abgelesene
Anstiegszeit 10% to 90% ca. 600ps |
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Anstiegszeit 10% to 90% ca. 600ps |
abgelesene Anstiegszeit 10% to 90% ca. 600ps | abgelesene Anstiegszeit 10% to 90% ca. 600ps |
Der
Vertikalverstärker wurde zuvor bestmöglich auf
optimale Rechteckantwort eingestellt, besser ist es mir bei dieser
Seriennummer nicht gelungen. Die Vertikalverstärker der
Seriennummer B260000-and-UP haben
zusätzliche RC Kompensationsglieder im Vertikalverstärker,
deren Ergebnisse wären interessant im direkten Vergleich. Zwischen dem linken und dem rechten Einschubplatz sind Unterschiede im Einschwingverhalten zu erkennen, der linke Platz hat eine minimal geringere maximale Welligkeitsamplitude. Woran liegt das?, Unterschiede bedingt durch die Calibration Fixture sind möglich, die Welligkeit in den ersten 3-4 ns Sekunden ist sehr wahrscheinlich auch durch den Schaltungsteil bedingt, der wahlweise das Signal vom linken und rechten Vertikaleinschubplatz anwählt und an den Vertikalverstärker weiterleitet, es sind wahrscheinlich neben der CF auch Reflexionen in diesem Schalter, die leicht unterschiedlich ausfallen. Idealerweise hätte ein Vertikal Oszilloskop Verstärker eine konstante Gruppenlaufzeit, d.h. einen weichen recht früh abfallenden Frequenzgang, ein Bessel- oder auch Gaußsches Verhalten genannt, mit dem Resultat das Rechtecke im Idealfall ohne Über- und Unterschwinger übertragen werden, da alle Frequenzanteile eines Signales beim Durchlaufen von diesem verstärkenden Tiefpass phasengerecht wieder addiert werden und sich nicht gegenseitig auslöschen oder verstärken. Im Fall nicht konstanter Gruppenlaufzeit geschieht das mit dem Resultat von Welligkeit, Über- und Unterschwingern. Erstellt man einen entsprechenden Verstärker als Gaußscher Tiefpass (viele Verstärkerstufen in Reihe jeweils mit gleicher Zeitkonstante), so ergibt sich die Eigenschaft das beim Ansteigen der Flanke und auch beim Übergang in den Schulterbereich die Ecken oben wie unten gleichförmig ausgerundet sind. Hingegen ein Tiefpass erster Ordnung schwingt bekanntlich deutlich anders ein, er läuft beim Ansteigen hart und schnell an und läuft mit einer deutlich sichtbaren Exponentialfunktion zum Endwert hin (den er theoretisch nie ereicht jedoch unendlich nahe erreicht). Zwei gleichförmige weiche gerundete Ecken (siehe Link weiter unten) sind im Vertikalverstärker sind zu erkennen. Es existieren allerdings in der Realität weder ideale Tiefpässe erster Ordnung noch Gaußsche Tiefpässe. Ein Oszilloskop Verstärker ist eine Mischung aus beidem. So viel zur Theorie. Aus einem Verstärker mit einfachem RC Frequenzgang
läßt sich eine mathematische Beziehung herleiten:
[1] Risetime (10% to 90%) = 2.2
*RC (Anstiegszeitformel für
einen Tiefpass mit RC Characteristik, hier im Beispiel RC=272ps)
Für die Definition der -3dB Bandbreiten Frequenz existiert die bekannte Gleichung: [2] f bandbreite = 1/(2*pi*RC) Beide Gleichungen [1] und [2] zusammengefasst erlauben es die unbekannte Zeitkonstante RC zu eliminieren und man erhält [3]: [3] Risetime (10% to 90%) = 2.2 *1/(2*pi*f bandbreite) [3] Risetime (10% to 90%) = 2.2/2*pi*f bandbreite [3] Risetime (10% to 90%) = 0.35*1/f bandbreite Die Zahl 0.35 ist ein konstanter Faktor, der aus der Verknüpfung der beiden Gleichungen enstanden ist. 0.35 = Bandbreite*Risetime (für einen RC Verstärker) [3] Bandbreite = 1/Risetime * 0.35
In unserem gemessenen Beispiel: 583 MHz = 1/600ns * 0.35
