Aktiven Tastkopf selber bauen (fertig zum Nachbauen)

[PICture]

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

             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

[Besserwessi]

10 mV Rauchen sind ziehmlich viel. Ist denn das wiklich Rauschen, oder nur die fehlende Abschirmung ? 10 mV Rauschen wären mir eigentlich etwas viel. Das könnte man auch mit einem 1:10 Tastkopf kriegen. Idelaerweise sollte man eigentlich etwa so gut werde wie der Eingang des Oszilloskops. Schließlich entspricht die Schaltung ja in etwa einem Eingangsverstärker wie man ihn in einen Oszilloskop finden könnte.

Ich habe jetzt nicht extra nachgerechnet oder simuliert, aber so wie der Schaltplan aussieht das Rauschen sollte hauptsächlich vom Widerstand R2 stammen. Das sollten dann für den Eingang des Verstärkers ca. 17 nV/Sqrt(Hz) sein. Oder vor dem Teiler ca. 68 nV/Sqrt(Hz). Für 60 MHz Bandbreite wären das aber nur ca. 0,5 mV efektiv, was optisch leicht wie etwa 1 mV aussehn kann.
Der Verstärker des Oszilloskops selber sollte auch noch mal etwa 1-2 mV beitragen.
Müßte man vielleicht doch noch mal simulieren, vielleicht gibt der Fet oder der PNP doch unerwartet viel Rauschen.

[PICture]

Hallo Besserwessi!

Ich habe über das Berechnen von Rauschen fast keine Ahnung, weil ich mich nie damit beschäftigt habe. Die Einheit nV/Sqrt(Hz) sagt mir wirklich nichts was bedeutend in der Praxis wäre.

In Wirklichkeit das was ich auf dem Oszi bei 5 mV/DIV gesehen habe, war eine Mischung von Netzbrumm vom Netzteil und das Rauschen der gesamter Schaltung von der Tastkopfspitze bis zum Bildröhre des Oszis. Ich brauche in der Praxis nicht irgendwas Rechnen oder Simulieren, da ich schon etwas fertiges habe und möchte eventuell damit arbeiten.

Der Tastkopf wird hauptsächlich für digitale Signale benutzt und bei einer Oszi Einstellung 0,5 V/DIV sieht man das Rauschen gar nicht. Ich wollte das bloß sehen und deswegen habe ich den Oszi auf 5 mV/DIV eingestellt!

Den HF Tastkopf werde ich doch behalten, falls ich etwas mit HF machen werde, weil er breitbändiger ist und wegen wenigen aktiven Bauteilen produziert auch weniger Rauschen.

So wie ich schon früher gesagt habe, ich brauche den aktiven DC Tastkopf eigentlich nicht, weil den passiven Tastkopf 100:1 mit 2 pF kann ich bei 5 Vpp Signalen locker benutzen und er erzeugt kein Rauschen. Ich habe es nur als sehr für mich interessante Aufgabe gefunden und das hat mich doch zum Bauen motiviert...

MfG

[Besserwessi]

Auch ein passiver Tastkopf "erzeugt" Rauschen. Besonders die 10:1 Tastköpfe sind da relativ schlecht. Das Rasuchen kommt da von den Widerständen, wobei der eine (1M) der im wesentlichen für das Rauschen Verantwortlich ist, eigentlich auch nicht im Tastkopf sitzt, sondern im Oszilloskop. Von der Schaltung gehört der aber mehr zum Tastkopf.

Ich vermute auch das man da weniger echtes Rauschen sieht, als irgendwelche HF Signal von Radiosendern oder Handies.

[PICture]

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

         +------------------------+-------o +VCC
         |  _____        Rc1      |
         | |     |       ___    |/
     GND +-|LM317|----+-|___|-+-| T2
     ===   |_____|    |       | |>
      |  ___  |  ___  |       |   |  RL
      +-|___|-+-|___|-+       |   |  ___
                              | 0V+-|___|-+
                            |/    |       |
                         ---| T1  |      ===
                            |>    |      GND
       Rc1 = Re1              | |/
                              +-| T3
       Re2 = RL               | |>
                              |   |
                             .-. .-.
                         Re1 | | | | Re2
                             | | | |
                             '-' '-'
                              |   |
                              +---+-------o -VCC

[kolisson]

nun.. ihr lieben...

irgendwie muss ich gerade an meine vergangenheit denken.
je feiner man messen will, desto sauberer muss dass umfeld sein!


da, wo ich bin, gibt es kein netzbrummen oder sowas. es gibt noch nicht einmal stromleitungen.

aber der besserwessi weiss, dass ich mal nach sauberem strom gefragt habe.

