475 Oscilloscope

475 Oszilloskop 200 MHz
Tektronix 475 oscilloscope 200 MHz

  • Dual Trace 200 MHz bandwidth, (switchable between full, 20 and 100 MHz).
  • Risetime 2ns
  • 2mV/Div to 5V/Div
  • 0,5 sec./Div - 1 ns/Div
  • 100W Leistungsbedarf
  • optional mögliche Batterie Versorgung durch die externe Tektronix Batterie/AC-Wandler Power Supply 1105.
  • kleine Abmessungen
  • trigger AC, DC, LF rej, HF rej, auto, norm, single, line, ext, ext:10
  • xy-mode
  • channel two invertable, Ch1+Ch2
  • Input Impedance 1Megohm 20pF
  • AC voltage 1 kHz and current probe calibrator
  • good crt illumination
  • A sweep, B delayed sweep (zweite Zeitbasis)

Das Tektronix 475 ist ein Oszilloskop aus den 70zigern und Anfang der 80er. Eine der Besonderheiten ist die relativ hohe Bandbreite für kleine Signale, in beiden Einstellungen, der 2mV/Div und der 5mV/Div erreicht es eine Bandbreite von ca. 200 MHz an dem 1 Mohm Eingang, das ist eine beachtliche Spezifikation. Ich kenne kein anderes Oszilloskop aus der damaligen Zeit das diese Bandbreite mit diesem kleinem Ablenkfaktor erreicht.
 
Es ist für die damalige Zeit sehr klein und flach gebaut, hat aber trotzdem eine Vollausstattung. Nachteilig zur 7000er Serie kein analoges Readout der Einstellwerte im Bild. Geringerer Leistungsbedarf ca. 100 Watt, eingebauter Ventilator. Gut tragbar durch den stabilen Tragegriff und Aufstellbügel, ferner nützliche Tasche auf der Geräteoberseite.

Das Tektronix 475 gab es auch optional mit dem auf der Oberseite montiertem 475 A digital multimeter DM44 . Es hat angeblich noch einen verbesserten Strahl, hingegen aber nur 5mV/Div als kleinsten Faktor (2mV/Div beim 475), dafür aber nach oben 10V/Div (5V/Div beim 475).

Das noch weiter verbreitete 465 und 465B ist sehr ähnlich hat jedoch eine geringere Bandbreite von 100 MHz.

The Tektronix 475 a medium fast analog scope from the seventies and the young eighties. Full comfortable configuration, no lack for anything a analog scope can give to you. Disadvantage compared to the 7000 series, no analog readout in the crt, power consumption approximately 100 watts. Consists a fan, can be noisy when the fan don't work well. Rugged carrier handle, also a useful bag on instruments top for the probe and the manual. Also vailable as 475A with digital multimeter DM44 on top. The widespread 465 and 465B is very similar but has lower bandwidth of 100 MHz.



Reparatur (2000) und Kalibration (2009)




Es ist eines meiner ersten Oszilloskop überhaupt, wurde aber seltener genutzt. Eine Reinigung der Frontplatte und der Tasche steht noch aus. Das Innenleben wurde bereits im Jahre 2000 komplett gereinigt. Die ersten Oszilloskope gibt man natürlich nicht mehr her, deswegen lohnt es sich auch einen etwas größeren Bericht anzulegen.

It is one of the first scopes I owned, seldom used. Should be repaired, calibrated and cleaned. I got it year 2000.





Das Gerät läßt sich aus dem Blechgehäuse herausschieben, nach dem auf der Rückseite die Gerätefüße demontiert sind.
Das Gehäuse hat ein paar verbogene Ecken, das erschwert den Wiedereinbau.


Das Gerät wurde im Jahr 2000 repariert.


Vertical Pre-Amplifer Board Attenuators Trigger Board Power Transformer Horizontal, DC power supply and CRT circit
Horizontal Rectifier, repaired in year 2000 Elkos, repaired in year 2000 Timing Circuit, repaired in year 2009 Timing Circuit, repaired in year 2009


List of Errors and Precaution Changed Parts

With this table I always remember all changed parts for the coming years.
List created from a year 2000 paper.

