Aktiven Tastkopf selber bauen (fertig zum Nachbauen)

[shaun]

Frei fliegend geht es in jedem Fall auch bedrahtet, das lehrt schon die Vergangenheit. Ob Du einen Schutz am Eingang willst, wirst Du spätestens dann sehen, wenn der JFET anfängt irgendwie nicht mehr so zu arbeiten wie er es mal tat
Ansonsten wurden ja schon alle Hinweise gegeben, was die Parallelterminierung am Oszi angeht... naja, ich habe in einem Aufbau mal sehr konsequent auf Abschlüsse geachtet, zwischen Baugruppen immer brav angepasst, aber letztlich hätte es an einigen Stellen sicher auch ohne funktioniert. Das "lange" Kabel zum Oszi würde mich allerdings schon über einen ordentlichen Abschluss nachdenken lassen.
Berichte mal über das Ergebnis, bin gespannt

[PICture]

Hallo schaun!

Natürlich werde ich ganze Zeit über Ergebnisse berichten.

Der Ausgangswiderstand der Ausgangsstufe mit dem BFR91A ist gleich Rout=Uce/Ic=125 Ohm. Ich habe versucht die Ausgangimpedanz der Ausgangsstufe mindestens zu schätzen. Aber in dem einzigem gefundenem Datenblatt, habe ich nur einen Diagramm mit S22 gefunden und ich habe nur über h22e gelernt. Deswegen weiss ich nicht was das seien sollte. In für mich interessierendem Frequenzbereich 100 bis 300 MHz ist der Wert fast gleich und beträgt 2. Aber was bedeutet das?

Hier ist der o.g. Datenblatt:

http://www.datasheetcatalog.org/data...shay/85031.pdf

MfG

[PICture]

Weil ich sowieso den 1:1 Tastkopf für HF Spannungen brauche, sollte er doch eine Verstärkung haben, die ermöglichst das auf dem Ausgang gleiche Spannung, wie auf dem Eingang ist.

Ich habe neuer Schaltplan im Code skizziert und wenn er passt fange ich mit dem bauen an.

Vielen Dank fürs anschauen!

MfG

                  +-----------+------+------+---+---o +VCC
                  |           |      |      |   |
                  |          .-.R4  .-.R5   |   |
                  |          | |    | |     |   |
                  |      C3  '-'    '-'     |   |
                  |           |      |    |/    |
                  |    +--||--+      +----| T4  |
                  |    |      |      |    |>    |
                  |    |  __  |    |/       | |/
            BF245A|    +-|__|-+----| T2     +-| T5
              T1  |    |  R3       |>         |>   C5
         C1     |-+   ===            |          |     __   _____
      <--||-+-->|-+   GND            |      +---+-||-|__|-(_____
            |     |                |/       |   |    R8
            |     +---||----+------| T3     |  .-.R7
            |     |   C2    |      |>       |  | |
           .-.   .-.        |        |      |  '-'
         R1| |   | |R2      |    +---+      |   |
           '-'   '-'        |    |   |      |  ===
            |     |         | C4 -  .-.R6   |  GND
           ===   ===        |    -  | |     |
           GND   GND        |    |  '-'     |
                            |    |   |      |   T1...T4 = BFR91A
                            |   === ===     |
                            |   GND GND     |
                            |  __       __  |
                            +-|__|--+--|__|-+
                              R9    |  R10
                                    -
                                    - C6
                                    |
                                   ===

[Manf]

In für mich interessierendem Frequenzbereich 100 bis 300 MHz ist der Wert fast gleich und beträgt 2. Aber was bedeutet das?
Hier ist der o.g. Datenblatt:
http://www.datasheetcatalog.org/data...shay/85031.pdf

Auf Seite 4 oben ist eine Bezugsgröße genannt 50 Ohm, allerdings auch die Schaltung, Common Emitter.

[Besserwessi]

@Picture:

Die gezeigte Schaltung ist eher weniger geeignet. Es könnte sein das man den Aufbau so hinkriegt das es nicht schwingt, einfach sollte das aber nicht sein bei so vielen so schnellen Transistoren. Da kann es auf Millimeterabstände ankommen. Selbst wenn die Schaltung nicht schwingt wird aber kaum einen für Messungen ausreichend glatten Frequenzgang kriegen.

Wenn man ohnehin nur am HF Bereich interessiert ist, könnte man auch Spulen/Trafos nehmen, dann kommt man mit weniger Transistoren aus. Im Prinzip sollte eine Verstärkung von etwas mehr als 6 dB gebraucht werden, das ist nicht viel.
Wenn man nicht gerade viel Erfahrung mit HF Verstärkern hat würde ich da dann doch ein spezielle HF Verstärker IC nehmen auch wenn man dafür bestellen muß. Für einen ersten Test wäre ein Emitterfolger als Impedanzwandler wohl schon ausreichend, auch wenn man für den Tastkopf dann eine Abschwächung kriegt.

[PICture]

Hallo Besserwessi!

Danke schön! Es freut mich, dass du keinen groben Fehler gefunden hast.

Wegen niedriger Linearität des FETs (ca. +/- 0,5 V) würde ich wahrscheinlich am Eigang einen Emmiterfolger mit Bootstrap bzw. Darlington verwenden, was nicht erheblich komplizierter ist.

Kaskode vor allem bei so kleiner nötiger Verstärkung (2x), wie du geschrieben hast, hat keine Tendenzen zum Schwingen.

Annliche Schaltung habe ich in meinem vor zig Jahren selbstgebautem Oszi angewendet. Wegen DC musste ich alles symmetrisch aufbauen und am Eingang wegen Temperaturstabilität einen doppelten MOSFET einsetzen. Dort beträgt die gesamte Verstärkung um 80 dB.

