ombouwen van een Rigol DS1052E

yep, staat allemaal in mijn tutorialleken op http://www.eevblog.com/forum/index.php?topic=553.0

Als er iets niet duidelijk is/ niet zou werken, laat maar weten.

to byte or not to byte is not a question

Thnx, ik zal het eens gaan proberen!

fred101

Golden Member

Nog even over die Dirac pulser. Ik wil ook zo'n ding gaan maken om een analoge sampling scoop af te regelen maar ik twijfel nu of die formule klopt. Dan kom ik voor 1GHz op 350pS . Maar ik heb volgens het manual een puls met een risetime van 250pS nodig.

Dus iedereen zit zich behoorlijk rijk te rekenen of vroeger lag de lat wat hoger ;-) (de scoop is uit 1968) Wel leuk zo'n echte samplingscoop, nu kan ik mijn oude 100MHz Philips blokgolf generator echt afregelen. Dat heb ik nu met een >150MHz scoop gedaan. Je moet met een heleboel trimmertjes het hele blok stukje voor stukje vormen. Daar valt dus nog wat te verbeteren en toch gaf hij op de SA al een beter beeld als de R&S generator.

Maar ik moet dus nu een puls hebben van 250pS. Heeft iemand een idee ?
Dan ga ik daarna de Rigol eens vergelijken met een 100MHz tek7603 en met de 1GHz PM3410. Dan is er een goede referentie want dan kan ik de puls echt meten en kan ik echt wat zeggen over de Rigol.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Zelfde liedje ...:
http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C…
Vanaf pagina 33, een verhandeling over een 220ps *pseudo* Dirac generator. Dirac pulsen bestaan niet in de echte wereld:

http://en.wikipedia.org/wiki/Dirac_delta_function

fred101

Golden Member

Waarom gebruiken ze het avalanche breakdown effect van een transistor en niet een avalanche diode of bv een neon lampje (die schijnt dat ook te doen)

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Ik meen dat die echte avalanche torren en dioden nogal duur zijn en voor relatief trage vermogens toepassingen gemaakt zijn.
Denk aan tientallen Ampères door een halfgeleider laserdiode jagen gedurende 100ns.
Met een neonlampje zou het kunnen, weet niet of dat snel genoeg gaat.

Sine

Moderator

De inwendige weerstand van een neon lijkt me daar te groot voor.

fred101

Golden Member

Ik heb er een paar liggen van 70V, de 1N6061A. Maar de responsetijd is 5nS.

Ik neem aan dat de stijgtijd niets anders is dan het in geleiding gaan van de diode. Dat betekent hier dat de diode 5nS nodig heeft om van 70V naar 0 volt te zakken. Hij vormt een spanningsdeler met de 50 ohm diode en daar meet je dan een stijgende spanning. De hoeveelheid stroom bepaald de hoogte van die puls. Nu heb je geen 70V nodig maar is 200mV voldoende. Als van 0 tot 70V 5000 pS duurt dan is hij na ongeveer 250pS bij 3,5V (loopt niet helemaal lineair natuurlijk)
Maar dat betekent dat de diode direct boven op de 50 ohm moet en er geen stroom limitering mag zijn. Dat is een puls van bijna 100W bij 1,4A. Met een dummyload zou dat kunnen. Helaas loopt die puls wel door tot 70V en ik denk niet dat mijn scope 98W op zijn 50 ohm ingang wil.

Als ik een begrenzingsweerstand gebruik moet ik meten boven de diode en krijg ik een neergaande puls en het probleem dat mijn scope uiteindelijk toch 70V op zijn dak krijgt, ook al kan ik dan met uA of mA werken (max ingangspanning is 300mV zonder verzwakkers)

Lastig. Ik ga nog eens wat piekeren hoe ik die puls na bv 500pS kan stoppen. Een neonlampje kan ik ook proberen. Een hoge inwendige weerstand zou wel mooi zijn toch ?

Ik heb een gestabiliseerde HP voeding die speciaal voor dit soort werk gemaakt lijkt te zijn. Van 0 tot 2000V traploos en gelimiteerd op 6mA.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

In al die torren avalanche generators, wordt eerst een kleine C (2pF) opgeladen via een hoogohmige weerstand, dat begrenst de tijdsduur van de ontlading en dus de maximale hoeveelheid energie die in de diode of tor gedissipeerd gaat worden.
Om hoeveel energie gaat het dan?

E=1/2*C*V2
C=2pF
V=150V (Dat is bij mijn generator het geval.)

