Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltungstechnik Oszilloskop-Y-Eingangsverstärker (Hameg)


von T. (graubart)



Lesenswert?

Hallo Kollegen,

ich mache mir schon einiger Zeit Gedanken über die Schaltungstechnik, 
die Hameg seit etwa 1991 bei Y-Eingangsverstärkern in ihren 
Oszilloskopen eingeführt hat.

Vorher hatte Hameg standardmäßig Differenzverstärker vom 
Eingangs-Doppel-JFET bis zu den Ablenkplatten der CRT eingesetzt.
Das hatte den Vorteil, daß der Temperatureinfluß (speziell auf den 
Eingangs-Doppel-FET) ganz gut kompensiert wurde.

Ab 1991 wurden dann ein Einzel-JFET mit AC-Kopplung und ein 
DC-gekoppelter OP-Amp (mit relativ geringer Einheitsbandbreite, unity 
gain) zur DC-Verstärkung genutzt, deren Ausgangs-Signale dann wieder 
zusammengeführt wurden (siehe beigefügte Schaltpläne mit Kommentaren).

Ich finde diese Art von Schaltung recht trickreich, habe aber auch nach 
intensiver Rechereche nichts zum Thema gefunden, und bin mir daher nicht 
ganz sicher, alle Einzelheiten richtig verstanden zu haben.

Ich würde ich mich freuen, wenn sich hier jemand mit guten Kenntnissen 
auf dem Gebiet melden würde.
Ich hätte da noch einige Fragen zum Übertragungsverhalten (Frequenzgang) 
und zur Justage bei Bauteiltausch im Reparaturfall.
: Bearbeitet durch User
von Jochen F. (jamesy)


Lesenswert?

Um was geht es denn genau? Ich war an der Entwicklung u. a. von HM 1007, 
205-3 und 303 beteiligt.
von Manuel K. (18tbx46)


Lesenswert?

Man findet auch viel Background Info in den älteren Linear AppNotes bzw. 
den Büchern von Jim Williams.

- 
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an47fa.pdf
- Analog Circuit Design: Art, Science and Personalities (EDN Series for 
Design Engineers), Jim Williams
- The Art and Science of Analog Circuit Design, Jim Williams
von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

T. schrieb:
> Ich finde diese Art von Schaltung recht trickreich, habe aber auch nach
> intensiver Rechereche nichts zum Thema gefunden, und bin mir daher nicht
> ganz sicher, alle Einzelheiten richtig verstanden zu haben.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an47fa.pdf

dort Fig. 73, man kann es sogar etwa vereinfahcen um Bauteile zu 
reduzieren -- was Hameg ja gemacht hat.
JW hat es gut erklärt, einfach dme Text folgen.
von T. (graubart)


Lesenswert?

Jochen F. schrieb:
> Um was geht es denn genau? Ich war an der Entwicklung u. a. von ...

Super, da habe ich ja genau den richtigen Ansprechpartner gefunden.

Es geht um einen defekten Eingangs-JFET (J211) eines HM 1005, der von 
mir ersetzt wurde, weil er abgeschossen war.

Der neue J211 hat eine andere Abschnürspannung als der originale 
(Exemplarstreuung). Habe auch einen anderen neuen J211 ausprobiert. Bei 
einem kann ich den Trimmer R131 gerade noch so einstellen, daß das 
Testsignal auf dem Schirm mittig erscheint, bei dem anderen reicht der 
Verstellbereich nicht aus. Bei Trimmern kurz vor Anschlagposition mache 
ich mir immer Gedanken, ob das OK ist oder eventuell problematisch sein 
könnte.

Gibt es eine Abgleichanleitung für die Trimmer des Y-Eingangsverstärkers 
im HM1005-3? Ich konnte leider keine finden.
Ich denke die DC-Verstärkung des OP-Amps muß passend zu der 
AC-Verstärkung der JFET-Stufe eingestellt werden.

Das was im Schaltbild des HM1005 zum VR131 steht (-1V at Pin 6 IC101) 
ist jedenfalls nicht einstellbar (bei kurzgeschlossenem Y-Eingang/GND?).
Die Spannung am Pin 6 (OP-Ausgang) ist eher bei +8V nach längerem 
Warmlauf (auch beim noch funktionierenden 2. Kanal). Die Spannung ist 
auch stark abhängig von der Luftströmung um den JFET (Eigenerwärmunng, 
wird handwarm, nicht heiß). Bin mir nicht sicher, ob VR131 der 
"zuständige" Trimmer ist.

Habe mir auch überlegt, ob man nicht hochohmig (10 MOhm?) das Gate an 
eine einstellbare "Bias-Spannung" legen sollte, um den Arbeitspunkt so 
verschieben zu können, wie es im funktionierenden 2. Kanal ist.

