Настройка С1-99, конструирование пробников, генераторы перепада

[konst-72]

konst-72 Для ознакомления, думаю Вам будет интересно, стр.50...

Спасибо. Очень интересная разработка, уже практически профессионального уровня. Правда 2-ГГц осциллограф не предвидится, но идеи проектирования стоит учесть. Пока раздумья над таким проектом

Aktiver_Tastkopf_mit_OPA659.pdf

Всего 500 МГц, но соответствует осциллографам в наличии.
Поскольку TDS3054B у меня лучший осциллограф и конструирование любых пробников (пассивных/активных) отталкивается от его базовых переходных характеристик в 50-Ом режиме, есть интерес к форме его ПХ на всех диапазонах чувствительности 1-200 мВ/дел.

Данные приведены по 1 каналу, как среднему по параметрам. Из них можно сделать выводы:
1. Форма ПХ в целом, далека от идеала (ожидаемого).
2. В диапазоне до 5 мВ/дел сохраняется Тнар не более 700 пс и, соответственно, полоса 500 МГц (в соответствии с ТТХ).
3. На пределе 2 мВ/дел Тнар соответствует полосе 380 МГц (по паспорту не хуже 300).
4. На пределе 1 мВ/дел Тнар соответствует полосе 220 МГц (по паспорту не хуже 175).

Далее ПХ в режиме входа осциллографа 1 МОм, 1 и 2 каналы.

Видимо, ее непрезентабельная форма соответствует оптимальным условиям для согласования предназначенных для работы с ним пробников (типа Р6139А). В своих пробниках я попытался ее линеаризовать, насколько возможно.

Интересно, что для выведения параметров модулей front-end в массовом производстве использовалась лазерная подгонка практически всех напыленных элементов на керамических платах front-end (С1-99 с парой десятков точек подстройки здесь отдыхает). Ниже вырезка из видео очередного Teardown Tektronix с Youtube (ценность - съемка под микроскопом)

https://disk.yandex.ru/i/Wy-sFyvXFCMF4A

Оригинал видео

[konst-72]

Давно хотел приобрести фирменный пробник Tektronix P6139, специально рассчитанный для TDS3000 series, чтобы разобрать и сравнить со своими. И вот, купил на Авито за 3600р.
Сам пробник и его сравнение с Hoden HP9100, он меньше, тоньше и гораздо удобнее.

Состояние пробника определило цену. На фото последовательная разборка блока согласования, покрытого немерянным белым налетом (будто валялся лет 20 в сыром подвале) и результат после чистки корпуса.

Плата и детали на ней тоже были соответствующие. Все отмыл, почистил, спаял и померил компоненты. Плата и итоговая схема пробника

Свх=8,1 пФ, соответствует ТУ (8, +/-0,8 пф).Напрягает сопротивление R3. Видимо, в процессе оптимизации выключили эту цепочку. А у китайцев в дженерике здесь стоит 10 Ом.
Измерил параметры кабеля (как же, фирменный Тектроникс, наибольший интерес, все таки 8 пф и 500 МГц)

Далее измерения ПХ и АЧХ (предварительно постарался вывести наиболее линейную АЧХ к наиболее "красивой" ПХ). Формирователь от И1-12 не самый быстрый, примерно 100 пс (с быстрым, 50 пс, хуже). ПХ в сравнении с самим осциллографом для наглядности.

АЧХ и ПХ вызываает вопросы. Но, с другой стороны, если протестировать пробник с генератора перепада на 74АС04 с временем нарастания 400-500 пс

часть вопросов снимается. Может и Тек на это рассчитывал?

[avmak]

Формирователь от И1-12 не самый быстрый, примерно 100 пс (с быстрым, 50 пс, хуже). ПХ в сравнении

Посмотрите рис.1
https://prist.ru/library/stati/gener...nd_pulse_labs/

Получается, что время нарастания на И1-12 смотреть можно, а вот всё, что на верхней полке - уже смурно для ВЧ осциллографов. Видимо, вы с этим и столкнулись. Надо копить на стробоскоп 5-6 ГГц...

[konst-72]

Согласен, конечно, не стоит ожидать от 40-летнего прибора эпохи СССР метрологических характеристик, тем более сравнивать с Пикосеконд. О проблемах формирователей И1-12 я писал не раз. Но пользоваться чем-то же надо, желательно доступным и целесообразным для любительской практики. Разумеется, с учетом накопленных данных о примерной форме сигнала и контролем равномерности и горизонтальности АЧХ настраиваемого устройства.
Проблемы с формой импульса И1-12 заметны даже на всего лишь 500 МГц Тектрониксе. Особенно, если есть с чем сравнивать.

Длительность предвыброса у хорошего и не очень формирователей различается в 2-3 раза (первый звоночек). Да и разница в переходном процессе на вершине тоже заметна и говорит о значительной неравномерности плоской части импульса у худшего формирователя. Что еще более заметно на 6 ГГц осциллографе. Кстати, по форме предвыброса из статьи Приста можно предположить, что использованный формирователь, похоже, был совсем плох.
А уж методика поверки этих передовых для середины 80-х годов в СССР генераторов отдельная история. Спецстенд с госповеркой раз в 3 (!) месяца и эпопея:
1. эталонный в СССР С9-9
2. аттестованный по нему генератор-переносчик
3. аттестованный по генератору С1-91/4
4. поверка И1-12 по аттестованному осциллографу.
В ТОиИЭ сия детективная история хорошо изложена (с стр.86)

i1-12.rar

И даже такой генератор позволяет настраивать осциллографы и пробники с довольно неплохим результатом ПХ и АЧХ.

