差動(分)探棒電路麵包板實驗~

jojoling

大家好，

一直想搞一個差動探棒，不過正規商品的價錢是真的滿貴的，就搞了這個實驗~

有關差動探棒的資料：
http://bbs.pigoo.com/thread-51937-1-1.html

之前欠的零件，也都買齊了~
不多說了，開始實........插....

首先，先放一張，"工具箱"，這樣子工作才會快，不用撥線。



這是第一版，老樣子，一個 5V 電源，然後透過一個小小的升壓板供電~
上面那塊是簡易板信號產生器，當初是打算買個幾個有源的晶振，來測試一下改機後的示波器~
順便一提，就是示波器改機從60Mhz改到200Mhz~只是增加 2uSec/格的設定，其實在實機高頻反應時間是沒法改進的跟真正200Mhz一樣，換句話說，就是精度不會那麼好啦。真正需要200Mhz的，請直接買規格內的東西喔~




利用升壓板將5v升壓至15V





下面那塊麵包板是透過2顆高速的OPA加上一顆將正電壓轉成負電壓的IC~


LT1054(Operating Range:3.5V to 15V)，~將+15V 轉換到負壓去，不過會掉一些(Low Loss: 1.1V at 100mA)~



LM7171~主角，支援 200Mhz /+15V/-15V 的OPA~
第一級，將外部信號差動衰減成 1/00，意思是說，理想上，這裏最大可以接受 1500v 的輸入，這個電路還不會爆炸。
第二級是用 LM7171組成一個10倍放大的單端輸入正向放大器~所以整個系統就是  1/00 * 10 = 1/10 的輸入~



所有的電路完成，一定先做直流分析，所有的工作準位檢查~
目前麵包板只有上一些電源濾波電容，未來銲在板上時才會準備調這些高頻有關的東西~這是一門很深的功課~我們就照電路原設計來調整容值及可。

剛好把簡易電表效器拿來先效正一下~
http://bbs.pigoo.com/thread-51756-1-1.html
這才發現我的電表 CHY 38 這麼多年了，竟然還這麼準，3個效正電壓全過~誤差很小很小，還不錯。


輸入端接 15V 以及 GND來做電路工作檢測。


第一級 1/00衰減後的 OPA 輸出為 0.13V


第二級 10倍放大的 OPA 輸出為 1.49V


所以目前可以證明此電路工作正常喔~可以往下一步輸入信號源來觀察了。

這裏碰到一些問題，因為我是拿了很多信號量測，但都有點小狀況：
1.示波器的 1Khz 5V 輸出，但應該是輸出失真滿大的~
2.那些有源振盪，在不同的頻率所對印出來的輸出，也是失真滿大~

5v掉滿多的，有時還會掉到3.X~


晶振電路的電流好像過大

此時還發生 5V掉滿多的，後來發現是 4Mhz 晶振異常的燙，移除電壓就恢復正常。



我還以為我的5V電源有狀況，拆了它換下電容量測，換好後，又重新把舊電容裝回去了~
感謝 fatzeros的電容包，我放了3個月了說要換我的舊主機板電容，一直沒動，結果都還沒還他，竟然換到這台上又拆下來。



最後決定用 NE555 來做一個升壓電路當輸入測試信號好了
底下為初板，只做到 4倍壓就不想試了，因為輸出有二極體的多次壓降，想弄個50倍不知要花多少零件~


底下為第二板本，加個小音源變壓器(OPT輸出變壓器 600:8)反接，硬是把電壓拉升至約270V(Vp-p)~
此處選 Vcc = 5V 做為工作電源輸入，是為了儀器安全，沒有去選擇15V為電源輸入，以免過高的電壓，打壞儀器~


底下為測試數據的最後平台



底下這些波形，先做一些說明：
channel 1 , 波形為黃色，是主要的觀察重點。
channel 2，波形為藍色，是此差動電路的輸入波形，用於做比對觀察之用。
波形重疊，用以觀察失真的部位~

輸入波形為 NE555倍壓電路的變壓器輸出：
圖一，黃色波形為第一組 OPA 輸出 (1/00)，示波器設定為 500mV與 50v設定，觀察後，會發現此 OPA 工作的不錯。