E=1/2*2*10-12*1502=22,5 nJ !! (Dat is dus per puls)

Gedissipeerd vermogen:
Herhalingsfrequentie (Wederom bij mijn generator) = 160Hz
Dus P=160*22,5nJ/1s= 3,6uW
Daar wordt de halfgeleider warm noch koud van! ;-)
En de dissipatie is dan hoofdzakelijk in de 50ohm weerstand, want tijdens de doorslag van de halfgeleider staat er lang geen hoge spanning meer over de halfgeleider, misschien maar een paar volt gemiddeld.

[Bericht gewijzigd door Rd12tf op 20 juni 2010 13:01:59 (15%)

fred101

Golden Member

Hoe verloopt het traject dan ? Je zet spanning op de diode parallel aan de weerstand. Zodra de diode doorslaat zakt de spanning in door de spannigsdeler met de weerstanden boven en onder de diode. Daardoor gaat hij weer sperren. De condensator bepaalt dan toch alleen de pulsbreedte ? (en natuurlijk ook de amplitude want zolang de diode doorslaat door de lading in de C blijft de spanning stijgen)

Ik heb een diode gevonden in mijn "wazige" diodes bakje die bij 32V doorslaat. Het zijn allemaal X-band diodes. Die zou snel genoeg moeten zijn. Het is een 2mm klein wit keramisch ding met gouden dopjes. Het kan een gunn of detector diode zijn. Hij lijkt hier op: http://www.shfmicro.com/diode.htm

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Even een plaatje bij het praatje:

http://www.uploadarchief.net/files/download/puls_schem.png

-Spanning gaat aan.
-Spanning over C1 is nog nul volt.
-Via R1 wordt C1 opgeladen, avalanche diode D1 is nog een 'isolator' dus R1 merkt daar nog niets van.
-Als de doorslagspanning van D1 is bereikt verandert D1 is een goede geleider.
-De volle spanning staat nu over R2, een puls is geboren!
-Nu neemt de spanning over C2 af tot deze onder de 'houdspanning' van D1 komt.
-En Foeff!, de diode is weer een isolator en de puls sterft af ....

Dit werkt met een transistor net zo, daar kan je echter op de basis een trigger signaal aanbieden, zoals in mijn schema.

Verlengen van de puls.
Dat doet men niet door C1 te vergroten maar door het aansluiten van een charge-line, dat is gewoon een stuk open transmissie lijn op de kathode van de diode.
Als de spanning op de kathode zakt, 'loopt' de transmissie lijn van achter naar voren leeg en houdt zo de kathode op de doorslagspanning, een en het ander moet dan wel goed aangepast zijn ... Ik heb mij er maar niet aan gewaagd!

Voorbeeld van een pulsebox met charge-line + scope plaatje hoe het precies werkt:

http://www.holmea.demon.co.uk/Avalanche/Avalanche.htm

fred101

Golden Member

Die charge lijn is toch ook gewoon een condensator ?

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Nee, doordat het een transmissielijn is, blijft de spanning gedurende de (leeg)looptijd stabiel, met een condensator zou de spanning met de tijd, exponentieel afnemen.

fred101

Golden Member

Je ziet de condensator-achtige werking toch in de paarse trace in jou link. Daar zakt de spanning na een bepaalde tijd in, welliswaar ineens en misschien niet zo geleidelijk als een condensator. Maar om als transmissie lijn te dienen moet er toch wisselspanning op staan, er moet een radiogolf doorheen. Hier staat gelijkspanning op. Een puls bevat wel veel frequenties maar voor de puls ontstaat is die coax volgens mij gewoon een condensator naar massa. Het inductieve stukje doet weinig voor DC maar de capaciteit is er natuurlijk wel. FET heeft een keer geschreven hoeveel pF per zoveel lengte.

Hij heeft het wel over transmissielijn en reflectie van pulsen in zijn verhaal maar hij gebruikt deze generator voor TDR metingen en heeft het dan over coax wat op de verzwakker na de emitter wordt gezet.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Maar je ziet toch dat de collectorspanning op een constant niveau blijft gedurende de leeglooptijd? (Gele trace)
Op de helft van de aanvankelijke spanning, blijkbaar is dat genoeg om de tor of diode in geleiding te houden.

/e
Zo moeilijk is het niet, het duurt gewoon even voor de energie zich over een lijn verplaatst bij een *verandering* van de spanning aan het begin van die lijn. Bij het uitzetten gaat de puls van achter naar voren, de spanning blijft op een zeker niveau tot de achterwaartse puls bij het begin is, dan stort ook daar de spanning in.