Die Vertikal Verstärker Bandbreite dieses Mainframe läßt sich rechnerisch und messtechnisch anhand der Rechteckantwort auf 583 MHz schätzen (Anstiegszeit der Calibration Fixture dabei idealerweise auf 0 ns angenommen). Diese Gleichungen werden auch in der Praxis verwendet. Bei sehr schnellen Gerätschaften wird dies auch über diese Methode spezifiert. Es ist anerkannt sich damit aus der Anstiegszeit eine Zahl für die Bandbreite zu ermitteln. Wie wirkt sich die Anstiegszeit der Calibration Fixture auf das Messergebnis aus?:Auszug aus der 067-0587-02 Spezifikation Zu sehen die Risetime für einen 5 Division Sprung ist spezifiziert auf maximal 150 ps. Dieses Beispiel wurde in den 10% zu 90% Experimenten durchgeführt. Will man diese endliche Signal Anstiegsgeschwindigkeit bei der tatsächlichen Bandbreite des Mainframe berücksichtigen ist die quadratische Addition anzuwenden. t²rise messung = t²mainframe + t²signal t mainframe = Sqrt (t²rise messung - t²signal) t mainframe = Sqrt ( 600²ps²- 150²ps²) t mainframe = 580 ps Aus dieser korrigierten Anstiegszeit läßt sich die Anstiegszeit vom Mainframe berechnen: 602 MHz = 1/580 ps * 0.35 @ (wenn t signal CF Type 02 = 150ps) Geht man zusätzlich davon
aus, die Anstiegszeit der Calibration Fixture Type 02 beträgt
typischerweise 120ps abgeleitet von den maximalen
150ps, verändert sich die errechnete Bandbreite des Mainframe
nochmals
geringfügig auf 595 MHz.
595 MHz =
1/588 ps * 0.35 @ (wenn t signal CF Type 02 = 120ps)
Der Unterschied der zuvor berechneten Bandbreite von 583 MHz (bei idealer unendlich schneller Calibration Fixture) zu den 595 MHz (bei typischer Calibration Fixture Type 02) ist unbedeutend. Aus dieser Beziehung läßt sich sagen die Calibration Fixture ist mehr als ausreichend schnell um damit ein 7904 Mainframe zu vermessen, diese maximalen zusätzlichen 150ps sind in diesem Fall nur geringfügig. Leider habe ich keine 067-0587-01 Spezifikation und kenne die maximal spezifizierte Anstiegszeit nicht, aber bei den Ergebnissen auf dem Oszilloskop kann man sagen für ein 7904 spielt es noch keine Rolle ob Type 01 oder Type 02 verwendet wird, beim 7104 sieht es etwas anders aus. Anzumerken ist auch, es ist möglich die Anstiegszeit durch eine anders gewählte Verstärker Kompensation noch etwas weiter zu verringern, allerdings bezahlt man diesen Gewinn dann mit erhöhtem Überschwinger und einer etwas länger auslaufenden Oszillation in den ersten 1-2 Nanosekunden, das ist es auf keinen Fall wert. Im Gegenteil, die Denkweise auf möglichst geringe Überschwinger hin zu kompensieren halte ich für die beste Lösung, selbstverständlich gelingt auch das in der Praxis nie vollends zufriedenstellend - daher den Kompromiss suchen aus Überschwingverhalten und geringster Anstiegszeit - wer unbedingt will kann bei dieser Einstellungarbeit Stunden verbringen um es bestmöglich einzustellen. Bei dem hier gezeigten Vertikalverstärker läßt durch feinste Justage die Rechteckantwort vielleicht noch etwas verbessern. Anzumerken ist, auch beim Vorhandensein von größeren Überschwingern wäre nach den Herstellern der Faktor 0.35 zu korrigieren, so weit ich weiß gelten die theoretischen 0.35 aber auch ausreichend gut für den praktischen Fall unter der Vorraussetzung es sind nur leichte Überschwinger vorhanden, aber in diese Erfahrungswerte der Hersteller will ich mich nicht einmischen. Die Zahl 0.35 hat sich in dieser Messtechnik als Maß herausgestellt. Die Bandbreite kann
präziser mit einem Calibration Sweep Generator
mit Sense-Leitungsabschluss ermittelt werden, jedoch ist die
Beurteilung über die Anstiegszeit ein gutes Indiz.
