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Hallo!
Ich habe noch zwei Abblockkondensatoren von Versorgungsspannungen entfernt, da am Anfang montiere ich lieber ein paar mehr, die ich dann am Ende, wenn sie nicht nötig sind, entfernen kann. Mit dem R4 kann man den Übertragungsfaktor auf genau 2:1 einstellen.
Wenn ich bei 100 MHz seriel mit dem Tastkopf ein Kondensator 1,8 pF angeschlossen habe, ist die Amplitude um 35 % abgefallen. Die Eigangskapazität ist also gleich ca. 1 pF. Er ist aber nicht so breitbandig wie der HF Tastkopf. Ich habe leider kein Wobler um den Frequenzgang zu ermitteln, aber schätzungweise geht er bis ca. 50 MHz.
Das am Ausgang gemessene Rauschen mit kurzgeschlossenem Eingang ist um 10 mVpp und erhöht sich auf ca. 20 mVpp, wenn der Eingang offen ist. Davon ist aber um 10mV wahrscheinlich aus benachbartem tschechischem UKW Sender durch die Spitze empfangene Frequenz ca. 60 MHz. Das heißt, das der Eingangsteiler kein bedeutendes Rauschen generiert und der Eingangswiderstand kann bei Bedarf noch erhöht werden.
Im Code ist hoffentlich der letzte Schaltplan, der genau dem entspricht, was in meinem Tastkopf drin ist. Ich wollte noch die Temperaturstabilität vielleicht verbessern, aber nachdem ich vor jeder genauer Messung die Lage der Nulllinie auf meinem Oszi vom Philips korriegieren musste, habe ich es nicht gemacht.
Die Nutzung könnte noch kleine Änderungen bringen, aber auf der Platine ist noch viel Platz übrig geblieben und ich habe noch nicht alle unbenutzte Lötinseln von der Lochrasterplatine entfernt.
Auf Wunsch vom Hacker habe ich ein paar Fotos gemacht, die sind leider nicht sehr gut.
Wenn jemand den Tastkopf nachbauen möchte, werde ich selbstverständlich sehr gerne helfen! :)
MfG
Code:
C2 p4 +---+--------+------+---+-----+---o +5V
AC/DC | | | 10mAX X30mA |
/ *|| 5mAX \| "0" .-.P | | ---C6
+-o/ o-+--||---+ | T2 |--+->| |10k .-. | ---µ1
| | || | |-+ <| | *| | | | | |
| || | ___ | | T1 | --- '-' R6 | | | ===
<-+--||--+-|___|-+---+->|-+ | ---C3| 330'-' | GND
|| R1 91k| | | | || | µ1| | |
| .-. | +-||-+---+ | |
C1 µ33 --- | |R2 | | ||C4 µ1| | |/
Cm --- | |30k| .-. === +-| T5
| '-' | | |R4 GND | |>
| | | | |330 | |
=== === | '-' | |
GND GND | | |/ |
| |< +-| T4 | RG174 Oszi
Cm = Montagekapazität 0V+-| T3 | |> | _____ -
| |\ | | 0V+---(_____(-+-(o)
D = BAT42 | | | | | | | -
R3.-. X5mA | | |/ === .-. |
T1 = BF245A 1k|*| | | +-| T6 GND R9| |===
| | +-----------+ | |> 51| |GND
T2 = BC547 '-' | | | GND '-'
| .-. .-. .-. === |
T3 = BF324 | | |R5 R7 | | | |R8 | ===
V | |300 120| | | |20 --- GND
T4...T6 = BFR91A D - '-' '-' '-' ---C7
| | | | | µ1
+---+---------------+---+-----+---o -5V
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Ich beschäftige mich jetzt mit dem Untersuchen des fertigen Tastkopfes und habe festgestellt, dass ein 3 Vpp unsymmetrisches Testsignal aus dem Oszikalibrator auf meinem Tastkopf in DC Stellung im Vergleich zu 10:1 passivem Tastkopf um ca. 0,5 V nach oben verschoben ist und bin gerade beim Nachdenken warum, da bei 0 V am Eingang ist 0V am Ausgang eingestellt ist und ein Dreieck von Funktionsgenerator linear übertragen wird.
Ich denke, dass für die Verschiebung eine ca. 2,5-fache Verstärkung des Tastkopfes verantwortlich ist. Wahrschenlich deswegen haben die Tektronix aktive Tastköpfe ein Übertragungsfaktor 10:1 und keine innere Verstärkung. An das Problem habe ich bisher nicht gedacht.