Schematic Board Reference Part Reference Status Description Replacement Status Year
1 Vertical Preamp CH1 R108 - 100 ohms fault had 150 ohms 100 ohms repaired 2000
1 Vertical Preamp CH1 C105 - 4.7µF/10V Tantal precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
1 Vertical Preamp CH1 C144 - 1µF/50V Tantal precaution MKT 1µF/63V Foil changed 2000
1 Vertical Preamp CH1 C157 - 1µF/50V Tantal precaution MKT 1µF/63V Foil changed 2000
2 Vertical Preamp CH2 C205 - 4.7µF/10V Tantal precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
2 Vertical Preamp CH2 C244 - 1µF/50V Tantal precaution MKT 1µF/63V Foil changed 2000
2 Vertical Preamp CH2 C257 - 1µF/50V Tantal precaution MKT 1µF/63V Foil changed 2000
5 A-Trigger Generator C504 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
5 A-Trigger Generator C506 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
5 A-Trigger Generator C519 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
5 A-Trigger Generator C555 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
5 A-Trigger Generator C565 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
5 A-Trigger Generator Q502
Q674
check possible fault check 2000
6 B-Trigger Generator C711 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
6 B-Trigger Generator C712 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
6 B-Trigger Generator C713 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
6 B-Trigger Generator C739 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
6 B-Trigger Generator C752 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
6 B-Trigger Generator C764 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
6 B-Trigger Generator C775 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
6 B-Trigger Generator C785 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
6 B-Trigger Generator R735 - 100k fault wrong value 100k repaired 2000
6 B-Trigger Generator Q746
fault
lead defect, small
ferrit on E or C?
2SA1164 repaired 2000
6 B-Trigger Generator R772 - 8k66
R773 - 69.8 ohms
R783 - 79.3 ohms
Sch. error
Sch. error
Sch. error
81.3 ohms
-
-
check 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C571 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C596 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C600 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C608 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C610 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C622 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C798 - 2.2µF/10V precaution new Tantal series 2.2µF/10V Tantal changed 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C803 - 2.2µF/25V precaution new Tantal series 2.2µF/25V Tantal changed 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C819 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C825 - 2.2µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
7 Sweep and Z-Axis Logic C826 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
8 Sweep Generators C905 - 2.2µF/25V precaution new Tantal series 2.2µF/25V Tantal changed 2000
8 Sweep Generators C913 - 4.7µF/63V precaution new Elko series 4.7µF/100V Elko changed 2000
8 Sweep Generators C933 - 2.2µF/25V precaution new Tantal series 2.2µF/25V Tantal changed 2000
8 Sweep Generators C961 - 2.2µF/25V precaution new Tantal series 2.2µF/25V Tantal changed 2000
8 Sweep Generators C963 - 2.2µF/25V precaution new Tantal series 2.2µF/25V Tantal changed 2000
8 Sweep Generators C965 - 2.2µF/25V precaution new Tantal series 2.2µF/25V Tantal changed 2000
8 Sweep Generators C967 - 4.7µF/10V precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
8 Sweep Generators C969 - 2.2µF/25V precaution new Tantal series 2.2µF/25V Tantal changed 2000
9 Timing and Horiz. Display switching R1070 - variable Time/Div fault bad soldering none repaired 2000
9 Timing and Horiz. Display switching R1070 - flexible coupling fault broken, glued none repaired 2000
9 Timing and Horiz. Display switching R1058 - 1Meg fault had 1.1Meg 1Meg repaired 2000
9 Timing and Horiz. Display switching C1091 - 2.2µF/25V Tantal precaution new Tantal series 2.2µF/10V Tantal changed 2000
9 Timing and Horiz. Display switching C1093 - 2.2µF/25V Tantal precaution new Tantal series 2.2µF/10V Tantal changed 2000
9 Timing and Horiz. Display switching C1059 - 3.6µF/150V Elko precaution new Elko series 10µF/200V Elko changed 2000
10 Horizontal Amplifier C1263 - 10µF/25V Tantal precaution new Tantal series 10µF/35V Tantal changed 2000
10 Horizontal Amplifier C1265 - 10µF/25V Tantal precaution new Tantal series 10µF/35V Tantal changed 2000
11 LV Power Supply CR1462 Rectifier fault -8V supply, open Rectifier 4A repaired 2000
11 LV Power Supply C1478 - 10µF/25V Tantal precaution new Tantal series 10µF/35V Tantal changed 2000
11 LV Power Supply C1448 - 10µF/25V Tantal precaution new Tantal series 10µF/35V Tantal changed 2000
11 LV Power Supply C1458 - 33µF/10V Tantal precaution new Tantal series 33µF/16V Tantal changed 2000
11 LV Power Supply C1468 - 33µF/10V Tantal precaution new Tantal series 33µF/16V Tantal changed 2000
11 LV Power Supply C1414 - 1000µF/75V Elko weak new Elko series Elko changed 2000
11 LV Power Supply C1442 - 5500µF/30V Elko weak new Elko series Elko changed 2000
11 LV Power Supply C1472 - 3000µF/35V Elko weak new Elko series Elko changed 2000
11 LV Power Supply C1462 - 5500µF/30V Elko weak new Elko series Elko changed 2000
11 LV Power Supply C1412 - 350µF/75V Elko weak new Elko series Elko changed 2000
11 LV Power Supply C1452 - 5000µF/25V Elko weak new Elko series Elko changed 2000
11 LV Power Supply U1454 - Op amp MC1458 improved new Op amp NE5532A improved 2000
11 LV Power Supply U1464 - Op amp MC1458 improved new Op amp NE5532A improved 2000
12 CRT Circuit C1302 - 1µF/50V Tantal precaution MKT 1µF/63V Foil changed 2000
12 CRT Circuit C1305 - 0.1µF/50V Tantal precaution MKT 0.1µF/63V Foil changed 2000
12 CRT Circuit C1316 - 1µF/50V Tantal precaution MKT 1µF/63V Foil changed 2000
12 CRT Circuit C1317 - 10µF/25V Tantal precaution new Tantal series 10µF/35V Tantal changed 2000
12 CRT Circuit C1318 - 47µF/35V Elko precaution new Elko series 220µF/35V Elko changed 2000
12 CRT Circuit C1330 - 4.7µF/10V Tantal precaution new Tantal series 4.7µF/10V Tantal changed 2000
12 CRT Circuit C1374 - 1µF/160V Elko precaution paralled another
Elko
1µF/385V Elko paralled 2000
12 CRT Circuit C1387 - 2.2µF/25V Tantal precaution new Tantal series 2.2µF/25V Tantal changed 2000
12 CRT Circuit C1388 - 2.2µF/25V Tantal precaution new Tantal series 2.2µF/25V Tantal changed 2000
12 CRT Circuit Q1358 - PNP Transistor don't
remember 
ft=400Mhz 2SA1164 changed 2000
12 CRT Circuit Q1332 - PNP Transistor don't
remember 
ft=400Mhz 2SA1164 changed 2000
12 CRT Circuit Q1358 - PNP Transistor don't
remember 
ft=400Mhz 2SA1164 changed 2000