Einstellung Verstärkungsfaktor VertikalverstärkerDie folgenden Bilder zeigen
beide Calibration Fixture Type 01 rechts und Type 02 links im VERT OR HOR GAIN
Mode, er erzeugt ein Rampenmuster, das jeweils genau um eine
Division voneinander entfernt liegt. Eingestellt wurde
der Gain dieses Vertikalverstärkers nur mit einer einzelnen
Calibration Fixture, das ist auch sinnvoll so, die kleine minimale
Differenz zwischen VERT A und VERT B läßt sich durch einen
kleinen Trimmer feinjustieren, dieser liegt direkt hinter dem linken
Einschub auf der großen 7904 Zentralleiterplatte. Diese Korrektur
ist notwenig, da der elektronische Umschalter zwischen VERT A und VERT
B einen kleinen Unterschied in der Verstärkung verursachen kann. Ist jedoch alles bestens
auskalibriert, lassen sich auch die beiden Calibration Fixtures
miteinander vergleichen, selbst wie hier auf unterschiedlichen
Einschubplätzen - für einen noch ojektiveren Calibration Fixture
Vergleich wäre es natürlich besser gewesen sich entweder auf
VERT A oder VERT B zu beschränken und die beiden DUT Type 01 und Type 02
einfach auszutauschen, jedoch selbst mit der hier
gewählten Vergleichsmethode sind die Ergebnisse doch "sehr
gleich", das spricht für das Oszilloskop und für
die Signalquelle.
Beispielsweise ist in der sechsten Linie (von unten) noch eine kleine Durchbiegung nach unten vorhanden ist, diese CRT Nichtlinearität konnte ich über die Geometrie Einstellungen nicht justieren, eine bestmögliche Einstellung der Linearität über den hauptsächlich genutzten Bereich hinzubekommen erfordert Übung, Zeit und Geduld; legt man Wert auf eine optimale Geometrie, muss man diesen Einstellvorgang mehrere Male wiederholen und zusätzlich in der glücklichen Lage sein eine besonders lineare CRT zu erwischen. Dieses Dual Beam 7844 hier hat eine wunderbare Geometrie, an dieser Einstellung habe ich mir auch besondere Mühe gegeben. An diesem Zweistrahler ist es auch besonders einfach gleichzeitig die vertikalen und horizontalen Linien darzustellen und auch kreuzweise zu vertauschen durch die Beam Umschaltung. Man beachte beim Zweistrahler muss fast immer alles zweimal eingestellt werden, das kostet zusätzliche Zeit. Beim alternierenden 7904 ist mir eine Kreuzdarstellung wie beim 7844 nicht richtig gelungen, aber das spielt keine Rolle, es lassen sich auch beim Dual Trace Oszilloskop Einstellungen finden, mit nur einer Zeitbasis und einer Calibration Fixture um wenigstens eine im Kreuz zur Kurvenschar stehende verschiebbare Linie hinzuzufügen, steht im Mainframe Manual beschrieben. Definition: Dual Trace (eine Strahlenkanone, elektronisch umschaltbar zur Erzeugung von zwei Spuren) Dual Beam oder Dual Gun (zwei voneinander unabhängige Strahlenkanonen, praktisch zwei Oszilloskope in einer Röhre) Die Bezeichnungen werden oftmals durcheinander geworfen, was aber nicht schlimm ist solange man weiß was gemeint ist. Selbstverständlich kann mit der Calibraton Fixture auch die Verstärkung des Horizontalverstärkers eingestellt und damit normiert werden (hier nicht gezeigt, die Linien stehen dann senkrecht). |
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CF Type 01, Serial 1915 1 MHz position 7904, Vert A, 7B92A |
CF Type 01, Serial 1915 1 MHz position 7904, Vert A, 7B92A Risetime gemessen: 600ps Risetime nicht korrierbar, da Type 01 Spezifikation unbekannt. |
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CF Type 02, Serial 1048 1 MHz position 7904, Vert A, 7B92A |
CF Type 02, Serial 1048 1 MHz position 7904, Vert A, 7B92A Risetime gemessen: 570ps Risetime korrigiert: 557ps (@ t signal = 120ps) Bandbreite berechnet: 628 MHz |
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CF Type 02, Serial 0283 1 MHz position 7904, Vert A, 7B92A |
CF Type 02, Serial 0283 1 MHz position 7904, Vert A, 7B92A Risetime gemessen: 570ps Risetime korrigiert: 557ps (@ t signal = 120ps) Bandbreite berechnet: 628 MHz |
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Bei diesem 7904 ist es nahezu unbedeutend ob mit der Type 01 oder Type 02 die Risetime gemessen wird, der Unterschied beträgt gerade einmal 30ps, kaum nenneswerte 5% Differenz. Diese Messungen sind schwierig, die Zeiten sind nur schwer präzise genug aufzulösen, die Bestimmung der Bandbreite vergleichend zwischen Type 01 und Type 02 ist schwierig, die Zeiten für den Type 02 sind geringfügig kürzer. |
