Aktiven Tastkopf selber bauen (fertig zum Nachbauen)

[Besserwessi]

Die Anpassung sollte zuverlässifer sein, wenn man den Widerstand wie üblich in Serie zur Kabel hat. So sind 2 Teile Parallel, da wird weniger als 50 Ohm an Impedanz rauskommen.

Wenn man sich in der Simulation die Wechselströme anschaut, wird so im Wesenlichen T4 einen wechselstrom liefern, T3 Liefert kaum Wechselstrom, sondern einen fsat konstaten Strom. Das sieht nicht besonders sinnvoll aus. Mit Verstärkung 4 wird das besser: Die beiden Transisitoren arbeiten wie gewollt gegephasig mit etwas gleicher Amplitude.

[PICture]

Ich bin mit dem Simulieren noch nicht so weit wie du und glaube dir. Dann wenn du könntest, ermittle bitte die optimale Widerstände und man kann dann den Eingangsteiler so einstellen, dass der Übertragungsfaktor 1:1 ist.

Die Ausgangstufe sollte für große Signale als push-pull arbeiten (A klasse). Das einzige was ich noch nicht ganz verstehe ist, wie kann am Ausgang negative Halbwelle entstehen, wenn der T4 nicht leitet und am Ausgang ohne Signal fast 0 V DC ist.

Wenn es besser ist, habe ich nichts dagegen noch einen Widerstand seriell mit dem Koaxkabel für optimale Anpassung zu verwenden.

MfG

[Besserwessi]

Mit dem Anpassungswiderstand hinter dem Verstärker liegt die optimale Verstärkung bei 4. Also z.B. Widerstände von 150 und 600 Ohm für R5 und R4. Der Absolutwert der Widertände ist eher weniger wichtig, zumindestens mit den NF Transistoren.

Mit dem Widerstand zwischen T3 und T4 liegt die optimale Verstärkung bei 3 fach. Diese Form bietete zumindest mit den BFR91 wohl keinen Vorteil, denn die Aussteuerungsgrenze wird wohl eher durch den maximalen Strom gegeben. Mit 100 mA Transistoren hätte man vielleicht etwas mehr Ausgangshub, aber dafür wohl keine so gut Impedanzanpassung.

Das einzige Problem das sich mit Verstärkung ergibt, ist das man den DC Arbeitspunkt genauer wählen muß. Eventuell wäre da die DC Rückkopplung wie bei den ersten Schaltungen sinnvoll. Man sollte jedenfalls die Eingangsspannung, z.B. an der Basis von T2 begrenzen, um die Transistoren nicht zu überlasten. Mit der 4 fachen Verstärkung kriege ich ein einigermaßen verzerrungsames Ausgangssignal von knapp +-1.5 V vor den Anpassungswiderstand, bzw. +-0.75 V am Oszilloskop hin. Mit einer +6 V Versorgung sind dann schon +-1.2 V am Oszilloskop drin.

Die Ausgangsstufe arbeitet als push-pull. Ohne Signal (0V am Ausgang) fleißt durch die beiden Ausgangstransistoren ein Strom von etwa 10 mA (5V Versorgung). Die oben angegebenen Grenzen sind die wo nur ein Transisitor arbeitet. Bei gesperrten T4 kann die am Ausgang positive Halbwelle noch ohne stärkere Verzerrungen weiter gehen. Die negative Halbwelle zeigt dann aber einen Knick und danach sogar Phasenumkehr - sieht komisch aus und kann ziehmlich verwirren.

Der Verstärker ist invertiert. Bei der negativen Halbwelle am Ausgang leitet T 4 also und nur T3 kann ausschalten.

[PICture]

Herzlichen Dank für den deteilierten Bericht.

Die letzte Schaltung mit negativer Rückkoplung würde sicher linearer, aber bei HF mit BFR91A (ausser Oszillatoren) habe ich immer Angst dass ich ein Oszillator baue, da durch die unberechenbare Montagekapazitäten schnell aus einer negativer Rückkopplung eine positive werden könnte. Ausserdem für eine wirksame AC Rückkopplung muss man ausreichend höhere Verstärkung haben.

