Hallo!
Ich melde mich noch mal, weil ich nach intensivem Denken und Probieren einen umschaltbaren Eigangsteiler gebaut habe, der sich in der Praxis als sehr gut bestätigt hat. Er ist zwar untypisch, hat mir aber erlaubt, mein Traum zu verwirklichen, weil ich solche aktive Tastkopfe noch nicht gesehen habe. Ich habe mir nämlich zwei aktive Tastköpfe mit umschaltbarem 2:1/10:1 Eingangsteiler bauen können (siehe Code). Das beim Umschalten ein Jumper umgesteckt werden muss, habe ich sofort in Kauf genommen, weil man nicht so oft umschaltet und ich keine andere Lösung sehe. Selbstverständlich um Bereich der Eingangspannungen (z.B. auf +/- 40V) zu erweitern kann man den Umschalter mit anderen Verhältnissen verwenden (z.B. 2:1/20:1). Wenn man es öfters braucht, kann man sich auch gleichen AC/DC Umschalter einbauen.
Die Inbetriebnahme des übrigen Teils des Tastkopfes, ausser Eingangsteiler, bleibt gleich, wie schon beschrieben, da die Schaltung sich nicht geändert hat. Die Spannungen, die auf den Transistoren nach fehlerfreier Montage seien sollten, sind im Code mit Montageskizze angegeben. Bei Verwendung 1% Widerstände und wenn man nicht genauer haben möchte, ist eigentlich nur der R4 und Eingangsteiler einzustellen.
Zuerst werden die Widerstände im Teiler auf entsprechende Amplitude getrimmt. Der R2 wird angenommen und passender R3 ermittelt. Als letzter wird R1 eingestellt. Das kann man mit Gleichspannung bzw. einem Oszikalibrator mit niedriger Frequenz machen.
Wenn man zur Frequenzkompensierung ein Quarzgenerator mit Amplitude ca. 5 Vpp benutzt, dann am bequemsten ist seriell mit dem Tastkopf ein keramik Kondensator 1... 100 nF anzuschliessen. Damit wird die Spannung am Eingang des Tastkopfes eine Amplitude ca. +/- 2,5 V haben und können beide Eingangsteiler 2:1 und 10:1 kompensiert werden.
Als Umschalter wurde ein Teil der Stiftleiste (SL 1X36G 2,54,Reichelt 0,17€) mit 3 Stiften und ein Jumper (JUMPER 2,54 SW, Reichelt 0,04€) angewendet. Weil die eigene Kapazität (C1) zwischen den Stiften der Stiftleiste zu groß ist und der Teiler in der Stellung 10:1 überkompensiert ist, habe ich paralell zu vorhandener Montagekapazität (Cm) zusätzlich den C3 benutzt, der in Stellung 10:1 als erster eingestellt wird. Als C3 habe ich ein ca. 5 mm langen 0,8 mm emalierten Kupferdraht an GND beim R3 angelötet und ihn mit 0,2 mm an Gate des FETs T1 angelötetem emaliertem Draht umgewickelt. Bei mir sind es 8 Windungen.
Danach wird der Jumper in die Stellung 2:1 umgesteckt und der Teiler mit C2 kompensiert. Bei gleichen Drähten sind es bei mir 28 Windungen auf L förmigem ca. 1 cm langem 0,8 mm Draht der an Stift 2 angelötet ist. Den dünnen Draht 0,2 mm habe ich an Gate des T1 gelötet. Ich habe die Kondensatoren C3 und C2 bei mir fotografiert.
Die praktische Anwendung hat jedoch gezeigt, dass solcher Kondensator C2 ändert ziemlich stark seine Kapazität bei Näherung der Hand, in der der Tastkopf gehalten ist. Deswegen habe ich C2 gemesssen (ca. 6 pF) und ein 3... 10 pF SMD Trimmer paralell zum R2 draufgelötet. Danach ist der Einfluß der Hand kaum sichtbar, wenn der Tastkopf so gehalten wird, dass sich die Kabeln noch auf der Hand stützen. Das ist natürlich Gewöhnheitssache, und wenn es nötig ist, könnte man sich eine Schirmung oder Metallgehäuse basteln. Das Gehäuse habe ich auf zwei Stellen durchgebohrt und mit kleinen Blechschrauben miteinander verbunden, damit falls nötig, leicht zerlegbar ist.
Ich habe mir zwei gleiche Tastköpfe aus nicht selektierten aktiven Bauteilen gebaut, die ich mit 2 kHz und 2 MHz kalibriert habe. Zwischen den Tastköpfen habe ich bei höheren Frequenzen (z.B. Quarzgenerator 20 MHz) einen kleinen (<10 %) Unterschied in der Amplitude auf dem Oszilloskop bemerkt. Wenn sich jemand zwei identische Tastköpfe bauen will, müssen wahrschenlich identische Transistoren (ausser T2 und T3) verwendet werden.
Übrigens, die zusätzliche Kapazität C3 die Oszillationen nach den Flanken fast völlig gedämmt hat, weil die Montagekapazität Cm wahrscheinlich zu klein bzw. zerstreut war. Die eventuell jetzt auftretende Oszillationen sind hauptsächlich von dem paralell geschaltetem passivem Tastkopf verursacht.