CF Type 01, Serial 1915 1 MHz position 7104, Vert A, 7B92A |
CF Type 01, Serial 1915 1 MHz position 7104, Vert A, 7B92A Risetime gemessen: 400ps Risetime nicht korrierbar, da Type 01 Spezifikation unbekannt. |
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CF Type 02, Serial 1048 1 MHz position 7104, Vert A, 7B92A |
CF Type 02, Serial 1048 1 MHz position 7104, Vert A, 7B92A Risetime gemessen: 300ps Risetime korrigiert: 275ps (@ t signal = 120ps) Bandbreite berechnet: 1,273 GHz |
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CF Type 02, Serial 0283 1 MHz position 7104, Vert A, 7B92A |
CF Type 02, Serial 0283 1 MHz position 7104, Vert A, 7B92A Risetime gemessen: 300ps Risetime korrigiert: 275ps (@ t signal = 120ps) Bandbreite berechnet: 1,273 GHz |
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Am 7104
sind die Unterschiede der Calibration Fixture 01 und 02 sehr gut zu
erkennen, die angezeigte Risetime beträgt 400ps mit der Type 01 und 300 ps mit der Type 02. Das ist ein schon ein erheblicher Unterschied von ca. 30%, die Verwendung der Type 02 ergibt zusammen mit dem 7104 eine sinnvolle Lösung. Zur noch präziseren Bestimmung wäre die Verwendung der 200ps Zeitbasen 7B10 oder 7B15 sinnvoll, (heute nicht verfügbar). Das hier gezeigte 1 GHz 7104 Mainframe erreicht eine Bandbreite der in Größenordnung von 1,3 GHz. Würde man jetzt den Fehler begehen und der Type 01 am 7104 vollen Glauben schenken und die abgelesenen 400ps für bare Münze nehmen, hätte das Mainframe eine Bandbreite von nur 875 MHz. Selbst wenn man auch 120ps für die Type 01 annehmen würde so würde die Bandbreite nur 917 MHz betragen, das wäre zu wenig für dieses Mainframe. Alle drei CF zeigen einen ähnlichen Einschwingvorgang, die Unterschiede von Type 01 zu Type 02 sind größer als die Unterschiede zwischen den beiden Type 02 alleine, Die etwas höhere Welligkeit der Type 02 ist auch ein Indiz für die höhere Bandbreite verglichen zur Type 01. Eines ist durch diese Vergleichsmessung deutlich geworden trotz unterschiedlicher Typen sehen die Sprungantworten stark identisch aus, dies spricht für eine "GUTE GLEICHEIT" der Calibration Fixture Einschübe untereinander, vertrauenswürdige Einschübe zur Kalibration. Eine Frage bleibt aber unbeantwortet, welcher Teil verursacht welchen Fehleranteil am Einschwingvorgang?
noch durch ein paar feine Justierungen verbessert werden kann, das kann sein muss aber nicht - erst bekannt wenn es probiert wird. |
CF Type 01, Serial 1915 100 kHz position 7904, Vert A, 7B92A |
kein Photo erstellt mit diesem Plug-In zusammen mit dem 7104. | CF Type 01, Serial 1915 100 kHz position 7104, Vert A, 7B92A |
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CF Type 02, Serial 1048 100 kHz position 7904, Vert A, 7B92A |
kein Photo erstellt mit diesem Plug-In zusammen mit dem 7104. | CF Type 02, Serial 1048 100 kHz position 7104, Vert A, 7B92A |
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CF Type 02, Serial 0283 100kHz position 7904, Vert A, 7B92A |
CF Type 02, Serial 0283 100 kHz position 7104, Vert A, 7B92A |
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Wie
bereits erwähnt, das 7104 befindet sich in unbekanntem Zustand, so
es wie aussieht war es kalibriert. Die Geometrie der CRT ist etwas besser als beim getesteten 7904, gerade Linien, insbesondere auch die äußeren horizontalen Linien. Das 7104 erscheint nur auf dem Photo unschärfer, in Wirklichkeit ist der Strahl schärfer zu sehen, mit diesem aufgesetzten Blaufilter kommt die digitale Kamera nicht so gut zurecht wie mit dem Graufilter am 7904. Die besten digitalen Bilder macht man ohne Filter mit einer abgedunkelten, präzise ausgerichteten Kamerahalterung ohne spiegelndes Streulicht, exakt parallel zum Objekt ausgerichtet ohne Verzug der Perpektive. Leider konnte die Kamerahaltung für diese Versuche heute nicht verwendet werden. Die gezeigten Bilder sind alles Freihandaufnahmen. |
Peter ich denke Deine Frage zum Kauf ist beantwortet
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