Осциллограф на ЭЛТ своими руками.

[El-Eng]

Наш коллега El-Eng, упоминал, что решил проблему высоковольтного пробоя регуляторов фокуса и яркости...

Решил. Могу поделиться решением. Может, оно покажется сложноватым, но оно решает многие проблемы, а именно:
1. Регулировка напряжений на электродах яркости и фокуса переменными резисторами в цепи земли. Резисторы включаются реостатами, разомкнутая цепь соответствует нулевой яркости (при обрыве ничего не сгорает). Напряжение на переменных резисторах не превышает допустимого (200В).
2. Стабилизация напряжения катода.
3. Защита источника напряжения питания катода от перегрузки по току.

Минусом можно назвать необходимость иметь плавающий двухполярный источник напряжения питания, который находится под потенциалом катода, но у меня накал питается постоянным напряжением (его величину контролировать проще (тестером), чем мерить действующее значение импульсного напряжения под потенциалом катода), поэтому сделать еще один источник противоположной полярности не представляло труда.

Итак, схема.

Спойлер

Некоторые пояснения. DA1-1 - регулировка фокуса, осуществляется переменным резистором 0-500К, включенным между линией FCS и землей. DA1-2 - регулировка яркости, осуществляется переменным резистором 0-500К, включенным между линией BRT и землей. DA3 - стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки, DA3-1 собственно стабилизатор, DA3-2 - защита (ограничитель тока). R14 - регулировка астигматизма, R17 - регулировка напряжения сетки.

Все постоянные резисторы - 1206 1%.

CRT.png

(27.69 КБ) 1099 скачиваний

[catBot]

А у меня и запланирован именно плавающий двуполярный источник. Так проще - в С1-94 он уже есть, только не удвоитель, а утроитель сделать и "заземлить" (на шину +100V) точку между -1kV и +2kV.

[El-Eng]

...плавающий двухполярный источник напряжения питания, который находится под потенциалом катода...

Подчеркну, речь идет о плавающем источнике ±6.3В для питания ОУ и ИОН, находящимся под потенциалом катода (примерно -650В, линия COM).

[ВикторС]

Уважаемый El-Eng,
каково взаимодействие линий COM, N750V и упомянутой выше, но не показанной на схеме, линии -650В.
Остальные вопросы, по Вашей схеме регулировки фокуса и яркости, приведены на рисунке.
Так и не понял, как работает регулировка и стабилизатор с защитой.
Пожалуйста поясните.
Заранее благодарю.

[El-Eng]

Пожалуйста поясните.

Пожалуйста. Сначала ответы на вопросы. Никаких других элементов (конденсаторов, резисторов и т.п.), кроме указанных на схеме, нет, катод и накал соединены напрямую, VR никуда за пределы схемы не идет. Все элементы схемы находятся на плате ЭЛТ, а все сигналы с этой платы идут через разъемы (справа на схеме). X5 - это колодка ЭЛТ, номера разъема соответствуют номерам выводов ЭЛТ. X6 - разъем источника напряжения накала (+6.3В) и доп. источника отрицательного напряжения (-6.3В). COM - общий провод источников и этой схемы, но на нем потенциал -650В (точнее, -680В) относительно земли прибора, обозначенной общепринятым символом. На схеме в этом посте это сигнал CM. X7 - напряжения +70В, -30В от источника питания: у меня средний потенциал второго анода +20В, таким образом, регулировка напряжения сетки и астигматизма осуществляется в диапазоне ±50В относительно второго анода. X8 - напряжение -750В от источника питания. X9 - напряжение на втором аноде и сигнал бланкирования, идут от этой схемы прямо на ЭЛТ. X10 - разъем для подключения переменных резисторов регулировки яркости и фокуса, 0-500К между соотв. выводом и землей.