Mit dem Federhaken bei 100 MHz Sinus gemessene Eingangskapazität beträgt für 2:1 ca. 4pF und für 10:1 ca. 1 pF. Im Vergleich zu meinem 100:1 passivem HV Tastkopf mit 2 pF ist es für mich noch annehmbar, weil die Amplitude 50 bzw. 10 mal grösser ist. Meistens werde ich den Tastkopf für HF wegen ein paar Volt DC Offsetspannung sowieso mit dem Übertragungsfaktor 10:1 und 1 pF benutzen. Weitere Anwendungstests haben ergeben, dass der aktive DC Tastkopf im Vergleich zu passiven Tastköpfen 1:1/10:1 grösseres eigenes Rauschen hat und für Spannungen in mV Bereich sich nicht eignet.
Man kann die ganze Schaltung mit besseren HF Eingeschaften realisieren (kleinere SMD Bauteile und SMD Transistoren), bin aber kein Uhrmacher und schon zu alt um das noch zu lernen. 
Und hier noch auf einen Blick die alle wichtigste Parameter des Tastkopfes:
Teilung der Eingangsspannungen.................... 10:1................... 2:1
Messbereich der Eingangsspannungen.........0 bis +/-20 V........0 bis +/- 4V
Eingangsimpedanz.................................. 500 k / 1 pF..........100 k / 4 pF
Bandbreite (-3 dB) DC bis min...................100 MHz................100 MHz
Max. zulässige DC Eingangsspannung..........+/-240 V................+/- 48 V
Temperaturkoeffizient TK...................................... -2 mV / K
Ich denke, das die Beschreibung genug verständlich ist, aber wenn es Probleme mit dem Nachbauen geben sollte, bitte fragen.
Ich wünsche Euch viel Spass beim Aufbau und Benutzung.
MfG
Code:
+-------------------+------+-----+--o +5V
Jumper | | | |
+-------+ | ___ |/ | --- C6
| | +-|___|-+---+-----| T3 | --- µ1
| | | R5 3k | | |> | |
| | 4mAX | R6|6k8 | | ===
2:1 10:1 | | .-. +---+ | GND
| | | | | | |C5|µ1 | |
|R1 410k| R2 33k| |-+ C4--- | | --- .-. |
| ___ | ___ | | T1 µ1--- '-' --- | |R7 X10mA
<-+-|*__|-+-|___|-+---+--+->|-+ | | | | |300 |
|1 2| 3| | | | +---+---+ '-' |
| || | *||/ | Cm| .-. | | | |/
+---||--+---||--+ ---|*|R3 | === +----| T5
|| \/|| | ---| |62k| GND | |> RG174 Oszi
C1 \ --- | '-' | |< | ____ -
C2 --- | | ~0V+-----------------| T4 0V+--(____(-+-o)
3..10p *|C3 | | | |\ | | | -
+---+--+ .-. | | === .-.
| |*|R4 .-. | GND R11| |
=== | |1k | |R8 | 51| |
GND '-' | |150 | '-'
C1 = Kapazität der Stifte | '-' | |
| | |/ ===
Cm = Montagekapazität | +----| T6 GND
| | |>
T1, T2 = BF245A | .-. | GND
| | | |R9 .-. ===
T3 = BC547 | |-+ | |150 |*|R10 |
| | T2 '-' | |24 --- C7
T4 = BF324 +->|-+ | '-' --- µ1
| 5mAX | |
T5, T6 = BFR91A +--------------+------+-----+--o -5V
Code:
\ .-------------------------------------------------------------.
X------X--o--o--o--X--o--o--X--o--X--o--o--o--o--o--o--X GND |
/ | /| +-|-----|----------\ -5V \ |
| | # T2 DX| R6 | X--o--X--X | |
| | | | | | | | | | |
| C3 = X R3 SX/ X--C4-X R9 /XB R10C7| |
| | | | \ | |/ | |/ |
|X X | # X--XG R5 | X XC-R8-X T6 XE X |
------------C1 C2 \| | | | | | | |
|X X||X||X--XG #R4# X | C5 /XB T4 XC-+->X-> Oszi |
| 1| 2|\3| | |/-|--|--|---/ | | |
| #R1#| R2 X--X--X X X X--R7-XE-------XB | X |
| | || | S C| B E | | |
| X--X \X DX\ T1 |T3 T5 XE C6 |
| \ | | |
| \-----X--o--o--o--o--o--o--XC-o--X +5V |
'-------------------------------------------------------------'
o freigelassene Lötpunkte
X benutzte Lötpunkte
- | Verbindungen mit emaliertem Draht 0,2... 0,3 mm
Als R1 und R3 sind zwei seriell und als R4 zwei paralell
geschaltete Widerstände vorgesehen.
Spannungen auf Transistoren in V
G D S
T1 0 0 +5
T2 -4,1 -5
B E C
T3 +3,4 +2,7 +5
T4 0 +0,7 -3
T5 -4 -4,7 0
T6 +0,7 0 +5
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