Fig. 1 Front Panel and Chassis Air Filter - Ventilator precaution selfmade filter see photos added 2009
9 Timing and Horizontal Display switching S1050 Main Switch fault contacts cleaned see photos repaired 2009


72 electrical parts changed, faults or precaution

14 repaired Errors



Unrepaired Faults

Lamp Channel 1, Scalefactor X1 Indicator. Anytime, difficult to exchange glow lamp. Both V/DIV switches must be removed for an exchange. Will replace with a white 3mm LED, lamps hard to get.
Time/Div Variable, Potentiometer. Kupplung zerbrochen



Cleaning Time/Div. Switch S1050

Der Schalter hatte schon im Jahr 2000 manchmal ein Kontaktproblem, 2009 haben die beiden schnellsten Ablenkungen nicht mehr funktioniert. Die Kontakte haben an mehreren Stellen grünliche Ablagerungen ausgebildet.
Freilegen der Leiterplatte, Schalterabdeckung Zerlegen und Kontakte reinigen mit Oxid-lösendem Kontaktspray, danach ausreichend das Kontaktspray mit zugehörigem Reiniger ausspülen. Kontakte konservieren mit Goldkontakt Kontaktöl oder auch Silikonspray.

Mit im Oxidlöser getränkten glattem Papier unter den Kontakten das Papier hin- und herziehen, dabei die Schaltwalze in allen Stellungen rotieren. Papier und Lösemittel mehrfach austauschen, reinigen, trocknen lassen und konservieren. Kontakte schonend behandeln.

Contacts dirty from a green salt. Clean under the contacts with a contact cleaner spray and a moving printer paper. Remove contact cleaner, dry and and conserve contacts with contact-oil. Be careful not to damage the contacts when moving the paper. Rotate the shaft in all positions when moving the paper.


Adding an Air Filter





Filterbereich gereinigt. Ein sehr offenes Filtermaterial ist geeignet, am einfachsten zum selbst zurechtschneiden. Selbstverständlich ergibt das nur einen Sinn wenn die Lüfterlaufrichtung so ausgelegt ist, das die Luft Zugrichtung ins Gerät hinein verläuft, Staub und Schmutz bleiben so in hohem Maße draußen. Die verminderte Luftmenge sollte noch ausreichend sein. Prinzipiell reicht für größere Staubpartikel schon ein sehr offenporiges Baumwolltuch das gespannt auseinander gezogen im Rahmen montiert wäre.



Calibration

TEK475 Calibration 30.12.2009

Die folgende Nummerierung bezieht sich auf Nummerierung im Instruction Manual im Kapitel Calibration.

Es werden nur Ausschnitte aus der gesamten Kalibration gezeigt.