Es gibt ja für JFET-Verstärkerstufen allgemeine Hinweise, daß 
Exemplarstreuungen durch veränderte Source-Widerstände kompensiert 
werden können/müssen, bin mir in dem Fall aber nicht sicher, ob da nicht 
andere Eigenschaften der Schaltung negativ beeinflußt werden.
von Jochen F. (jamesy)


Lesenswert?

Da paßt die Steilheit des FET einfach nicht - Hameg hat da auch ein 
wenig selektiert. Im Grunde ist der FET ein einfacher Sourcefolger mit 
einer Verstärkung von knapp unter eins. Mehr ist das nicht, nur der 
Ruhestrom sollte in einem gewissen Bereich sein. BTW: Die 
Übergabefrequenz vom OP-AMP zum FET ist etwa bei einem kHz.
: Bearbeitet durch User
von T. (graubart)


Lesenswert?

Wie kommt es denn, daß auch beim noch funktionierenden Kanal 2 die 
Ausgangsspannung des OP-Amps bei +8V statt der im Schaltplan 
beschriebenen -1V liegt? Bei -1V oder rund um 0V würde ich mich wohler 
fühlen, schon allein weil +8V am Ausgang des OPVs der positiven 
Versorgungsspannung (+11,6V) schon relativ nahe kommen.

Wie würdest Du denn die Exemplarstreuung der FETs kompensieren, wenn der 
Verstellbereich von VR131 nicht ausreicht?
Viele Ersatz-FETs habe ich ja nicht und kann ich mir bei den 
Stückpreisen  meiner Quelle auch nicht hinlegen.
von Jochen F. (jamesy)


Lesenswert?

Einfach den Querstrom anpassen, bis es hinkommt. Ansonsten beachten: 
J111, J211, J311 sind im Grunde die gleichen Typen, nur mit etwas 
anderen Daten.
von T. (graubart)


Lesenswert?

Jochen F. schrieb:
> Einfach den Querstrom anpassen, bis es hinkommt.

Meinst Du damit den Verstellbereich der T125-Stromquelle entsprechend 
ändern oder den Sourcewiderstand R124?

Sind die Aufgaben der anderen Trimmer folgendermaßen korrekt?
- VR143 "Att.-Offset" -> am Messpunkt "0V" am Teilerhybrid einstellen?
- VR144 "100Hz Square Wave" -> DC-Gain-Einstellung an AC-Gain 
angleichen?
- VC135? Rechteck-Überschwinger minimieren? Welche Frequenz wählen?
von T. (graubart)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Andrew T. schrieb:
> 
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an47fa.pdf
>
> dort Fig. 73, man kann es sogar etwa vereinfahcen um Bauteile zu
> reduzieren -- was Hameg ja gemacht hat.

Danke für den Verweis auf die AN47.
Habe die Fig. 73 und die dazugehörige Beschreibung auf Seite 34 
gefunden.
Sieht in Teilen wirklich der Hameg-Schaltung ähnlich, unterscheidet sich 
aber teilweise auch deutlich.

Die Funktion in der AN47 wird zur Stabilisierung des Arbeitspunktes des 
FETs verwendet, die im Hameg trennt aber den DC-Pfad vom FET ab 
(Hochpass 1nF, 10MOhm -> fg=16Hz) und führt ihn über den OP-Amp.
Außerdem sehe ich in der AN47 einen Tiefpass (10MOhm, 0,01uf -> 
fg=1,6Hz) vor dem als Integrator geschalteten OP-Amp A1 (R=10k, C=0,01uF 
-> tau=RC=100us).
Im Hameg sehe ich dort keinen Tiefpass und auch einen wesentlich 
kleineren Integrationkondensator (R144=12k, C=470pF -> tau=RC=5,6us), 
der Integrationseffekt ist also um den Faktor 18 geringer als in der 
AN47.
Den 2. OP-Amp A2 mit Verstärkungsfaktor 10 hat sich Hameg gespart.

Bisher ist das nur eine Aufzählung der Gemeinsamkeiten und Unterschiede, 
die Funktionen muß ich erst noch richtig verstehen...
: Bearbeitet durch User
von Jochen F. (jamesy)


Lesenswert?

Entweder einen passenden FET einsetzen oder den 475R anpassen als 
Emitterwiderstand der Stromsenke.
von T. (graubart)


Lesenswert?

Jochen F. schrieb:
> ...oder den 475R anpassen als
> Emitterwiderstand der Stromsenke.

Werde ich morgen Vormittag ausprobieren, danke vielmals!
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.