Ich werde keine Trafos o.ä. benutzen, weil das für niedrige Frequenzen ab ca. 10 Hz mit gleicher Verstärkung funktionieren sollte, damit man auch z.B. Brummspannung 50 Hz beobachten kann.

Ich erwarte eine Bandbreite von 10 Hz bis 100 MHz oder höher aber kann sein, dass ich keine Miniaturelkos mit großer Kapazität finde und die untere Frequenz höher wird oder ich die Ausgangstufe symmetrisch aufbauen werden müsste.

Ich glaube, dass ich es ohne weiteres hinkriege und untersuchen könnte, weil ich mit Verstärker bis ca. 1 GHz schon ein bischen Erfahrung habe.

Wenn du keine gravierende Fehler gefunden hast, dann baue ich es auf und teste. Mir ist bewusst, dass es keine leichte Aufgabe ist, ich habe aber bisher erst dann aufgegeben, wenn ich es wirklich nach sehr langen Versuchen nicht geschafft habe. Mein Motto ist: je schweriger um so interessanter.

MfG

[Besserwessi]

Wie schon oben geschireben, habe ich ein paar zweifel, daran das die Verstärkung nicht relativ stark Frequenzabhängig wird. Durch die Kondensatoren C2,C4,C6 wid man auch da kaum bis auf 10 Hz runterkommen, denn dazu bäuchte man reltiv große Elkos, was sich nicht mit der Forderung nach einem kompakten Aufbau für die hohen Frequenzen verträgt.

Die Rückkopplung über R9/R10 käme mir schon bei Audiofrequenzen verdächtig vor. Das würde ich zumindstens mal mit Spice / LTcad simulieren.

Zumindest für die ersten tests würde ich eine Widerstand am Eingang lassen, damit das ganze weniger ESD empfindlich ist. Eventuell auch erst mal mit Schutzdioden, die kann man ja immernoch entfernen wenn man später die kleine Eingangskapazität braucht. Am Frequenzgang sollte die Dioden eher wenig ändern.

[PICture]

Wenn du mit einem Simulationsprogramm schon Erfahrung hast, wenn es möglich wäre, möchte ich dich bitten, meine Entwürfe vor dem Aufbau zu testen. So könnte ich mir viel Zeit ersparen.

Die letzte Schaltug kann man schon vergessen, da sie nicht aufgebaut wird. Ich werde jetzt systematisch vom Ausgang bis zum Eingang stufenweise die ganze Schaltung entwerfen.

Als erste kommt also die Ausgangsstufe, bin aber noch beim Denken. Wenn in meinem Kopf klare Schaltung entsteht, werde ich sie sofort für dich zum überprüfen posten. Es wäre sehr schön von dir, wenn du mir dabei helfen würdest, da ich den Tastkopf nicht nur für mich bauen will. Ich bin auch sicher, dass wir zu zweit ziemlich schnell zum Erfolg kommen könnten.

MfG

[Besserwessi]

Etwas Interesse an so einem tastkopf habe ich auch. Allerdings brauche ich keine Bandbreite wesenlich üner 20 MHz , mehr macht mein Scope nicht.

LTCad ist eigentlich gar nicht so schwer zu bedienen. Die Schwierigkeit ist es da vor allem gute Modelle für die Bauteile zu finden und einzubinden. Ich habe bisher nur noch keinen guten Weg gefunden die Bilder zu exportieren.

Eine einfache Version für den Tastkopf habe ich auch schon mal simuliert, geht aber mit den Teilen wo ich Modelle habe (2N3906 etc,) nur bis etwa 50 Mhz. Allerdings braucht sie einen PNP und eine NPN, und richtig schnelle PNP sind schwer zu kriegen. Für ein Einzelstück könnte man ja noch eine recycelten AF379 einsetzen, aber sonst wirds schwer.

Schon wegen des größeren Dynamikbereichs würde ich da lieber einen IC Verstärer nehmen, für 20 MHz gibts da viel Auswahl, 100 Mhz wird schon schwieriger, geht aber auch noch.

[PICture]

Schön, dass du auch ein bißschen dran interesiert bist. Als erste möchte ich dir eine Ausgangstufe zeigen. Wegen dem langsamem BF 324 habe ich mir etwas neues einfallen lassen mit sehr schnellen BFR91A. Der T3 arbeitet als invertierender Spannungsfolger.

Ich habe sie nur grob mit ß=40 dimensioniert und wenn es passt, werde ich mir weitere mühe machen. Sie sollte bis Vcc - 3 V also ca. +/- 2V an der last bringen. Wenn mehr gebraucht wird müsste zumindest die negative Versorgungspannung erhöht werden.

MfG

                                 R2 220
                       C2    ||    __
                          +--||-+-|__|-+---------------o +5V
                          |  || |      |
                          |     X 10mA |
                          |  /  |      |
                       C3 +-[|--+      |
                          |  \+ |      X 40mA
                         ===   .-.R3   |
                         GND   | |270  |
                               '-'     |
                                |    |/
                                +----| T2
              C1                |    |>      RL 51
                              |/       |      __
          >---||----+-----+---| T1     +---+-|__|-+
                    |     |   |<       |   |      |
                    |     |     |    |/    |     ===
                    |     |     +----| T3  |     GND
                    |     |     |    |>    |
                    |     |     |      |   |
                 R1.-.    |  R4.-.  R5.-.  |
                1k2| |    | 270| |  51| |  |
                   '-'    |    '-'    '-'  |
                    |     |     |      |   |
                    +-----|-----+------+---|-----------o -5V
                          |  __       __   |
                          +-|__|--+--|__|--+
                           R6 560 | R4 560
                                 ---
                                 --- C4
                                  |        alle Transistoren BFR91A
                                 ===
                                 GND