über hündchen und stöckchen sind wir dann gehoppelt.

im finale habe ich ein netzteil mit "silent-mode" gebaut.

warum ?
ja nun... die anforderungen an sich slbst und die messtechnik
steigt offenbar im laufe der zeit.
wie oft bin ich schon geistern in meinen schaltunen hinterhergelaufen,
um dann festzustellen, dass es irgendwas war, was ich gemessen hatte, aber nicht meine schaltung..

wir alle wissen, dass im zweifelsfalle eine 9volt-batterie ganz gut zur versorgung einer schaltung reicht. bei symmetrisch dann eben 2 neuner.

deshalb habe ich netzteil gebaut, welches akkus enthält.
wenn ich bei einer messung mal unsicher bin,
drücke ich den taster "silent-mode" und es wird vollkommen entkoppelt
weiter arbeiten.
ändert sich bei der messung in meiner schaltung nix... liegts wohl
an der schaltung.
ändert sich was... kommts von aussen

ist das nicht mal ne idee... evt. auch für euch ?

gruss klaus

[PICture]

Hallo kolisson!

Danke für tollen Tip!

Deine Idee ist wirklich sehr gut. An sowas habe ich selber bisher nicht gedacht. Aber dein Tip behalte ich im Gedächtnis und bei Bedarf verwende. Es ermöglichst sich wirklich von Netzbrumm, zumindest bei Spannungsversorgung zu befreien.

MfG

[kolisson]

hallo PICture
mich freuts, dass du zumindest drüber nachdenkst.

ich hab akkus vom grossen C . 4 stück á 6volt und 4 AH in blei-gel

das sind die günstigsten.

ein linearnetzteil mit plus und minus 13.irgendwas volt speist die akkus und ist basis für das netzteil.
im prinzip sind es doch grosse kondensatoren ... oder ?

wenn man dann netz abklemmt... hat man doch , was amn will

gruss

[PICture]

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

        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

[PICture]

Hallo!

Es tut mir sehr leid, dass es so lange dauert, aber als ehemaliger Entwickler kann ich mich bei einer Fereinfachung bisheriger Schaltung nich hindern, bevor ich feststelle, dass es einfacher nicht geht. Deswegen hoffe ich, dass es schon die letzte Version des Tastkopfes ist. Ich bin immer noch beim "Schleifen", aber diesmal verspreche ich, dass ich mich erst wieder melde, wenn ich wirklich keine Änderung mehr machen kann.

In dem unterem Code habe ich ein Umschalter skizziert, dass ich mir extra zur schnellen Inbetriebnahme des Tastkopfes gefertigt habe. Als Spannungsquelle kann man am besten eine Batterie bzw. ein Akku nehmen, weil galvanisch getrenntes Netzteil sehr selten ist. Dieser Umschalter kann später je nach Stromfestigkeit der Kontakte auch für andere Zwecke benutzt werden (z.B umpolen und bremsen von Gleichstrommotoren).

MfG

               C2 p4         +-----+----------+------+------+---o +5V
       AC/DC                 |     |          |      |      |
        \     *||        3mA X P  .-. ~+2,3V|/       |  C5 ---
     +-o \o-+--||---+        | 10k| |<-+----| T3     |  µ1 ---
     |      |  ||   |      |-+ "0"| |  |    |>       |      |
     |  ||  |  ___  |      |  T1  '-' ---C3   |      |     ===
   <-+--||--+-|___|-+---+->|-+     |  ---µ1   |      |     GND
        ||   R1 91k |   |    |     |   |  ||  |      |
                    |  .-.   |     +---+--||--+      |
      C1 µ33       --- |*|R2 |     |      ||  |      |
                Cm --- | |13k|    ===   C4 µ1.-.     |
                    |  '-'   |    GND        | |R4   |
                    |   |    |               | |300  X 2mA
                    +---+    |               '-'     |
                        |    |                |    |/
                       ===   |                +----| T5
                       GND   |                |    |>     RG174  Oszi
                             |              |<       |    _____    -
   Cm = Montagekapazität   0V+--------------| T4   0V+---(_____(+-(o)
                             |              |\       |   |      |  -
   T1, T2 = BF245A           |                |    |/   ===    .-. |
                            .-.               +----| T6 GND  R7| |===
   T3 = BC547             R3|*|               |    |>        51| |GND
                          1k| |           3mA X      |         '-'
   T4 = BF324               '-'               |      |     GND  |
                             |    |          .-.    .-.    === ===
   T5, T6 = BFR91A           |  |-+          | |R5  |*|R6   |  GND
                             |  |  T2        | |300 | |51  ---
                             +->|-+          '-'    '-'  C6---
                                  |           |      |   µ1 |
                                  +-----------+------+------+---o -5V

                                +-------------+
                                |             |
                                |     10-gang.-.
                                |          P1| |<---> Spitze
                                |  "U"     1k| |
                               +--o   o--+   '-'
                               ||  | |   |    |
                            SW1|+-o   o-------+-----> GND
                               |         |
                               |  o---o  |
                               |   "0"   |
                               |         |
                               |         |
                               |         |
                               |   "+"   |
                     +  +-----+---o   o----+
                        |     ||   | |   | |
                        -  SW2|+--o   o--+ |
     Spannungsquelle U ---    |            |
                        |     |+--o   o-----+
                        |     ||   "-"     ||
                     -  +------+           ||
                              ||           ||
                              |+-----------+|
                              +-------------+