Ich habe ein Foto angehängt. Oben ist der aktive Tastkopf 2:1 mit 0,5 V/DIV mit Nullinie in der Mitte und unten der passive Tastkopf 10:1 mit 0,1 V/DIV und Nullinie auf der erster Linie von unten.
Im code habe ich eine Ausgangstufe die ich ausprobieren möchte skizziert. Das ist eine Modifikation der bisheriger, bloß ohne Verstärkung. Wenn ich jetzt die Verstärkung des Tastkopfes um ca. 2,5 verklenere, dann wird der Tastkopf einen Übertragungsfaktor 5:1 haben. Man könnte aber den Eingangsteiler auf ca. 8:1 vergrösern und ein gesamten Übetragungsfaktor 10:1 (wie Tektronix) haben. In dem Fall wird sich den zu übertragenden Spannungshub auf ca. 0,5V verkleinern, was die Versorgungsspannungen und damit verbundene Wärmeentwicklung senken wird.
MfG
Code:
+------------------------+-------o +VCC
| _____ Rc1 |
| | | ___ |/
GND +-|LM317|----+-|___|-+-| T2
=== |_____| | | |>
| ___ | ___ | | | RL
+-|___|-+-|___|-+ | | ___
| 0V+-|___|-+
|/ | |
---| T1 | ===
|> | GND
Rc1 = Re1 | |/
+-| T3
Re2 = RL | |>
| |
.-. .-.
Re1 | | | | Re2
| | | |
'-' '-'
| |
+---+-------o -VCC
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Wachrscheinlich baue ich mir so ein Netzteil, aber ich bin in besserer Lage als du (weil ich Netzanschluß habe) und mir reichen dann kleine Akkus z.B. Mignon Ni-Mh mit ca. 2Ah, die werden von dem Netzteil aufgeladen und nur ab und zu bei sehr genauen Messungen wird aus dennen Strom entnommen.
Übrigens, ich habe in den letzten zig Jahren nur ein paar mal ein Frequenzzähler gebraucht. Deswegen habe ich beschlossen, dass ich sicher keinen nächsten bauen werde. Du kannst aber dafür ein Tread eröffnen. Ich werde mich sicher daran beteiligen. :)
Ich habe inzwischen die modifizierte Ausgangstufe zusammengebaut und getestet. Tatsächlich bei einer gesamter innerer Verstärkung Ku=1 des aktiven Tastkopfes gibt es keine Verschiebung von Gleichspannungen mehr. Jetzt muss ich das festbauen und "schleifen". Hoffentlich war das letztes Problem mit dem aktivem Tastkopf. Ich habe zum Vergleich wieder ein Foto mit gleichen Einstellungen gemacht und im Code aktuelle Version des Tastkopfes 10:1 skizziert. Genaue Beschreibung der Inbetriebnahme folgt, wenn ich damit fertig bin.
MfG
Code:
C2 +---+-------+---+------------------+------+-o +5V
AC/DC | | | | _____ | |
/ *|| 5mAX \| "0".-. ||LM | +1,8V | C6 ---
+o/ o+--||---+ | T2 |--+>| | +|317LZ|----+-+ | µ1 ---
| | || | |-+ <| | | |P |_____| | | | |
| || | ___ | | T1 | C3---'-'10k | |.-. X10mA ===
<-+-||-+-|___|-+--+-|-+ | µ1--- | | || |R8 | GND
|| R1 100k| | | | || | | ___ | ___ || |120|
| .-. | +-||-+--+-|___|-+-|___|-+'-' |
C1 µ33 ---|*| | | ||C4 | R6 100 R7 240| | |/
Cm ---| | | .-. µ1 | || | +--| T5
| '-'R2| | |R4 +------||-------+ | |>
| |15k| | |300 | C5||µ1 X10mA|
+--+ | '-' === | | RG174 Oszi
| | | GND |/ 0V| __
=== | |< +------------| T4 +-(__(-+-(o)
GND 0V+-| T3 | |> | | -
| |\ | | | .-. |
T1 = BF245A | | | | | R11| |===
.-. X5mA | | |/ 51| |GND
T2 = BC547 R3|*| | | +--| T6 '-'
1k| | +----------+ | |> |
T3 = BF324 '-' | | | +---+
| .-. .-. .-. | |
T4...T6 = BFR91A | | |R5 R9 | | |*|R10 | ===
V | |300 120| | | |51 --- GND
D = BAT 42 D - '-' '-' '-' C7---
| | | | µ1 |
Cm = Montagekapazität +---+-------------------------+----+------+-o -5V
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Hallo!