Step 1. Adjust Power Supply DC Levels

Power Supply DC Levels
Nominal Allowed Measured Accuracy Voltage Feedback
+50 volt 0.5% +50.014 volt +0.028%
adjustable trimmer
+15 volt 1.5% +14.980 volt -0.13% fix resistors
-15 volt 1.5% -15.018 volt +0.12% fix resistors
+5 volt 1.5% +4.987 volt -0.26% fix resistors
-8 volt 1.5% -8.008 volt +0.1% fix resistors
+110 volt 3.0% +111.58 volt +1.44% fix resistors
measured with DMM 34401A

Comment: supply in excellent condition

The +50 Volt supply sets the reference for all other supplies.



Supply Voltages AC-Ripple (not a listed step in manual)


Die Messung der Brummspannung ist kein Teil des Manuals, aber insbesondere bedingt durch das hohe Alter des Gerätes eine unbedingt empfehlenswerte Messung. Vor allem bei unbekanntem Equipment mit fraglichem Zustand der Elektrolytkondensatoren eine empfehlenswerte Messung. Bei diesem Gerät hingegen wurden vor ca. 10 Jahren die Elkos getauscht, sowie ettliche Tantals vorsorglich gegen neuere Typen ersetzt, es ist interessant zu sehen was die Supply nun leistet.

How to measure AC-Ripple?

Das ist eine schwere und leichte Frage zu gleich, die davon abhängt wie genau es sein muss und wie groß das zu erwartende Brummsignal ist. Da hier hauptsächlich 100 Hertz Signale eine Rolle spielen ist eine frequenzmässige Betrachung und deren besondere Beachtung eher uninteressant und erleichtert den Messaufbau deutlich, bei einem getakteten Netzteil hingegen müsste auch dieser Punkt beachtet werden. Daher liegt beim 50 Hertz Netzteil die Beachtung zum Messaufbau im wesentlichen darauf galvanische Verkopplungen zu vermeiden. Ein im besonderen Maße hierfür geeignetes Messinstrument in ein Niederfrequenz Differenzverstärker wie beispielsweise ein 7A22.

Dieser Einschub zeichnet sich aus durch eine einstellbare Bandbreite und einer sehr hohen Gleichtaktunterdrückung, darüber hinaus verzeiht er in einem gewissen Maße eine noch etwas fehlerhafte Bediedung bei der Benutzung an vergleichsweise höheren Spannungen ohne gleich den Löffel abzugeben.



Rechts das Test Oszilloskop, ein 7904 mit 7A22 Verstärker, 7M13 Readout Unit und einer 7B92A Zeitbasis.

Benötigt werden zwei 10:1 Tastköpfe und eine Masseverbindung zwischen dem Gehäuse des Test Oszilloskop und dem 475.





Choose Method A



Wer lesen kann ist klar im Vorteil.





  • Black banana cable connects 7A22 ground with 475 frame
  • Left 1:10 probe on Non-Inverting + input, AC-coupled
  • Right 1:10 probe on Inverting - input, AC-coupled
  • Lower Bandwidth  1 Hertz +AC-coupling
  • Upper Bandwidth 1 MHz

Frequencies below 50 Hz are not a matter of interest.
AC-coupling necessary to protect 7A22 from harmful higher DC voltage. 7B92A triggers on line position.





  • Left probe (Non-Inverting input) connected to testpoint for the supply voltage under test.
  • Right probe (Inverting input) connected to testpoint for recommended ground.
  • Both alligator crimps are floating and connected togehter.
  • 7904 and 475 connected with black banana cable.

Die Art und Weise wie der Messaufbau durchgeführt ist eignet sich nicht für Messungen mit Hochfrequenz, hierfür sollte eine niederinduktivere Verbindung zwischen dem 7904 und dem 475 gewählt werden, für den Frequenzbereich des 7A22 und dem Zweck der Messung jedoch ausreichend. Die Gleichtaktunterdrückung des 7A22 ist für die Messfrequenzen vergleichsweise sehr hoch, damit spielt der Messbau kaum eine Rolle, solange das Verdrahtungsschema stimmt. Was letztendlich durch diesen noch recht großzügigen Aufbau aus der Umgebung eingestreut wird bleibt dahin gestellt.




Left probe, here +50V signal, right probe GND



The selfmade camera adapter leds to excellent CRT photos.



Power Supply AC Ripple


   

   

   

Ausreichend genau.


Experiment - Load Rejection -

Comparison with and without input signal


This is an experiment - what happens with the DC voltages when the scope is operating under a signal?
Here the 300mV, 1 kHz calibrator as test signal.



   
Left photo with CH1 in GND position                                             Right photo with applied 1 kHz calibrator signal on CH1


A test equipment power supply should be good as possible, always.