/e2
Hier nog een simulatie, het gaat om V(test) (groen) de generator spanning is blauw afgebeeld:

http://www.uploadarchief.net/files/download/charge-line.png

[Bericht gewijzigd door Rd12tf op 20 juni 2010 17:56:21 (13%)

fred101

Golden Member

Weet ik hier niet zeker. je praat hier over pico seconden, de lengte van de probe kabels kan al die looptijd verschillen tussen de traces verklaren. Hij gebruikt ook F connectors dus er is al een flinke reflectie op de uitgang. De puls blijft bv staan nadat de collector spanning en na dat de lijn leeg is. Maar hij gebruikt al wel een soort pulserende gelijkstroom als collectorspanning.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Fred, zie /e2.
In het plaatje van Andrew praat je over 50ns/div! Geen pico seconden ...:-)

[Bericht gewijzigd door Rd12tf op 20 juni 2010 18:05:33 (74%)

fred101

Golden Member

Sorry, Eat, mijn fout, inderdaad 50nS/div dat had ik niet gezien.

Toch vraag ik me af hoe dat nu precies werkt. Waarom zo'n lijn zich zich eerst lijkt te "verzetten" en dan pas in een klap leeg loopt. Zou dat zijn doordat hij als collectorspanning een soort "omgekeerde zaagtand" gebruikt en geen echt DC.

Ik wil dat wel eens proberen maar eerst nog uitknobbelen hoe ik het ga doen. Het probleem is dat ik een pulsbox nodig heb voor die scope en als de scoop klaar is mooi van alles kan proberen maar zoals gebruikelijk wil ik eigenlijk gewoon lekker experimenteren ;-) bv met neon en zo'n chargeline.

Heel wild idee maar zou ik niet iets met een spoel en blokgolf kunnen doen. Een spoel geeft ook een mooie puls, dat zag ik wel bij mijn experimenten met ESR. Die ESL pulsen waren heel steil.

Wat plaatjes van een blokgolf met een Tr van ongeveer 4nS. Zomaar om de definitie te zien. De rigol laat iets vreemds zien. Met de trace midden in het scherm is de Tr anders dan wanneer ik de leading edge naar de zijkant schuif. Let daar dus op bij dit soort metingen, lees niet blind af. Ik moest de average stand gebruiken om een bruikbaar/fotografeerbaar beeld te krijgen en om de Tr te kunnen aflezen. Zelfs nu versprong hij nog steeds zo'n 200pS
http://www.hamforum.nl/viewtopic.php?f=80&t=1183&p=5414#p5414
Ook met een TDR puls, een lelijk ding maar mooi om verschillen te zien.
http://www.hamforum.nl/viewtopic.php?f=80&t=1183&p=5415#p5415

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Mijn DS1202CA gedraagt zich dus echt anders, geen dansend beeld en geen jitter bij gebruik van een goede functie generator, ook blijft de Tr hetzelfde of de rijzende puls nu in het midden staat, of links dan wel rechts.

Nog een plaatje wat je misschien een Aha! Erlebnis geeft:

Een transmissielijn met een "lengte" van 10ns, op iedere ns afgetakt en in een grafiek weergegeven:

http://www.uploadarchief.net/files/download/10ns.png

De groene lijn is de generator die op 500ns uitgezet wordt, de rest is steeds een meetpunt verder op de lijn, dus steeds 1ns verder van het begin af.

Nog beloofd, het schema van de voeding van mijn avalanche generator:
http://www.uploadarchief.net/files/download/ava_hsp_supp.png

fred101

Golden Member

http://www.fkh.ch/pdf_files/Pulsgen.pdf
Dit is een leuke, misschien wat lastig nabouwbaar maar wel gaaf. 70pS risetime, 50nS breed en 100Hz. Alleen heb je er een mercury relais voor nodig, een GIS of zo iets.

Ik heb nu in de simulatie een puls van 100pS en 80mV maar hij is ook maar iets van 300pS lang. Dat wordt dus met een charge-line experimenteren want anders valt er niets te triggeren.

[Bericht gewijzigd door fred101 op 22 juni 2010 23:52:12 (31%)

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Een GIS heb je niet nodig (Gas Insulated Switchgear), dat is het meetobject! :-)
Ik vraag mij af wat de uitvoering is van die MWR's, zal iets coaxiaals moeten zijn om zo een hoge bandbreedte te kunnen halen.
En ook ben ik benieuwd naar die twee aanpassingsnetwerkjes!

Zeker gaaf! Geheel in SMD uitgevoerd (Stoere Metalen Dingen).

[Bericht gewijzigd door Rd12tf op 23 juni 2010 08:08:17 (11%)

fred101

Golden Member

Vanmiddag wat geëxperimenteerd met het gewone standaard idee van een avalance diode.