Ich habe den aktiven DC Tastkopf schon beendet und bin mit der letzter Version fast zufrieden (aktueller Schaltplan ist im Code vom vorherigem Beitrag). Man könnte noch viel verbessern, aber dann ist der Tastkopf nie fertig. :)
Zum Vergleich habe ich ein Ausgangssignal von einem Quarzgenerator 8 MHz fotografiert. Oben ist mein aktiver Tastkopf 5:1 mit 0,5 V/DIV und unten pasiver Tastkopf HZ40 10:1 mit 0,2 V/DIV. Die Zeitbasis ist 20 ns/DIV.
MfG
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Hallo!
Ich habe noch kleine Änderung in der Schaltung des Tastkopfes gemacht, um Ausgangspannungshub zu verdoppeln. Der neue Tastkopf (Schaltplan und Montageskizze sind im Code) kann schon +/-2 V übertragen, was den Eingangspannungen +/- 10V beim Eigangsteiler 4:1 (Übertragungsfaktor 5:1) und +/-20 V beim 8:1 (10:1) enspricht. Diese kleine Änderung hat kein Einfluß auf Inbetriebsnahme und Parameter des Tastkopfes.
Für alle, die sich den Tastkopf auf Lochrasterplatine aufbauen möchten, habe ich in unterem Code eine Skizze der Seite mit SMD Bauteilen (1206) gemacht, weil ich auf einem Foto die Plazierung der Bauteile nicht gut zeigen kann. Auf meiner Platine sind Kollektor und Basis vom T3 vertauscht, weil ich anderen Transistor montiert habe. Die Transistoren befinden sich auf der Gegenseite und sind mit gebogenen Anschlußpins montiert, so dass sie auf der Platine flach liegen. Alle unbenutzte Lötpunkte habe ich per Hand mit einem 3,5 mm Bohrer entfernt. Die Skizze kann auch für Planung einer geätzter Leiterplatte dienen.
Das 3-adrige Kabel mit Versorgungspannungen wird an die "Schienen" +5 V, -5 V und GND angelötet. Die Spitze, auf die ein Federhaken angesteckt werden kann, wurde aus einem versilbertem ca. 5 cm langem Draht 1 mm und die GND Leitung zu isolierter Krokoklemme mit ca. 10 cm langer isolierter Litze aus dem Mini-Krokoklemmensatz gemacht. Um den Federhaken auf die Drahtspitze anstecken zu können, muss der Durchmesser des Gehäuses auf der Länge etwa 1 cm z.B. mit einer Feile angepasst werden. Um Durchführen der Spitze durch mit 6 mm durchgebortes Gehäuse habe ich 20 mm lange mit 1,5 mm durchgebohrte 6 mm Verlängerungsachse verwendet. Den Einbau des 51 Ohm SMD Abschlußwiderstandes in ein BNC Stecker habe ich im Beitrag vom 18.11.2008, 23:29 erklärt. Alle Bauteile, ausser Gehäuse (Edeka), sind vom Reichelt.
Ich würde empfehlen den Tastkopf, so wie ich es gemacht habe, stufenweise vom Ausgang aufzubauen und das schon fertige gleich prüfen. Weil die Schaltung sehr breitbandig ist (>100 MHz), sollten bei der Inbetriebsnahme sehr kurze vorläufige Verbindungen angewendet werden, weil sonst kann es zu HF Oszillationen kommen. Aus dem Grund wird empfohlen den Tastkopf bei der Inbetriebsnahme zur Kontrolle an Oszilloskop anzuschliessen und kein Multimeter mit langen Messleitungen benutzen. Die Spannungen, die auf den Transistoren nach fehlerfreier Montage seien sollten, sind im Code mit Montageskizze angegeben.
Als erstes wird die Ausgangstufe mit T3, T4, T5 und T6 montiert. Zuerst wird das Basis vom T4 mit GND verbunden und die Spannung am Ausgang gemessen. Nach dem Entfernung des Kurzschlußes, zwischen Basis vom T4 und GND wird ein keramik Kondensator 0,1 µF provisorisch angelötet. Danach wird auf Basis vom T4 eine Gleichspannung um 1 V zugeführt. Auf der Basis muss die Spannung für + und - Polarität kontrolliert werden, weil wegen Basistrom des T4 die Spannung nicht symmetrisch seien kann. Sowohl für positive als auch für negative Spannung soll am Ausgang Spannung mit entsprechender Amplitude sein (mit Berücksichtigung des Unterschieds der Spannungen auf der Basis von T4 und und der, die auf dem Ausgang vorher war). Ich habe 1% Widerstände montiert und der Unterschied war bei mir um 1%. Ich habe es nicht verbessert, da die übliche Genauigkeit des Oszilloskopes ca. 5% ist. Bei Verwendung 1% Widerstände ist eigentlich nur der R3 und Eingangsteiler einzustellen. Wer es genauer haben möchte, kann es mit der Änderung von R9 machen.