Experiment measuring with the wrong method 

- single ended measurement in comparison with a differential method -



Only one probe connected to the +15V test signal.

  • Probe tip on +15V testpoint
  • GND Alligator crimp on GND test point.
  • Probe connected to 7A22 Non-Inverting input, AC-coupled
  • 7A22 Inverting input, GND-Position.
  • 475 runs on a variable AC transformer.
  • 7904 runs AC-line powered.


This is the common standard method when using a general purpose oscilloscope.


   
what a difference

Don't think differential ended is always better, it's not, so many measurents are only possible with a single ended configuration.
A correct single ended measurement requires a good low impedance grounding scheme, lets not talk about this now, can take hours.




Step 5 and 6. Adjust CRT Y-Axis Alignment and Adjust Geometrie


Apply a time mark signal

  • Adjust R1385 to align the center time mark with the center vertical graticule line.
  • Adjust geometrie on R1390 for minimal bowing of right and left edges
The TG501 time mark signal settings overdrives the Display Range, this leds to a steep rising and falling displayed signal for a better adjustment. I could not find a better setting, some distortions in the edges only. Takes about 20 minutes for best adjustment, try many trimmer combinations.


Step 7. Adjust Z-Axis Compensation



from the 475 manual


Adjust Compensation with C1352

(test oscilloscope 7603)



Step 12. Adjust CH 1 VOLTS/DIV Balance

Adjust R135 for minimum trace shift when switching CH 1 VOLTS/DIV from 5mV to 2mV.

This is a difficult adjustment - every day and every temperature another setting - very accurate only for some hours.




Step 19. Check Scale-Factor Indicator Lights

e. CHECK - That the light under 5mV of CH 1 VOLTS/DIV knob is on.

FAILED




Step 20. Adjust CH 1 Gain and Vertical Output Gain

A basic calibration step.

EXCELLENT CONDITION

In every VOLTS/DIV Switch Setting,  maximum Error less than +/-0.1 Divisions.

Using a PG506 Calibration Generator, signal four or five divisions, depending on setting.

Repeat adjustment several times, leave the instrument warm-up, observe for a possible drift.


 

Step 28. Adjust High-Frequency Compensation

Time demanding adjustment, give your best !

Try several trimmer setting combinations for the best results, remember or note influence of every trimmer on the waveform.

Using a PG506 Calibration Generator.



Step 29. Adjust CH 1 VOLT/DIV Compensation


Adjust the capacitors in the attenuator for a flat square wave when using a 1:10 probe.

EXCELLENT CONDITION

In every VOLTS/DIV Switch Setting,  maximum Error less than +/-0.1 Divisions.

Using a PG506 Calibration Generator, signal four or five divisions depending on setting.

Best - calibrate DUT together with a high quality 1:10 probe or the probe of your choice intendend for a use together with the 475.



Step 31. Adjust Vertical Transient Response

Time demanding adjustment, give your best !


This adjustment requires a fast rising test signal, the manual demands a tunnel diode pulser - I don't have the pulser at this location.

Using here the fast rise output of the PG506 (approx. 700ps). Any other well known test signal <1ns can be used, other good sources are 284 and 109. The calibration could get a hard job with the 109, I am not sure if the 475 can display the 109 low repetition rate bright enough (approx. 700 Hz).

Use 50 ohm cables of best available quality and for example GR-874 attenuators and terminations or other well known quality. When adjust, try several combinations for the trimmer settings, until the result satisfies. Remember or note influence of every trimmer on the waveform.



CH 1 - rising - 2ns/DIV - 5mV/DIV
Risetime 2ns
CH 1 - falling - 2ns/DIV - 5mV/DIV
Falltime 1.8ns
CH 2 - rising - 2ns/DIV - 5mV/DIV
Risetime 2ns
CH 2 - falling - 2ns/DIV - 5mV/DIV
Falltime 1.7ns

Transient response has been adjusted to be flat and with the intention of the smallest overshoot, this conservative setting will cost some MHz of possible bandwith. If allowing a somewhat higher overshooting, risetime will decrease approximately by 200ps, this would increase bandwidth to a 230-250 MHz range.



Step 32. Check Vertical Amplifier Bandwidth


Channel 1 Channel 2
Use the same cable and attenuators as in calibration step 31.
 

6 division reference signal 50 kHz.

4.2 divisions, -3 dB bandwidth reached.