Ik heb eerst de Gunn diode gebruikt maar ik kwam niet onder de 1nS. Daarna het neonlampje. Dat gaf helemaal geen puls maar ging zoals verwacht gewoon branden. Daarna diverse torren. Dat gaf grote verschillen van 10nS tot onder de 1nS. Ik had geen 2n2369 maar nu kom ik er achter dat dat gewoon een bsx20 is en daar heb ik er genoeg van. Die ga ik ook eens proberen.

De lengte van de aansluitdraadjes doet een hoop met de hoeveelheid zooi na de puls. Ik heb een 50K potmeter tussen basis en massa en een 1-4pF trimmertje parallel met 1.8pF op de collector. De aansluiting naar sampling scoop over 50 ohm gaat via 2 gestackte 10dB verzwakkers. De andere scopen gebruiken alleen een 50 ohm feedthrough terminator. De puls is iets van 10V en de collector weerstand 1Mohm. Ik moet nog zien uit te rekenen hoe hoog de puls echt is.

De Rigol heeft geen moeite met triggeren maar de x en y jitter blijft hoog, ook na calibratie. Hij geeft ongeveer 1,9 nS Tr (184MHz !!! , ik kwam tot 145MHz met een andere meting). De PM3410 heeft geen moeite met triggeren en de Tr zit onder 1nS, ik schat 700-800pS maar dat zegt niets hij kan tot 250pS meten. de analoge scopen geven een heel flets beeld en je moet met fluwelen handschoenen de trigger afstellen. De 2445 geeft 1,45nS, dat is 241MHz en dat klopt aardig met de 250MHz die ik eerder gemeten heb. (niet gek voor een 150MHz scoop :-) )

Ik ben benieuwd, als ik de pulser naar mijn zin heb ga ik eens meten.

Ik ben benieuwd wat een gepimpte 50MHz er van maakt. Het probleem is wel dat je zeker moet zijn dat je pulser onder de 1nS zit en dat weet je niet zonder scoop die dat aan kan. Anders kun je best naar de echte risetime van je pulser zitten te kijken en niet naar de bandbreedte. Dat is ook het probleem bij blokgolven. Kijk je naar de beperking van je generator of naar die van je scoop.

Foto's: http://www.hamforum.nl/viewtopic.php?f=80&t=1183&p=5415#p5415
http://www.hamforum.nl/viewtopic.php?f=50&t=1373
http://www.uploadarchief.net/files/download/pulser_rigol.jpg
Omdat dit een Rigol topic is ;-)
De originele puls, 1nS/div, 10,6Vpp:
http://www.uploadarchief.net/files/download/pulser_20x_1ns.jpg
Wie komt er met een foto van een gemodde 50MHz ?
Heb je geen pulser dan ben je met scoop welkom voor een testje.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Mooi werk Fred!
Ter vergelijk nog een keer het plaatje van een 200MHz Rigor:

http://www.uploadarchief.net/files/download/spikeheadii.png

Het is inderdaad een kip-ei probleem, waarmee controleer je de pulser?
Je hebt eigenlijk gewoon een 20GHz sampling scope nodig, een mens kan niet zonder ... ;-)

fred101

Golden Member

Dat vind ik nu ook, ben alleen bang dat een 20GHz scoop er wel nooit zal komen.

Bijna 300MHz, niet gek, maar als die formule klopt zijn de fabrikanten erg pessimistisch. Het is dat ik de tek2445 ook met een sinus heb getest en dat gaf een zelfde resultaat. Ook dat van de Ribrol zat redelijk in de buurt van de puls meting. Waarom dan zo'n lage 3dB opgaves ? De Tek heeft bv een LPF wat zou moeten zorgen dat hij 150MHz is. Op dat filter na schijnt hij identiek aan de 250MHz 2465 zijn. Het lijkt er dus op dat het bij verwijderd is (ik heb hem niet open gehad) en Tek het zelfde deed wat Rigol nu doet.

Een stuk indekking misschien, hij zal in het slechtste geval altijd 100 MHz halen. Dat scheelt garantie claims en de gebruiker zal meestal positief verrast zijn. De exemplaren die bij test onder of te dicht bij die grens zitten worden de 50MHz versie.

Maar ik heb nog niemand gezien die even een puls op zijn omgebouwde 50MHz Rigol zet. Ik ben nog steeds benieuwd wat die er van maken. Kom op heren, durven jullie niet, bang dat het tegenvalt ;-)

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Rustig Fred, ik moet nog even de tijd vinden ;-) Verder zijn er een paar 2n2369 onderweg.