Die stabilisierung der Arbeitspunkte der Transistoren ist kein Problem, weil eine negative DC Kopplung zum Oszillationen nicht führen kann. Solange der Tastkopf nur für AC vorgesehen ist, ist die Invertierung des Verstärkers unwichtig.

Ich muss ehrlich sagen, dass ich momentan total verwirrt bin, was ich wirklich aufbauen soll. Eigentlich für mich am besten sieht die zweite Schaltung aus, vor allem wenn man die Widerstände R5 und R6 genug klein wählt, kann man auf den Darlington am Ausgang (T5) verzichten.

Du hast auch die vorletzte Schaltung als evtl. brauchbar bezeichnet.

Welche findest du letztendlich am besten?

Ich habe wieder ein bischen mit dem Simulator gespielt um ein Impedanzwandler für Koaxkabel zu ausprobieren und ist folgende Schaltung, die sich vielleicht auch als Tastkopf eignet, entstanden (siehe Code). Ubertragungsfaktor zum Kabel 1:1 und Bandbreite 500Hz bis 25 MHz (-3 dB) mit 2N3904.

MfG

                +------------+-----+-----+---+-----o +5V
                |            |     |     |   |+
           0,5mAX         6mAX  7,5X  C5--- ===C6
                |            |  mA |  µ1--- /-\220µ
                |           .-.    |     |   |
                |           | |R4  |    === ===
                |           | |330 |    GND GND
        C1      |       R3  '-'    |
        µ3  T1|-+       ___  |   |/
        ||    |      +-|_*_|-+---| T3
     <--||-+->|-+    | 100k  |   |>
        || |    | || |     |/      |
           |    +-||-+-----| T2    | C4
           |    | ||       |>      | µ3  R7    RG174
           |    | C2         |     | ||  ___   _____
           |    | µ3     +---+     +-||-|_*_|-(_____
           |    |        |   |     | ||  51   |
          .-.  .-.       |  .-.   .-.        ===
       R1 | |  |*|R2 C3 --- | |R5 | |R6      GND
       10k| |  | |1k 6p8--- | |100| |330
          '-'  '-'       |  '-'   '-'
           |    |        |   |     |
          ===  ===      === ===   ===
          GND  GND      GND GND   GND

       T1 = BF245A           T2,T3 = BFR91A

[PICture]

Hallo!

Ich habe mir das ganze noch mal durch den Kopf gehen lassen und festgestellt, dass wenn man so detailiert jede Schaltung nur simulieren und nicht praktisch aufbauen würde, findet man keine ideal funktionierende.

Deswegen fange ich mit dem praktischem Aufbau der letzter Schaltung an, die mir andere Schaltungen aus einer Signalquelle mit niedriger Impedanz (50 Ohm) anzusteuern und praktisch testen ermöglichen sollte.

Vielleicht ist der "Knick" bei der vorletzten Schaltung in der Praxis überhaupt nicht sichtbar und störend. Ich weiss es sicher, dass nur theoretisch, kommt man nie zur praktischer Schaltung und die will ich schon möglichst bald haben.

MfG

[Besserwessi]

Der "Knick" bei der vorletzeten Schaltung kommt erst bei sehr großer Amplitude. Das ist dann ein erstes Zeichen von Übersteuerung, das aber einfach nicht zu vermeiden ist. Das ist eben der übergang von Klasse A nach Klasse B. Trotzdem wird die Schaltung noch eine größere Amplitude liefern können als der einfache Emitterfolger mit dem gleichen Transistor.

So wie ich das sehr ist die letzte Schaltung OK für kleine Amplituden (ca. 0,4 Vss), die davor für etwa das doppelte oder noch etwas mehr.

Der kritischere, weil hochohmigere, Teil wird wohl ohnehin der Eingangsbereich sein. Die Ausgangsstufen sollten beide gehen.

[PICture]

O.K. Ich habe schon mit dem Gehäuse angefangen (Memo Marker von Lerlitz bei EDEKA für 1,49 €) und werde ich dort zuerst die letzte Schaltung mit SMD 1206 auf Lochrasterplatine einbauen.