Channel 1
(-3dB)
Channel 2
(-3dB)




Comparison of Rise- Falltime with measured Amplifier Bandwidth

  • Risetime and Bandwidth are in realationship, see here
  • Calculated Bandwidth = 0.35/Risetime [1]
  • (Risetime CRT)² = corrected (Risetime DUT)² + (Risetime Source Signal)² [2]



Test Signal - Risetime PG506 - approximately 700ps

Channel 1

Channel 2

CH 1 Average from Rise- and Falltime: 2ns CH 2 Average from Rise- and Falltime: 1.75ns
CH 1 Corrected Risetime [2]  = 1.87ns CH 2 Corrected Risetime [2]  = 1.60ns
CH 1 Calculated Bandwidth [1] = 187 MHz CH 2 Calculated Bandwidth [1] = 219 MHz
CH 1 Measured Bandwidth, (-3dB) = 190 MHz CH 2 Measured Bandwidth, (-3dB) = 192 MHz





Die Messung der Bandbreite ist eine etwas diffizile Angelegenheit, wenn es genau sein soll. Die Abhängigkeit von den verwendeten Kabeln, Steckern und Abschwächern ist größer als auf den ersten Blick angenommen, es gilt verschiedene in Kombiantion miteinander zu testen. Hilfreich ist wenn noch schnellere Instrumente wie ein 7104 und 7A29 als Prüfgerät zur Verfügung stehen, an denen bis zum 267 MHz Full Range Bereich des SG503 keine nennenswerte Abschwächungen oder Verzerrungen aufgetreten sind. Das Einstellen des 6 Division 50 kHz Referenzpegels und das Ablesen der CRT auf kleinste Änderungen sollte gewissenhaft durchgeführt sein.

Das 475 besticht durch volle Bandbreite (wurde überprüft) auch noch im 2mV/Div Bereich, dies macht es zu einem nützlichen Instrument auch für schwache schnelle Signale.

Adjusted Bandwidth 475 in 5mV/Div. position, similar in 2mV/Div position, useful scope for fast small signals.

Note: diagram details depending on quality of used cables and the 10 x attenuator, both tested flat on a 7104, 7A29 using the SG503. Accuracy depends also from CRT reading.



Step 36. Adjust A Trigger Sensitivity, Symmetry and Centering






Die Trigger Sensitivity Einstellung beeinflusst wesentlich wie gut auch noch kleine Signale getriggert werden können.



Für diese Messung müssen zwei Lötpunkte gebrückt sein, dabei ist der Trigger Polarity Schalter zwischen + und - zu wechseln.
Mit dieser Einstellung erreicht man, dass die "0" am Trigger Poti dem Nulldurchgang der Spannung nahe kommt


Step 44. Check B External 40 Megahertz Triggering



40 MHz signal applied on external trigger input.

Photo shows an example of the test series for the trigger sensitivity at 40 MHz.
All trigger setup were tested - A, B, int, ext, LF-Rej, HF-Rej, AC and DC.

The Instruction manuals specifies a required 40 MHz trigger sensitivity of minimum 0.3 Divisions.


Photo from the 40 MHz Trigger Test.

This was the smallest 40 MHz level for a stable triggering, CH1 Internal triggered.

EXCELLENT CONDITION

 

Step 46. Check A 200 Megahertz Triggering


Test series for 200 MHz Triggering and Jitter.
Under some 200 MHz levels and Trigger Positions occurs a visible Jitter.




Test for CH 1 internal triggered with 200 MHz


Manual specifies a 200 MHz Trigger Sensitivity of at least 1.5 Divisions.


Triggers 200 MHz

This was the smallest stable signal, CH 1 Internal triggered

An additional test with an SG504 over an extended frequency shows a maximum trigger capability of approximately 330 MHz.

EXCELLENT CONDITION



Steps 60 to 75 Adjust Horizontal System



Passed for all tests

Gain, Low Frequency and High Speed Timing.

Ein Time Mark Generator ist hierbei ein sehr nützliches Hilfsmittel.
Selbstverständlich sind genaue Rechteckfrequenzen eine Alternative,
wobei diese aber bei den kleinen Nanosekunden Markern garantiert
schon eine kräftige Erkältung bekommen, da geht dann nicht mehr viel.



Steps 76-78 Differential Delay Time Accuray

Passed for all tests.

Der Umgang mit dem 10 Gang Wendelpotentiometer ist beeindruckend genau und präzise, man kann sich fast schon auf den kleinsten Teilstrich genau verlassen.

Der größte Unsicherheitsfaktor hierbei ist der Mensch, wenn er sich verrechnet. - nicht die Technik -


EXCELLENT CONDITION



Step 80 Adjust X-Y Phase Difference


Setup for X-Y Adjustments

Use short cabels with the same lenght for both channels, preventing additional phase errors.