Теперь, как это все работает. Начнем со стабилизатора DA3-1. Мысленно отбросим всё, что правее транзистора VT3 (это защита, к ней вернемся позже) и внимательно посмотрим на схему. Если транзистор VT3 будет полностью закрыт, то ток от источника -750В (N750V) течь не будет, и потенциал на линии COM станет равным потенциалу земли прибора поскольку между ними куча резисторов. Но стоит транзистору приоткрыться, как COM поедет в минус, к N750V (путь тока источника -750В: N750V-VT3-R31-COM-R25...R29(etc.)-земля). Транзистор открывается тогда, когда напряжение на +входе ОУ становится меньше напряжения на -входе. Но на -входе напряжение стабильно (относительно COM), оно обеспечивается ИОН и равно 2.5В (сигнал VR это опорное напряжение для других узлов), а напряжение на +входе (относительно СОМ) определяется делителем (R25...R28)-R29. Поэтому движение COM в минус будет продолжаться, пока на R29 не упадет 2.5В, т.е. пока на COM не станет -680В. Понятно, что это напряжение будет стабильным. Как работает защита: DA3-2 - инвертирующий сумматор, на вход которого поступает положительное напряжение опоры (2.5В, здесь и далее все напряжения относительно COM) и отрицательное напряжение, вызванное протеканием тока через R31 (т.е. тока источника -750В). Пока это напряжение по модулю меньше 2.5В (ток меньше 2.5мА) на выходе ОУ присутствует отрицательное напряжение, диод VD2 закрыт, и схема защиты не оказывает влияния на работу стабилизатора. Но как только напряжение на выходе ОУ станет больше 0.7В (ток будет больше примерно 3.2мА), диод откроется и стабилизатор перейдет в режим стабилизации тока.
Теперь о регулировках. Если внимательно посмотреть на часть схемы вокруг DA1-1, то можно увидеть, что это ничто иное, как схема вычитания, в которой напряжение VR, умноженное на соотв. коэффициент, вычитается из напряжения земля-СОМ, тоже умноженного на коэффициент, который задается делителем (резистор регулировки фокуса-R8...R11)-R12. Все сопротивления рассчитаны таким образом, чтобы напряжение VA1 изменялось в необходимых пределах при изменении регулировочного резистора в диапазоне 0-500К. Аналогично работает схема регулировки яркости. Стабилитрон VD1 дополнительно защищает ЭЛТ от случайной подачи на модулятор недопустимых напряжений, особенно напряжения, близкого к напряжению катода (из-за смещающегося в прямом направлении стабилитрона, напряжение на модуляторе не может быть положительнее чем -5.6В относительно COM (т.е. катода)).

[0leg-ch]

Здравствуйте. Есть пара вопросов по развёрткам С1-118, С1-131, которые здесь неоднократно рекомендовали.

Ситуация такая. С1-131/2, на входе синус 50 Гц, размах 7 делений, синхронизация по фронту. Вращением ручки "Уровень" в сторону увеличения можно сдвинуть уровень синхр. почти до самой вершины синусоиды, тут всё нормально. Если же уровень уменьшать, то не доходя примерно 1 деления до низа синусоиды синхронизация срывается. Правильно ли я понимаю, что это происходит из-за гистерезиса ТШ 531ТЛ3? Можно ли какими-то простыми способами уменьшить эту величину (1 деление)?

Далее, за начало обратного хода развёртки отвечает транзистор VT11 (по схеме С1-118), открывающийся при достижении пилой определённого уровня. Коллектор его соединён напрямую со входом ТЛ3. Выяснилось, что при замене 531ТЛ3 на 74AC132 эта часть схемы перестаёт работать. Помогает только соединение коллектора VT11 с цепью +5В через резистор порядка 200 кОм. В чём тут дело? Входной ток AC132 маловат?

Ну и есть желание прикрутить к данной схеме регулятор времени блокировки развёртки после окончания прямого хода (Hold off). Кто-нибудь пробовал?