Die Eingangsamplitude ist sowieso durch den FET am Eingang bis zum 1 Vss begrentzt. Für mich reicht es, weil ich für größere HF Spannungen den Hochspannungstastkopf 100:1 mit 2pF habe. Aber wenn jemand mehr braucht, kann man ein Eigangsteiler mit evtl. Umschalter noch davor einfügen.

Sollte sich die Schaltung doch für einen aktiven HF Tastkopf nicht eignen, würde ich zumindest einen Impedanzwandler mit 50 Ohm Ausgang haben, mit dem ich evtl. weitere Schaltungen testen könnte.

Als HF Testsignal werde ich 100 bis 120 MHz Sinusspannung aus dem UKW Oszillator und 1 bis 20 MHz aus dem AM Oszillator mit ca. 0,5 Vss Amplitude vom billigem Transistorradio benutzen. Für den Audiobereich 10Hz bis 20 kHz habe ich selbstgebauter Funktionsgenerator mit einstellbarer Amplitude.

MfG

[Besserwessi]

Mit dem Gehäuse Anzufangen ist ne gute Idee. Ein gutes Testsignal gibt auch runtergeteiles Digitalsignal, und dann als Vergleich Eingang-Ausgang.

Einige der FET-Stufen, vor allem die mit 2 Fets können mehr als 1 Vss. Durch die Verstärkung braucht der Ausgang ja auch mehr HUB. Für den anfang sollte der kleine Hub aber auch reichen. Man sollte dann aber auch einen Koppelkondensator am Eingang haben. Sonst könnte 1 V Bereich etwas wenig sein.

[PICture]

Ich habe schon die Lochrasterplatine und den Montageplan fertig. Jetzt habe ich ein kleines Problem wegen Eingang. Mein Oszi hat höchste Empfinlichkeit 5 mV/DIV was mit dem 100:1 Tastkopf 500 mV//DIV ergibt. Mit dem aktivem Tastkopf 1:1 (ohne Eingangsteiler) sollte es 5 mV/DIV sein.

Wenn ich z.B. ein HF Signal 0,5 Vss hätte und seine Amplitude auf z.B. 2 Vss einstellen wollte, müsste ich den Tastkop wechseln oder die Kanäle beim Oszi auf den 100:1 Tastkopf umschalten, was nicht besonders schnell geht. Deswegen überlege ich doch einen 10:1 Umschalter beim Tastkopf vorzusehen.

Leider beim Reichelt finde ich keinen sehr kleinen Doppelumschalter (siehe Code). Wäre ein 4-facher DIP-Schalter dafür annehmbar, da er sehr kleine Kapazitäten der offener Kontakte haben sollte?

Ich möchte mir auf der Platine einen Platz für Umschalter frei lassen, damit ich ihn später evtl. einlöten könnte. Für mich finde ich sicher in meinem Schrott einen Miniaturumschalter, aber das dann für evtl. Nachbauer nicht mehr reproduzierbar wird.

MfG

                            1:1
         ||     o---------o
     <---||-o--__   ___   __--o---> zum T1
         ||     o+-|___|-+o
         C1      |  R1   |  X:1
         µ3      |    \  |
                 |  ||/\ |
                 +--||---+\
                   /||   |/\
                    C1  ---C2
                       /---
                         |
                        ===
                        GND

[Besserwessi]

Gerade mit den 2 Poligen umschaltern hatte ich oft Ärger. Die 1 poligen gingen eigentlich. Wenn das Scope 2 Kanäle hat, könnte man ja den 2 ten Kanal nehmen. Sonst könnte man für das Vergelichssignal auch gleich ein 50 Ohm Koax kabel nehmen mit Abschluß am Scope. Für dn Test braucht man ja keine hochohmige quelle. Die MEssungen solltem man auch besser mit beiden Kanälen dran machen, es sei denn man kreigt problem mit der Masseschleife.

Ein Alternative zum Umschalter wäre eine 2 te Spitze die man vorne draufsteckt. Testen wird man aber ohnehin mit / ohne Teiler.