Step 81 Check X Bandwith



Setup for X Bandwidth


Instruction Manual specifies at least 3 MHz X-Bandwidth

Instrument shows 5.18 MHz

EXCELLENT CONDITION





Step 86 Adjust CALIBRATOR Output Amplitude


The Calibrator Amplitude can be adjusted with R1515 for a 0.3 VDC reading when shorting TP1503 and TP1504.




Step 87 Adjust CALIBRATOR Output Frequency


The Calibrator Frequency can't be adjusted, frequency determined by fix resistors and capacitors.




300mV Calibrator Signal on CH 2.



Adjusting the calibrator frequeny requires a special tool:




Step 87 was the last step in the CALIBRATION PROCEDURE



CONCLUSION


Der Bericht zeigt einmal klar und deutlich wieviel Arbeit es eingentlich wirklich macht ein analoges Oszilloskop vollständig zu kalibrieren wenn man es gewissenhaft durchführt. Es sei auch auchgemerkt dass in diesem Bericht gar nicht alle 87 Schritte im Detail gezeigt wurden was den Anspruch an die Lesbarkeit sprengen würde.

Die komplette Kalibrationsprozedur dauert bei vorhandenem Equipment etwa 8-10 Stunden, bei sehr genauem Hinsehen und mit dem Erarbeiten von funktionalen Details habe ich alleine für die Kalibration über 20 Stunden benötigt, die Reparaturen nicht mit eingerechnet. Sicher kann man das mit täglicher Übung genau auf diesem Typ auf etwa 3 Stunden einschränken, aber eine tägliche Übung hat keiner mehr genau auf diesen Geräte Typen und ob es in diesem Zeitrahmen in akribischer Form überhaupt möglich wäre wage ich zu bezweifeln. Kalibrationen von aktuellen Geräten sind beim Hersteller meistens am besten aufgehoben.

Wenn beispielsweise behauptet wird solch ein altes Gerät sei kalibriert abzugeben, bitte Alarmglocken läuten lassen:

 "Wer ist so liebevoll und macht sich diesen Aufwand einer echten Voll-Kalibration?"

und verkauft das Gerät dann beispielsweise wieder für 200 Euro - hahaha - wäre zum Lachen. Sicherlich kann man auch nur in einer halben Stunde einige der wichtigsten Parameter kalibrieren, aber keinesweg alle. Im Angesicht der verbleibenden Geräte Restwerte ist das auch in Ordnung, damit habe ich kein Problem.

Die vielen jährlichen Kalibrationssticker auf solchen Geräten, im Prinzip kann man nur noch über diese ganzen Ausblühungen lachen - Entschuldigung aber das ist so. Kaum noch bekommt heutzutage jemand den ganzen Tag Zeit zur Verfügung gestellt um solche Gerätetypen korrekt zu kalibrieren. Eine Kalibration ohne den Nachweis der Methode und aller Ergebnisse sei immer dahingestellt.

"Glaube wer will, aber da würde niemals einer die Zeit investieren können um nach schwächelnden Elkos und den Folgen zu suchen."

Den jährlichen PASSED Status würde es trotzdem bekommen, da die Schaltungen der Geräte so gut sind, dass sie auch noch z.B. mit einem ziemlichem "Zustandsmüll" an Elkos zurecht kommen, irgendwann ist da aber auch mal Schluß mit Ausregelbarkeit und der Fehler kommt zunehmend zu Tage; ich sage dazu nur ein Jahr ohne Überprüfung kann verdammt lang sein - recht viele Nutzer merken es sowieso nicht, wenn das Gerät anfängt falsch zu messen, glauben aber stur daran ohne irgendwas selbst zu hinterfragen, im blanken Glauben an Formalismen anstatt selbst Überprüfungen durchzuführen vor wichtigen Messungen. Mag sein, dass manche diese Denkweise nicht nachvollziehen können, das ist mir aber gleichgültig - ich weiß ich habe Recht und damit lassen wir es gut sein. Diskussionen darüber ergeben keinen Sinn, da man in derartigen Diskussionen meist den Kürzeren zieht - die Gesprächspartner ziehen dich erst geschickt auf ihr Niveau herab, und auf diesem schlagen sie dich dann dank reichlicher Erfahrung.

Diejenigen mit Übung, die solche Gerätetypen in kurzer Zeit noch richtig auskalibriert bekamen, davon sind die meisten schon in Rente gegangen.

Auch die Fehlersuche, der Bauteile Austausch und die Reparatur hatte im Jahr 2000 ihre Mengen an Zeit verschlagen, von der internen Reinigung einmal abgesehen. Dieses 475 ist eines der typischen Geräte geworden, das man nicht mehr hergeben wird, da mittlerweile zu viele Erinnerungen damit verbunden sind.