圖二，黃色波形為整二組OPA 輸出 (1/10)，示波器設定為 5V 與 50V 設定，此處會發現高頻失真，波形下面的高頻信號不見了，及上半部的斜率改變。


改變輸入波形為NE555的第3腳信號：
圖三，展開2個信號，會發現原 3腳就會到突突的信號產生(右下藍色方波邊緣)~


圖四，與圖一同樣的動作，但只顯示原始輸入波形。


圖五，與圖一同樣的動作，但只顯示第一級 OPA 輸出來觀察。


圖六，與圖一同樣的動作，觀察輸出的失真變化~


圖七，與圖二同樣的動作~觀察輸出的失真變化~



結論：
利用2級 OPA 來做這個，好像在第2級時失真會比較麻煩處理。
打算利用 SST441 ( dual JFET ) 再加上 一級 OPA 來試看看~

目前整個電路，精度與準確定還沒下來考慮~那個會列到比較後面去~
如：
+V 與 -V 的穩定跟精確

謝謝觀賞~

ciko.ciko

讀文感想:
1. 文中"0.013V"讀值應修正0.13V(參考電表讀值),其實際讀值應為0.15V(此應為電表誤差造成)
2. LT1054的實際負壓數值,會隨著負載的增大,而造成負壓的壓降增加.
3. 1kHz/5V的交流電壓量測,需使用TRMS數位電表(或指針電表),可增加量測數值的準確性.
4. 圖五的方波信號顯然已嚴重失真,在其低頻部分已明顯產生震盪,有可能是電源內阻過大造成,須找出真正原因加以改善.
  感謝jojolin大費心準備的精彩教學文,也期待各位同學效法其精神,共同為提升論壇的實力而努力.

scottwang

麵包板在電源輸入的地方要再加一個0.1uf/50V的高頻濾波電容.
若有兩個輸入就加兩個,為何會有兩個輸入,因為麵包板的降壓大,有時為了減少壓降,不然就得加粗電線,不過這個就有限制.

我有想過用銅柱來當做電源的正負兩端的共正與共負,以增加電流量.

Dave

感謝jojoling大費心費力n_116|沒那種功力的我，只能鴨子聽雷n_118|

scottwang

Dave 發表於 2014-8-22 10:27 AM static/image/common/back.gif
感謝jojoling大費心費力沒那種功力的我，只能鴨子聽雷

鴨子聽雷 ... 聽久了,也是鴨子聽雷 ... n_136| ... :sam13

jojoling

scottwang 發表於 2014-8-22 09:13 AM static/image/common/back.gif
麵包板在電源輸入的地方要再加一個0.1uf/50V的高頻濾波電容.
若有兩個輸入就加兩個,為何會有兩個輸入,因為 ...

報告~

這張圖從高空60度角度來說明~大部份都有上，剛好抓到一顆是冒充的~ {:9_584:}

scottwang

jojoling 發表於 2014-8-22 05:40 PM static/image/common/back.gif
報告~

這張圖從高空60度角度來說明~大部份都有上，剛好抓到一顆是冒充的~  

左邊那些小電解電容是多少uF的?
下面那兩個是0.1uf嗎,陶質電容或積層的?

jojoling

scottwang 發表於 2014-8-22 06:22 PM static/image/common/back.gif
左邊那些小電解電容是多少uF的?
下面那兩個是0.1uf嗎,陶質電容或積層的?

電解電容 0.22uF/50V
OPA旁的是陶瓷電容 104(0.1uF)~好像上太上，應該要上 100nF才對~

scottwang

jojoling 發表於 2014-8-23 12:18 AM static/image/common/back.gif
電解電容 0.22uF/50V
OPA旁的是陶瓷電容 104(0.1uF)~好像上太上，應該要上 100nF才對~ ...

0.1uF 與 100nF有差嗎?
以後買積層電容來用,一次買個100個,只要是數位IC,一個IC一個積層電容伺候它,雜訊就比較不會作怪了.

不知你那些石英振盪器模組是多少Mhz?
我是把幾個不用的24Mhz,32Mhz,40Mhz模組,做成一個小板子,再加一個74HC4040就可以玩很多的把戲了 ... :sam18

jojoling

scottwang 發表於 2014-8-23 10:10 AM static/image/common/back.gif
0.1uF 與 100nF有差嗎?
以後買積層電容來用,一次買個100個,只要是數位IC,一個IC一個積層電容伺候它,雜訊 ...

好低~我有一包獨石電容，應該就是積層電容~
有源振盪器，我買了4M,16M,24M,75M,100M,125M~除了16M 買了4個，其它都是2個~
需要的話，我寄高頻的給你玩 ^^
but... TB 訂的嘛，訂100M/5V，結果貨撿到10M/3V~
想做一個不同波形產生器，可用這些 OSC 當輸入都沒關系~
產生一些特定波形來用一些測試用途~