Zeitbasis für Oszilloskop

Der chaotische Hauptfaden

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Jan202
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Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von Jan202 »

Guten Abend,

zurzeit bin ich dabei, einen alten Waveform-Monitor aus der Fernsehtechnik zum Oszilloskop umzubauen, da ich keins mehr habe.
Ich erzeuge dafür mittels NE555 eine Sägezahnspannung, welche ich mit einem Opamp und Mosfet so verstärken will, dass sie eine Amplitude von 70V hat, sodass ich sie an eine der Ablenkplatten anlegen kann. Die andere wird auf 35V gelegt, sodass ich virtuell -35V bis +35V erzeugen kann. Damit wäre die ganze Breite vom Schirm abgedeckt.
Nur scheint mein Opamp zu schwingen. Undzwar abhängig von der Spannung am Eingang.
Ich habe mal einen Schaltplan gezeichnet und ein Video gemacht. Vielleicht kennt sich hier ja jemand in die Richtung aus.

Übrigens ganz toll, dass hier noch was los ist und dann noch so viel. Ich dachte schon, die Bastler wären ausgestorben.
DSC_0019.jpg
https://www.youtube.com/watch?v=tSJtrLjZK5w
Zuletzt geändert von Jan202 am Do 7. Dez 2017, 22:51, insgesamt 1-mal geändert.
Matt
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von Matt »

Problem ist so, dass du Offset (du ahst daran gedachtet, trotzdem) hast und da ist OPV auch noch zu schnell für FET ist.
Da müsstet du OPV Bandbreite mit Erhöhung von Miller-Kapazität bremsen ( = Intergrator).

Aber ehrlich, Scope kostet nicht viel und spart dich Zeit mit basteln von sowas, deren Ergebnisse dich sowieso nicht zufrieden macht. (Trigger , Linerität)

Grüss
Matt
Zuletzt geändert von Matt am Do 7. Dez 2017, 21:37, insgesamt 1-mal geändert.
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Obelix77
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von Obelix77 »

Ich habe ein Oszi über, Du hast PM ;-)

BTW: Irgendwie funktioniert der DuRöhre Link nicht.
Wenn man draufklickt, muss man sich einloggen,
und landet auf dem eigenen Kanal !?!?!?
Matt
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von Matt »

https://www.youtube.com/watch?v=tSJtrLjZK5w

Ich hatte nicht es geklickt, denn ich kann schon bildlich vorstellen.

Es führt ja zu eigene Account, da Youfail sieht "edit" in Url und da denkt, dass du Video editieren willst.

Grüss
Matt
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Chaoskreator
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von Chaoskreator »

Ich habe versucht, die Schaltung zu verstehen, kapiere sie dennoch nicht. Ich kenne eigentlich nur Schaltungen, bei denen der Sollwert auf den nichtinvertierenden Eingang gegeben wird. Der OP regelt dann den Ausgang so, sodass auf dem invertierenden Eingang die selbe Spannung wie am nichtinvertiernden Eingang anliegt. Mit der gezeichneten umgekehrten Logik habe ich nen Knoten im Hirn.
Abgesehen davon könnte ich mir vorstellen, dass dies Schaltung mit der Kombination Regelkreis und Mosfet an hoher Betriebsspannung problematisch ist. Der komplette Bereich zwischen Drain-Source hochohmig und Drain-Source "durchgeschaltet" wird am Gate durch eine Differenz von vielleicht 1 V oder noch weniger gesteuert. Wenn nun der OP auch nur ein bisschen am Ausgang wackelt, "dreht" die Ausgangsspannung "voll auf". Spannung ist zu hoch, Mosfet wird wieder komplett zu gesteuert und das Spiel beginnt von neuem. Das wäre dann das beobachtete Schwingen.
Wie man die Schaltung in funktionierend hinkriegt, würde mich in der Tat interessieren!
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Obelix77
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von Obelix77 »

@ Matt: Vielen Dank ;-)
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Bastelbruder
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von Bastelbruder »

Das Schwingproblem bei der Schaltung entsteht dadurch, daß der OpAmp mit seiner internen Kompensation allerhöchstens bis Spannungsverstärkung 1 kompensiert ist. Viele müssen sogar mit 5 oder 10 betrieben werden um nicht zu schwingen. Hier kommt die Spannungsverstärkung des MOSFET dazu und die Gegenkopplung kommt viiel zu spät, deshalb schaukelt sich der Regler auf.
@ Chaoskreator: Die Gegenkopplung auf den nichtinvertierenden Eingang ist korrekt weil der FET die Phase um 180° dreht.

Hier kommt es nicht auf hohe Eingangswiderstände, minimale Offsetspannung und solche Dinge an, einzig etwas Spannungsverstärkung und Linearität der Anstiegsflanke sowie eine schnelle fallende Flanke für den Rücklauf sind gefragt. Und ich bin ziemlich sicher daß der Sägezahn des 555 ziemlich exakt einen Ausschnitt der bekannten e-Kurve abbildet.