[ВикторС]

0leg-ch

Не совсем понятно - какой осциллограф Вы собираетесь дорабатывать или улучшать. У С1-118 компаратор уровня, построен по схеме С1-94 - база "холодного" транзистора заземлена, а напряжение смещения и сигнал подаются на базу "горячего" плеча - это не совсем верно в части разности базовых токов транзисторов дифкаскада, что может влиять на асимметрию при синхронизации. Лечится добавлением ещё одного транзистора - ЭП в "холодное" плечо и перенос туда регулятора уровня - как это сделано в С1-131.
Микросхема 74AC132 - это ТШ КМОП - у них нет тока, вытекающего из входного вывода (в отличии ои ТТЛ). Потому транзистор без коллекторного тока, и не может такой элемент переключать. Установка переменного резистора с плюса питания на коллектор VT11 решает проблему применения 74AC132 и регулировки "Hold" - чем больше номинал этого резистора, тем большее время потребуется, для достижения уровня лог 1 на входе ТШ КМОП (почти бесконечное входное сопротивление), после закрытия VT11. В оригинальной схеме, время заряда конденсаторов задержки, определялось током вытекающим из входа ТШ ТТЛ.

[0leg-ch]

ВикторС,

У меня есть и 118-й, и 131-й. В первую очередь интересен 131. (Ещё в планах самодельный осцил на 8ЛО6И, поэтому изучаю схемотехнику того, что есть.)

Думаю, разница в построении дифкаскадов тут несущественна -- оба прибора ведут себя одинаково. И какой ТШ стоит -- тут тоже без разницы.

Про КМОП и токи понятно, так и предполагал. Переменник прицепить попробую.

[ВикторС]

Если есть два осцила - нужно одним смотреть форму сигнала на переключателе полярности СИ другого. При кручении ручки Уровень от упора до упора, скважность импульсов на выходе каскада должна меняться от 1 до 99, и импульсы не должны исчезать, или проседать по амплитуде - это может быть причиной срыва синхронизации.

[0leg-ch]

Вот сигналы на выходе ЭП / входе ТШ (нижний луч, нуль -- -2 деления от середины) и выходе ТШ (верхний луч, нуль -- +1 деление). Вертикальное отклонение -- 2 В/дел. Сигнал на коллекторе соответствующего транзистора дифкаскада аналогичен по форме, но смещён на 0.3 В вверх по сравнению с тем, что на выходе ЭП.

1. Синхронизация примерно посередине:


2. Синхронизация почти по самой верхушке. Чуть увеличить уровень, и синхронизация пропадёт.


3. Синхронизация примерно в 15% от нижней точки синусоиды. Чуть уменьшить уровень, и синхронизация пропадёт. Для сравнения -- Philips PM3355 (он на фото) перестаёт синхронизироваться примерно в 3% от низа.

[ВикторС]

Олег,
Не совсем понятно, что Вы прислали. Какой осциллограф Вы проверяете? С1-131? - пишите об этом. Какой используется для измерений? Филипс ?
На мой взгляд, ширина импульса на второй и третьей картинке - это 15% от длительности периода. Нам же интересны положительный и отрицательный импульсы, с длительностью 1% от периода. Не важно - есть синхронизация или нет. Важно - может селектор синхроимпульсов формировать такие иглы? И, если, да - в каком диапазон входных напряжений. Для сравнения, соберите на макете компаратор подобный применённому в ОР-1 - на К554СА2 (не СА3 - эти медленные), и посмотрите - сколь широко меняется скважность импульсов в формирователе СИ на интегральном компараторе. Ещё нюанс - два ЭП на входе дифкаскада, имеют эмиттерные резисторы по 20КОм. Это представляется мне избыточным. Я бы попробовал заменить их на 2,4 - 4,7 Ком и посмотрел, как расширится полоса синхронизации.

[0leg-ch]

ВикторС,

Проверяю С1-131/2, для измерений PM3355.

> интересны положительный и отрицательный импульсы, с длительностью 1% от периода
Почему обязательно 1%? По-моему, ширина импульса не так важна, как соответствие его фронта определённому уровню входного сигнала. Вот я на фотке отметил момент, когда на выходе ТШ появляется 1 и запускается развёртка. И какой точке на входном сигнале он соответствует (надо учесть, что дифкаскад инвертирует входной сигнал). Красным отмечена часть сигнала, по которой нет синхронизации, на выходе ТШ постоянно 1.


Интегральный компаратор на макетке попробую, если найду что-то подходящее.

