) НО тогда нужен входной аттенюатор на 9-10 положений, а это для радиолюбителя очень большая проблема, т.к. нужны прецизионные резисторы нерядовых номиналов и многопозиционный коммутатор. Галетник ставить не хочется, да и габариты не позволяют, а 9 штук герконовых реле тоже не поместятся, да и некрасиво. Поэтому я и решил сделать аттенюатор на 3 положения: 1, 0,1, 0,01, а 2/5/10 переключать за счет изменения К УВО. Входной аттенюатор переключается реле РЭВ-18.
Можно переключение 2/5/10 сделать за счет второго, низкоомного аттенюатора, включенного например после фазоинвертора. Но улучшит ли это АЧХ - не могу сказать. Нужно пробовать
Размазать коэффициент усиления тоже можно, но это чревато сужением динамического диапазона, т.к. напряжение питания предварительных каскадов всего +/-10В, а линейность должна быть хорошей, потому выжать большую амплитуду на входе выходного каскада не так-то просто И кроме того, УВО должен нормально переносить перегрузки (вход в зону ограничения, а это по условиям эксплуатации практически норма), так что с "размазыванием" прийдётся кардинально переделать всю схему.