Und hier noch ein konkretes Beispiel aus meiner Inbetriebsnahme:
Anfangs am Ausgang gemessene Spannung: +17 mV
Auf der Basis vom T4 gemessene Spannungen: +1,045 V und -1,000 V
Gemessene Ausgangsspannungen: +1,026 V und -0,957 V
Soll Ausgangsspannungen: +1,045 V + 17 mV = + 1,062 V und -1,000 V + 17 mV = -0,983 V
Dazugehörige Unterschiede: 1,062 - 1,026 = 36 mV und 0,983 - 0,957 = 26 mV.
Der Unterschied für positive und negative Ausgangsspannung: 36 mV - 26 mV = 10mV, also um 1%.
Danach wird der Kondensator von Basis T4 entfernt und die Eingangstufe mit FETs montiert. Als R3 wird provisorisch ein Trimmpotenziometer ca. 2,5K eingelötet und auf dem Ausgang möglichst genau 0 V eingestellt. Nach dem Messen wird ein fester Widerstand mit nächstem grösserem Standartwert eingelötet und genaue Einstellung wird mit paralell geschaltetem Widerstand durchgeführt.
Als nächste wird der Eingangsteiler für eine Gleichspannung max. 20V mit dem R2 auf Gesamtteilung eingestellt, also z.B. für Eingangspannung 8,573 V soll am Ausgang 0,857 V sein. Abschliessend wird der Eingangsteiler mit C2 frequenzkompensiert. Für beides kann man auch den internen Kalibrator vom Oszilloskop mit min. 1 MHz bzw. ein Quarzoscillator verwenden. Beim Quarzoscillator zum Vergleich kann als Referenz ein passiver Tastkopf 10:1 benutzt werden. Genauere Beschreibung des Vorgehens bei Frequenzkompensierung des Eingangsteilers findet man in meinem Beitrag vom 18.11.2008, 00:40. Oft ist der C1 nicht nötig, wenn die eigene Kapazität des R1 genug groß ist. Ich habe als Beispiel ein Foto von meinem Frequenzkompensiertem Tastkopf im Vergleich mit P150 (150 MHz) gemacht. Oben ist der passive 10:1 P150 und unten meiner mit Federhaken. Die Eistelungen sind für beide 0,2 V/DIV und 0,2 µs/DIV. Mit den Schwingungen nach den Flanken kann ich leben, weil ich als Bastler nicht so viel Zeit wie Tektronix in die Entwicklung investiert habe. :)
Wenn jemand sehr genau alle Parameter einstellen will (besser als die Bauteiltoleranzen), sollte für mit Stern gezeichnete Bauteile auf einer gefertigter Leiterplatte ein Platz fur zwei seriell/paralell geschaltete Bauteile vorgesehen werden. Die SMD Bauteile lassen sich aber auch sehr gut aufeinander montieren.
Beim vorherigem Tastkopf mit Eingangsteiler ca. 4:1 ist der gesamte Übertragungsfaktor 5:1 bei max +/- 5V. Der letzte Tastkopf mit Eigangsteiler ca. 8:1 hat ein Übertragungsfaktor 10:1 und kann unverzehrt bis max. +/-20 V zum Oszilloskop übertragen. Für höhere Eingangsspannungen würde ich empfehlen einen pasiven Hochspannungstastkopf 100:1 mit Eingangskapazität um 2 pF.
Die Eingangsparameter des Tastkopfes bleiben unverändert, weil die Eingangstufe gleich ist. Bei von mir vorher auf einer Lochrasterplatine eingebautem Tastkopf mit Eingangsteiler 4:1 (gesamter Übertragungsfaktor 5:1) habe ich bei 100 MHz Sinus die Amplitude 0,75 (-2,5 dB), der beim DC gemessen. Beim T4 mit höherer Ft und einem gutem HF Layout sollte es besser werden.
Der aktive Tastkopf eignet sich auch sehr gut als Impedanzwandler 100 kOhm / 1 pF auf 50 Ohm für andere Messgeräte z.B. Frequenzzähler um Messungen ohne Belastung des Messobjektes zu führen. In diesem Fall sollte beachtet werden, dass im BNC Stecker sich schon ein 50 Ohm Widerstand befindet, der eine Belastung für die Ausgangstufe darstellt. Wenn das Messgerät an das der Tastkopf angeschlossen ist auch ein 50 Ohm Widerstand am Eingang hat, könnte es zur Überschreitung den zullässigen Kollektorströmen und Beschädigung der Transistoren T5 und T6 führen.