[avmak]

Согласен, конечно, не стоит ожидать от 40-летнего прибора эпохи СССР метрологических характеристик, тем более сравнивать с Пикосеконд.
И даже такой генератор позволяет настраивать осциллографы и пробники с довольно неплохим результатом ПХ и АЧХ.

Да я немного не о том... Думается, такая форма импульса, что на фотке в журнале, была изначально и с ней больно не заморачивались, т.к. СВЧ осциллографов было мизерное количество и их поверку делали единичные центры.
У меня к Вам такой вопрос: переделал я родной щуп .057 по схеме, показанной ниже. На ВЧ всё хорошо, а на меандре 1 кГц от внутреннего калибратора на вершине первого угла меандра имеется маленькое скругление вместо прямого угла и без развала ПХ исправить это не удаётся... Может сталкивались с этим и как исправляли?

[konst-72]

Думается, такая форма импульса, была изначально и с ней больно не заморачивались

Аа, ну да, на тех осциллографах надо было еще разглядеть что-то, а для начала, хотя-бы просто засинхронизироваться.

Не очень понял проблему, увидеть бы форму. Посмотрел у себя на калибраторе и на внешнем генераторе, чет я проблемы не вижу. Фронт калибратора, да, около 300 нс и острого угла там никогда не было.


Все, увидел. Это может быть как ошибка в коррекции усилителя Y в области средних частот, так и проблема калибратора. Нужен референсный осциллограф для проверки калибратора или внешний генератор хорошего меандра 1-10 кГц. Сам щуп, по идее, такого дать не должен. При подаче прямо на вход осциллографа проблема сохраняется?

[avmak]

Сам щуп, по идее, такого дать не должен. При подаче прямо на вход осциллографа проблема сохраняется?

При прямом кабеле меандр с калибратора нормальный. Также норму с калибратора показывал и другой осциллограф - С1-83.
Причина оказалась в некачественном конденсаторе С1 в приборной коробке. После замены С1, меандр 1 кГц стал нормально компенсироваться.
Всем спасибо!

[konst-72]

Очень редкий дефект, для неSMD конденсатора. Рад за вас, что нашли причину и все получилось.

[konst-72]

Читая eevblog, наткнулся на проблемы применения (да и конструирования) проходных нагрузок 50 Ом, используемых для согласования 1 МОм входа осциллографа или пробников с выходом генераторов перепада. Тут раскрыта конструкция проходных нагрузок, в т.ч. Алишных и проблемы с их КСВН. Здесь исследуются характеристики различных нагрузок при их использовании с осциллографом. А в этой теме изложены проблемы активных пробников при подключении к измеряемым цепям, в т.ч. в 50 Ом тракте с применением проходных нагрузок и их конструирование. Решил посмотреть свои самодельные проходные нагрузки, которыми настраивал пробники.

Они сделаны из штатной для щупов С1-70 проходной нагрузки путем замены резисторов на СМД и врезки розетки СР-50. На фото схема подключения щупа к генератору перепада

Выделен участок после так называемой "плоскости калибровки". Он важен, поскольку его паразитные параметры искажают получаемые результаты при настройке щупа, а в реальной работе с щупом этого участка нет. Индуктивность не оценивал, а емкость этого участка измерил, составила 4,1 пф, причем большая часть ее пришлась на BNC переход.
Затем посмотрел КСВН собственно проходной нагрузки, а так же с BNC переходом на Х1-50 (0-460 МГц)



Видно, что КСВН нагрузки составляет где-то 1.1 на частоте 460 МГц и резко ухудшается при подключении BNC перехода. На следующем диапазоне 450-750 МГц еще хуже



Сначала, получив не очень хороший КСВН собственно проходной нагрузки (КСВН где-то 1.3 на 750 МГц), но еще до катастрофического результата при подключении BNC перехода, озадачился покупкой фирменных нагрузок. Раз, два. Потом понял это "деньги на ветер". Надо устранять всю эту паразитную цепочку. Тут конструкция из eevblog (третья ссылка) очень подфартила.
Получилось так


Иголка касается плоскости резисторов. Паразитная емкость в данной точке минимальна, чисто емкость резисторов СМД. Индуктивности нет в принципе.
Подключение щупа к формирователю, было - стало

Теперь результаты измерения ПХ пробников HP6350, HP9251 И P6139A. Было (со старой нагрузкой) - стало (с новой)

Видно уменьшение колебательного процесса на вершине, выравнивание формы ПХ хотя и ценой увеличения времени нарастания, в среднем 30-35 пс. Это, думаю, поправимо, нужна подстройка пробников. Картинка "до" для Р6139А с плохим формирователем, с хорошим там было время примерно 670-680 пс и еще более сильный колебательный процесс.
Провел измерения и АЧХ. Синий график - до, красный - после.

Появился небольшой спад на ВЧ, который тоже надо бы подкорректировать. Для HP6350 и P6139A заметно выравнивание АЧХ.

[konst-72]

Результатаы измерения КСВН проходной нагрузки 50 Ом новой конструкции. Синяя линия - КСВН примерно 1.1.