Дискретизирующий осциллограф

Это копия статьи Хьюберта Хаутмана в журнале "Электронный дизайн" от 18 сентября 2000 года. Этот подключаемый модуль осциллографа с последовательной дискретизацией может значительно увеличить полосу пропускания дисплея обычного осциллографа с частотой 10 МГц для повторяющихся сигналов (рис. 1).

Используя потенциометр 5 Ком и настройки осциллографа, база времени регулируется от 1 до 50нС/дел. Для более длинних подметаний, цепь должна просто быть обойдена, и осциллограф необходимо использовать сразу. Добавив плату DSO и компьютер, он также может быть преобразован в цифровой осциллограф выборки. Будущие модификации, такие как использование строба в качестве генератора переменной задержки, просты в применении. Также легко реализован режим “синхроскоп”, с запускаемыми компонентами, установленными в линии задержки. Входной сигнал поступает через блок компенсатора, представляющий собой аттенюатор подавления нулевого полюса на 4,6 дБ.(ref 1) По сути, конденсатор 40pF отводит быстрые изменения в линию задержки 40nS RG58A/U 50Ω (около 26' или 27' для тефлона) и от плеча индуктора. Как было проверено при использовании этого сэмплера в качестве рефлектометра временной области (TDR), два основных порта имеют частоту 50 Ом до 1 ГГц. Частотно-зависимые потери в кабеле задержки достаточно точно компенсируются, как показывает шаговый отклик герконового реле (деталь радиорубки № 275-232) (рис. 2, след А). При использовании обычного аттенюатора на 4,6 дБ возникает округлый ступенчатый отклик (рис. 2, трасса Б). Хотя рычаг индуктора выводит триггер из входного сигнала, другие триггеры могут быть подключены по мере необходимости. Эти триггеры также можно отобразить, направив их к сэмплеру через линию задержки. Для каждого входного импульса компаратор триггера и удержания MAX961 запускает схему с регулируемой скоростью быстрого нарастания, переключая два зажатых транзистора Шоттки MPSH10. В то же время его шаг комплементарного выхода 4 В быстро включает собственную защелку (ФАЙЛ), блокируя дальнейшие изменения. Этот заблокированный компаратор позволяет переключать MPSH81 источник тока для наращивания конденсатора 82пФ от -2В до 2В, без перерыва. Через 500 Нс резистор разряжает конденсатор 1 НФ до 0 В, тем самым восстанавливая компаратор и снова ставя рампу на охрану. Плюс вход MAX961 стробоскопический компаратор сканируется либо медленной рампой с выхода временной базы осциллографа (T), либо ручным управлением 250-WO (X) для плоттера X-Y. Он сканируется в том же диапазоне напряжений от-2В до 2В, который также используется в качестве горизонтального сигнала дисплея. Каждый раз, когда быстрая рампа пересекает это напряжение, выход компаратора переключается с 2В на-2В. Между тем, его дополнительный выход переключается с-2В на 2В. Оба выхода поддерживают заданную длительность перехода 2,3 Нс. Они также симметрично управляют ведущими/ведомыми путевыми и удерживающими мостами, которые соединены последовательно с образцом VВ в кабеле задержки. Фактическое событие выборки происходит при переходе от дорожки к удержанию. Это происходит в течение нескольких сотен пикосекунд, в течение которых основное сопротивление диодного моста Шоттки MBD301 переключается с низкого на высокое. Такое переключение происходит в пределах небольшой центральной части полного приложенного шага 8В. Следовательно, длительность его переключения должна составлять лишь малую долю длительности перехода стробоскопического компаратора. Сеть задержки RC управляет защелкой стробоскопического компаратора. Пока ведомый находится в режиме трека, эта защелка блокирует ведущий T/H (Track and Hold) в состоянии удержания на 650nS. В течение этого периода 650 Нс главный БИФЕТ-усилитель заряда (½TL082 единичное усиление 4 МГц) может буферизировать образец, импульсируя на его входную емкость около 15 Пф. Это напряжение представляет собой уменьшенную копию дискретизированного напряжения, входящего в емкостный делитель 1 Пф/15 Пф. Поперек него подключен резистивный делитель 15 МОМ/1 МОМ, который завершает этот широкополосный компенсированный аттенюатор. Поэтому главный мост нагружен только низкой входной емкостью около 1 Пф. Поскольку входное сопротивление моста составляет около 100 Ом, постоянная времени RC составляет около 100 Мс. Непрерывно буферизуя память 1nF, ведомый усилитель T/H BIFET (½TL082) производит ступенчато преобразованное представление входного сигнала (VIN). Он делает это на низкой промежуточной частоте (IF) для осциллографа или нулевой IF для X-Y плоттера. Коммутационные переходные процессы устраняются с помощью регулируемого фильтра нижних частот (НЧФ). Усредняя выходной сигнал на столько входных импульсов, сколько требуется, это устройство значительно снижает уровень шума. The bandwidth of this sampler is over 1GHz. Its transition duration is about 300pS which, together with the approximately 250pS intrinsic risetime of the reed relay, yields the measured display transition duration of 400pS (Fig. 2, trace A, again). Trace C illustrates the time-scale calibration and vertical-scale linearity by showing a sampled 100MHz sine wave with a sampled zero line. For this RF measurement, a countdown trigger was used, prior to the trigger-and-hold.(ref 2) To display higher frequencies with this sampler, the countdown trigger should be preceded by a prescaler, such as the emitter-coupled logic (ECL) circuitry.(ref 3) Additional experiments have verified that its fairly easy to add more synchronized channels, using the strobe comparator to fan out and drive two or more similar comparators. Via separate delay lines, each of these comparators drives individual T/H circuits to sample multiple inputs. Комментарии от меня, редрок: Я считаю, что "Резистивный сплиттер" начинался как "Не равный резистивный сплиттер типа Адамса". Вероятно, у него была основная потеря 4,6 дБ с отбором 10 дБ для компенсатора. Это имело бы пару 13 Ом и 54 Ом резистора в соединении "Y". См. [5]. Однако, как и во всех микроволновых схемах, существует множество "магических" компонентов, которые мы не видим. Поэтому Хоутман изменил дизайн с помощью: 1. Добавления крышки ускорения 40pF. 2. 54 ОМ был заменен на 40 ОМ, а согласующий индуктор на 50 ОМ коаксиально шел к триггерному компаратору. Это, вероятно, приводит к меньшим основным потерям и меньшим затратам на выбор. Компаратор триггера MAX961 не нуждается в очень большой амплитуде, чтобы хорошо работать. Кроме того, MAX961 имеет около 3,5 мВ гистерезиса. Компаратор триггера MAX961 срабатывает на восходящем фронте. Если вы хотите запустить триггер на падающем фронте, просто переверните входы. Это можно сделать с помощью небольшого геркона DPDT или крошечного переключателя. Серия диодов Шоттки AVAGO HSMS-282x превосходит MBD301, особенно для мостов пробоотборника. Используйте HSMS-282P или HSMS-2828. Я намерен использовать контроллер MicroMite MK2 для управления пробоотборником. Он запрограммирован в очень способной версии BASIC. uMite имеет 10-битный AtoD - конвертер и OLED-графический дисплей. Я буду использовать несколько I2C 10bit DtoA для управления уровнем триггера, наклоном и уровнем выборки. Мне нравится MCP4716, хотя также можно использовать 8-битные или 12-битные версии. Источник: http://www.redrok.com/sampscope.htm