Nach praktischem Ausprobieren und letzten Überlegungen habe ich mich entschieden, dass ich mir zwei 10:1 aktive DC Tastköpfe ohne AC/DC Umschalter baue. Alle andere Tastköpfe, die ich habe, fast nicht mehr benutzt werden, da ich in der Praxis nur mit Spannungen bis +/-20 V arbeite. Ich habe mein Tastkopf mit Federkaken vor und nach dem Aufbau fotografiert. Das Gehäuse habe ich auf zwei Stellen durchgebohrt und mit kleinen Blechschrauben miteinander verbunden, damit falls nötig, leicht zerlegbar ist.
Für beide Tastköpfe baue ich mir noch ein Netzteil mit 7805 + 7905 das die von meinem Oszi bereitgestellte Spannungen +/- 24V auf +/- 5V reduzieren wird. Ich habe mir als Versuch einen Tastkopf mit Schiebeschalter 2:1/10:1 gebaut, aber wegen Kapazitäten zwischen Kotakten des Umschalters war er leider unbrauchbar.
Und hier noch auf einen Blick die alle wichtigste Parameter des Tastkopfes:
Messbereich der Eingangsspannungen 0 bis +/-20 V
Teilung der Eingangsspannungen 10:1
Eingangsimpedanz 100 k / 1 pF
Bandbreite (-3 dB) DC bis min. 100 MHz
Versorgungsspannungen +/-5 V
Betriebstrom (ohne Eingangssignal) ca. 20 mA
Temperaturkoefizient TK = -2 mV/K im Temperaturbereich 20...40 °C
Max. zulässige Eingangsspannung (abhängig vom C1) +/-240 V DC bzw. 170 V AC.
MfG
Code:
+-------------------+------+------+---o +5V
| | | |
| ___ |/ | C4 ---
+-|___|-+---+-----| T3 | µ1 ---
| R4 3k | | |> | |
C1 p4 4mAX | R5|6k8 | | ===
*|| | | .-. +---+ | GND
+---||--+ | | | |C3|µ1 | |
| || | |-+ C2--- | | --- .-. |
| ___ | | T1 µ1--- '-' --- | |R6 X10mA
<----+-|___|-+---+->|-+ | | | | |300 |
R1 91k| | | +---+---+ '-' |
| .-. | | | |/
Cm --- |*|R2 | === +----| T5
--- | |13k| GND | |> RG174 Oszi
| '-' | |< | ____ -
| | ~0V+-----------------| T4 0V+---(____(-+-(o)
=== === | |\ | | | -
GND GND .-. | | === .-. |
|*|R3 .-. | GND R10| |===
Cm = Montagekapazität | |1k | |R7 | 51| |GND
'-' | |150 | '-'
T1, T2 = BF245A | '-' | |
| | |/ ===
T3 = BC547 | +----| T6 GND
| | |>
T4 = BF324 | .-. | GND
| | | |R8 .-. ===
T5, T6 = BFR91A | |-+ | |150 |*|R9 |
| | T2 '-' | |24 ---
+->|-+ | '-' C5---
| 5mAX | µ1 |
+--------------+------+------+---o -5V
Code:
\ .-------------------------------------------------------------.
X------X--o--o--o--X--o--o--X--o--X--o--o--o--o--o--o--X GND |
/ | | +-|-----|----------\ -5V \ |
| # DX| R5 | X--o--X--X | |
| | T2 | | | | | | | |
| R2 X SX/ X--C2-X R8 /XB R9 C5| |
| | | \ | |/ | |/ |
|X X X # X--XG R4 | X XC-R7-X T6 XE X |
--------------- | | | | | | | |
|X X X-R1-GX #R3# X | C3 /XB T4 XC-+->X-> Oszi |
| C1 | |/-|--|--|---/ | | |
| SX--X--X X X X--R6-XE-------XB | X |
| T1 C| B E | | |
| DX\ |T3 T5 XE C4 |
| \ | | |
| \-----X--o--o--o--o--o--o--XC-o--X +5V |
'-------------------------------------------------------------'
o freigelassene Lötpunkte
X benutzte Lötpunkte
- | Verbindungen mit emaliertem Draht 0,3 mm
Als R2 sind zwei seriell und als R3 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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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