Ich würde die Schaltung den OpAmp diskret aufbauen, dazu braucht es ganze zwei Transistoren inclusive der spannungsfesten Endstufe. Die Schaltung hat Verstärkung 11 (1+R3/R4) und erfüllt alle Anforderungen bis in den µs-Bereich. Eventuell müssten dann noch ein, zwei Picofarad parallel zu R3. Eine Offsetverschiebung läßt sich niederohmig am Fußpunkt von R4 einspeisen, der Gesamtwiderstand sollte sich natürlich nur unwesentlich ändern weil die Verstärkung sich ändert.
Bild

Ein MOSFET ist nicht so optimal, da braucht man ein Kraftwerk um die vergleichsweise großen Kapazitäten umzuladen obwohl...
Der läßt sich zwar als Integrator verwursten, davor ein diskret aufgebauter PUT mit 2 Transistoren der bei passender Amplitude die Sache zurücksetzt, aber man braucht eine negative Stromquelle oder eine hohe negative Spannung weil dank der Kapazitäten nur die fallende Flanke schnell sein kann.
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xoexlepox
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von xoexlepox »

...Schaltungen, bei denen der Sollwert auf den nichtinvertierenden Eingang gegeben wird. Der OP regelt dann den Ausgang so, sodass auf dem invertierenden Eingang die selbe Spannung wie am nichtinvertiernden Eingang anliegt.
Genau das passiert hier auch. Nur da der Mosfet invertiert (positives Gate bewirkt fallende Spannung am Drain), muß auch der OpAmp invertieren. Ansonsten würde die "Regelung" in die falsche Richtung laufen. Aber durch diese 0° (oder 360°) Phasenverschiebung ist eben auch schon eine der beiden Bedingungen für einen Oszillator erfüllt ;)
Jan202
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von Jan202 »

Danke für die schnelle und zahlreiche Reaktion.
Dass das ganze Unterfangen einen sehr schlechten Zeit-/Nutzenfaktor hat, ist mir bewusst. Das ist eher so ein "Der Weg ist das Ziel"-Ding. Das Teil liegt rum, ich kann es für nichts sinnbringend einsetzen, warum dann nicht verwerten?
Dass der Mosfet da eine große Rolle spielt, hatte ich mir schon vor aufbau des ganzen gedacht, aber keinen einzigen NPN >100V gefunden. Werde morgen mal schauen, ob ich nicht doch einen finde oder halt auf PNP und negative Versorgungsspannung zurückgreifen. Das Netzteil liefert alles, was man so braucht: +-12 +-37 +-50 +-110.
Die Ladekurve des Kondensators am NE555 habe ich vor, mit einer Konstantstromquelle, über die dann auch per Stufenschalter die Geschwindigkeiten eingestellt werden können, zu einem richtigen Sägezahn zu machen.
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Bastelbruder
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von Bastelbruder »

Den Konstantstrom für den 555 einfach mit 10Meg aus 110 V erzeugen, macht 10µA. Wenn die Spannung am Kondensator zwischen 4 und 8 V sägt, ist das linear genug. Frequenzwechsel durch Kondensatortausch wie bei Oszilloskopen allgemein üblich.
Der Verstärker zieht mit der vorgeschlagenen Beschaltung am Eingang 150..300 nA in dieselbe Richtung. R4 ändern auf 6k8, R3 auf 120k und dazwischen noch ein zusätzlicher Widerstand 180k nach 110 V, dann kommen hinten 70 Vss raus, die Mitte bei 57 V.

Die Transistoren KSP/MPSA42..45, BF420/422 sind relativ häufig vertreten.
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ESDKittel
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von ESDKittel »

Jan202 hat geschrieben:aber keinen einzigen NPN >100V gefunden
Hast Du eine alte am Lebensdauerende angekommene ESL zur Hand?
Dadrin befinden sich in der Regel zwei hochvoltfähige Kleinsignaltransistoren.
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ferdimh
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Re: Zeitbasis für Oszilloskop

Beitrag von ferdimh »

Alternative Denkanstöße wären die Videoendstufen aus einer beliebigen alten Röhrenglotze. Die haben manchmal (bessere PC-Monitore) sogar richtig Bandbreite.
Die sind in der Regel vollintegriert und im Datenblatt steht meistens sogar drin, wie man die Dinger anklemmt.
Von der inneren Schaltung her sind die meistens mit Bastelbruders Vorschlag verwandt.

Ich möchte noch zu bedenken geben, dass bei den meisten Bildröhren es von besonderer Bedeutung für die Bildschärfe ist, dass die durchschnittliche Spannung der Ablenkplatten einen bestimmten konstanten Wert hat. Das erfordert symmetrische Ansteuerung. Im gleichen Atemzug ist zu erwähnen, dass die symmetrische Ansteuerung die Betriebsspannung halbieren würde, was das ganze in für Halbleiter deutlich angenehmere Regionen rückt.

Ich möchte aber für die Spielerei (die sicher wahnsinnig lehrreich ist und auf jeden Fall passieren sollte!) anregen, trotzdem ein Oszilloskop zu besorgen. Ein Oszi zu bauen (oder auch nur zu reparieren) ohne eins zu haben ist ziemlich tricky...
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