[ВикторС]

Олег,
Вот я не обратил внимание на то, что синусоида, на осциллограмме с ограничением - бьётся о шины питания. Может быть это вызывает перегрузку каскада и его не корректную работу. Про 1% ширины импульса синхронизации я говорю как о возможности регулировки "бегать" п всему скату синусоиды входного сигнала - от верхней до нижней точки. На осциллограмме, похоже, показаннвая ширина импульса синхронизации - это упор. Невозможно, регулятором "Уровень" подняться наверх, по "красной" зоне, получив на выходе более узкий импульс. Вот эт и надо исправить.

Добавлено after 35 minutes 48 seconds:
Для опыта с интегральным компаратором подойдёт любой ОУ, включённый как ТШ. Просто он может оказаться не достаточно быстрым, что нам не особо важно в опыте по ширине импульса.
Пример формирователя СИ на ОУ, представлен в первой (не упрощённой) версии схемы осцилллографа Н-313.
Схема по ссылке.
http://files.domcxem.ru/infocenter/%D0% ... %9D313.doc

Добавлено after 30 minutes 55 seconds:
Ещё одним, перспективным, направлением модернизации селектора СИ С1-131, является его доработка под электронное управление выбором полярности СИ, как это сделано в радиолюбительском осциллографе СУРА, и в профессиональном С1-64 (100 Мгц)

[0leg-ch]

ВикторС,

На осциллограмме, похоже, показаннвая ширина импульса синхронизации - это упор.

Да, совершенно верно.

Для опыта с интегральным компаратором подойдёт любой ОУ, включённый как ТШ.

Какого порядка должен быть гистерезис у ТШ?

доработка под электронное управление выбором полярности СИ

Попробовать можно, но тут мне не совсем понятно преимущество такого метода перед коммутацией с помощью реле или чего-то типа HEF4053.

Попробовал регулировку Hold off с помощью переменника (200 к + 20 к последовательно включенный постоянный) -- работает прекрасно. Теперь возникла мысль привязать время блокировки развёртки к времени её прямого хода для поддержания одинаковой яркости луча при переключении длительности развёртки. Рассматриваю вариант с токовым зеркалом (только перевернуть вверх ногами его):

Опорный ток задаётся резисторами переключателя длительности развёртки, токи зарядки конденсаторов задержки и ГЛИН брать с транзисторов T2a и T2b. Плавная регулировка с/дел и hold off -- переменными резисторами в эмиттерах этих транзисторов.

[ВикторС]

Олег,
Рад, что у Вас получилось сделать регулировку HOLD, как я советовал. Тут важно понять, что коррекция яркости луча, при подкручивании HOLD - это фича "на сдачу" а основная её задача - стабилизация изображения при осциллографии сложных и быстрых сигналов. На советских осциллографах, эта ручка называлась "Cтаб. ВЧ" именно потому. ИМХО, гораздо важнее вот о чём подумать - транзистор Т11, (в с1-118) и подобный в С1-131, отмечающие, своим открытием, верхнюю точку ЛНН, включены с заземлённым эмиттером. Это против термостабильности совсем. Может быть, в этой схеме, какие то другие детали плывут, от температуры, встречно, и всё норм, Это нужно проверить, наргевая плату развёртки феном. Если амплитуда ЛНН плывёт - ставить в эмиттер Т11 резистор ООС по току - неск сот Ом, и корректировать делитель ЛНН в базе, или мудрить со связкой ПНП-НПН, для взаимной компенсации.

Если у выбора полярности СИ переключатель - реле, то это ещё лучше, а если ключ на HEF4053 - могут быть потери синроимпульсов очень малой длительности и на ВЧ.

Гистерезис компаратора СИ должен быть минимальным тк чем он больше - тем меньше чувствительность (ширина красного ската синусоиды на Вашей фотографии выше)

[0leg-ch]

что коррекция яркости луча, при подкручивании HOLD - это фича "на сдачу"

Не, я имею в виду коррекцию HOLD при переключении длительности развёртки, чтобы сохранялась скважность пилы. А функция ручки Hold off мне известна, пользуюсь ей регулярно.

Это нужно проверить, наргевая плату развёртки феном.

Погрею, конечно, посмотрю. Но там сейчас есть более раздражающие температурные дрейфы в КВО и особенно в цифровом регистраторе.

[ВикторС]

"я имею в виду коррекцию HOLD при переключении длительности развёртки, чтобы сохранялась скважность пилы. " - вот это не совсем понял. По хорошему, новый импульс ЛНН должен появляться, как только разряжен времязадающий конденсатор ГПН, а ручка HOLD, эту длительность, искусственно увеличивает. На быстрых развёртках может падать яркость и возрастать разборчивость и стабильность картинки.
Пи переключении длительности развёртки время ЛНН должно меняться, а длительность паузы оставаться минимально возможной. Это полезно и потому, что в паузе, запуск развёртки должен блокироваться, и блокировка развёртки на длительное время может привести к потерям каких то эпизодических сигналов или помех.

Для термоконтроля, я использую бытовой фен с кнопкой подачи холодного воздуха. Очень удобно.

[Valentin Gvozdev]

На мой взгляд, проблема пробоя регулировочных резисторов несколько преувеличена. все решается просто правильным выбором типа этого элемента. У меня в обоих самоделках я применил герметичные переменники СП3-45а (двухваттная версия), и никаких проблем. Что с 8ЛО7И, где потенциал их относительно корпуса составляет почти 2 KВ, а тем более для 8ЛО6И, где всего 700-800В. Когда-то в юности пробовал ставить в таких цепях старинные СП-1 - вот они пробивались частенько, а эти ни разу. Стоят они недорого, продаются много где.


Добавлено after 17 minutes 10 seconds:
По хорошему, новый импульс ЛНН должен появляться, как только разряжен времязадающий конденсатор ГПН, а ручка HOLD, эту длительность, искусственно увеличивает. На быстрых развёртках может падать яркость и возрастать разборчивость и стабильность картинки.

Виктор, прошу прощения, а не могли бы объяснить несколько подробнее зачем эта ручка нужна и как она действует. И является ли она дополнительной функцией блока развертки, или просто служит для ручной компенсации огрехов его работы на чатотах, близким к предельной. Мне почему-то логика "правильной" развертки представляется такой - в начале прямого хода схема становится нечувствительной к СИ, и эта чувствительность возвращается только полсе завершения обратного хода+некого минимального защитного интервала, необходимого для завершения всех переходных процессов. С учетом того, что их длительность скорее всего будет зависеть от установленной скорости развертки, будут нужны некие переключаемые элементы, которые будут делать этот защитный интервал оптимальным на каждом пределе (собственно, в последней самоделке по мотивам С1-137 у меня именно так). Кстати, в помощью подбора длительности защитного интервала на каждом пределе можно добиться еще и более-менее одинаковой скважности развертки, чтобы при переключении не изменялась яркость картинки.

Так зачем тогда ручка "стаб ВЧ"?

[El-Eng]

На мой взгляд, проблема пробоя регулировочных резисторов несколько преувеличена. все решается просто правильным выбором типа этого элемента.

Возможно. Но в предложенном мной решении, кроме того, что допустимо использовать любые переменные резисторы, есть ещё плюс и в том, что от платы ЭЛТ к каждому из этих резисторов идёт всего по одному проводу, не требующему тщательной изоляции.

[0leg-ch]

ВикторС, вопрос длительности паузы между зубчиками пилы обсуждался на 162-й странице. Тут я согласен с Valentin Gvozdev, что лучше переключать длительность паузы при переключении пределов, чем иметь 2 фиксированных значения.

Схему с токовым зеркалом на 4 транзисторах вчера попробовал, работает вполне адекватно. До 0.1 мкс/дел всё отлично, дальше яркость чуть уменьшается, но там и амплитуда пилы растёт.

Валентин,

не могли бы объяснить несколько подробнее зачем эта ручка нужна и как она действует.

Чтобы убирать двоение в случае сложных, кривых сигналов:

Когда пауза минимальна, возможен запуск развёртки не той же самой частью сигнала, которой развёртка была запущена в предыдущий раз (синяя осциллограмма).