Ein kleiner Nachschlag


Habe den 284 Pulsgenerator ausgegraben und erst mal instandgesetzt, er läuft glücklicherweise - zwar nur mit 110V und nicht auf 230V,
trotz korrekter Beschaltung, aber das bekomme ich noch heraus, lange genug aufs Problem draufhauen dann geht es auch irgendwann weg.


Foto zeigt den 284 Pulsgenerator (ohne zugehöriges Gehäuse), er hat eine Anstiegszeit von nur ca. 70ps, er liefert eine konstante Pulsamplitude von ca. 250mV.



Als Verbindungsleitung dienen der gleiche X10 Abschwächer und 50 Ohm Abschlusswiderstand wie bei den transienten Verstärker Einstellungen.
Da der 284 einen GR-874 Ausgang besitzt kann erfreulicherweise auch auf das Koaxialkabel verzichtet werden.



Auch wieder 5mV/Div, es ergeben sich knapp 5 Division, 2ns/Div




5mV/Div
2ns/Div
5mV/Div
2ns/Div
Testsignal on CH 2 from 284 with trise appr. 70ps Testsignal on CH 2 from PG506 with trise appr. 700ps
Das sieht alles ganz gut aus, die beiden Signalverläufe sind ähnlich, diese gegenseitige Verifikation spricht für beide Messungen.



High Frequency Compensation Panorama CH1 - 5mV/Div



click me

Dieses große Panoramforo zeigt den Puls des 284 am CH 2 bei 5mV/Div, wobei die Zeitbasis
immer weiter zusammengeschoben wurde. Gezeigt werden soll, dass die Hochfrequenz Kompensation
des Verstärkers gelungen ist. Die beiden Bilder ganz rechts zeigen ganze Perioden des 50 kHz Puls vom 284.



High Frequency Compensation Panorama CH1 - 50mV/Div



Der GR-874 X10 Abschwächer wurde nun ausgebaut, dadurch steigt die Pulsamplitude am Oszilloskop auf ca. 250mV an.
Für diese Spannung wird die 50mV/Div Schalterposition eingestellt, dies bedeutet das Oszilloskop muss die Aufgabe des X10
Teilers mit Hilfe des eingebauten Abschwächers übernehmen, die bisherige 5mV/Div Einstellung läßt das Signal intern ohne
Abschwächer hindurch laufen. Der Test würde Schwächen im Kalibrationsschritt Step 29 aufzeigen.




click me

Zeigt die High Frequency Kompensation des Verstärers und des Abschwächers in der 50mV/Div position.



Ist der Pulsgenerator tatsächlich so schnell ansteigend


Er ist mit einer Anstiegszeit von ca. 70ps spezifiziert und damit geeignet auch sehr schnelle GHz Sampler zu testen.

Einen schnellen Sampler habe ich in dieser Location nicht zur Verfügung, aber
als Alternative kann ich heute abend ein 7104 zusammen mit einem 7A29 Verstärker und einer 7B92A anbieten.
Diese Kombination aus dem Mainframe und dem Verstärker war über Jahre hinweg weltweit das schnellste Real-Time Oszilloskop.


Das Oszilloskop und den Verstärker erst kürzlich erhalten, über Details vom elektrischen Zustand kann ich noch nicht viel sagen.




Kabel braucht hier kein Mensch
Das alte GR-874 System ist einfach genial



Kamera Adapter drauf und los geht's



Gemessene Risetime ca. 350ps

Ob Mainframe und Einschub korrekt kompensiert sind kann ich nicht sagen, da muss ich erst mal dran gehen und mein Glück versuchen, ob es noch etwas zu verbessern gibt. Ich habe die Geräte in diesem Kalibrationszustand erhalten und noch nichts daran gemacht, aber darum geht es hier gerade nicht unbedingt, die Messung dient nur zur Demonstration der Risetime.

Im 1983 Katalog die Angabe gefunden 7104 zusammen mit 7A29:

Tr 0.38ns

Das passt alles perfekt zusammen

Jetzt kann man auch beruhigter an die 70ps denken.


Da sieht man einmal, was aus so einer kleinen 475 Kalibration alles werden kann, alles Dinge, die eigentlich nicht mehr direkt so viel miteinander zu tun haben. Dazu noch endlich einmal den schon lange liegenden 284 in Betrieb genommen, dank dem 475.

Das ist eben Elektrotechnik, eine Hand wäscht die andere
Einer für alle, alle für einen
usw. und so fort.

Was ich damit sagen will, Zeitaufwand an Dingen und Vorgängen darf nicht immer nur wirtschaftlich gesehen werden, der wahre Gewinn ist die Erfahrung, und die kann keiner kaufen, die kann man nur selber machen.

Feierabend.


Nur Fast Feierabend, wollte es doch noch genau wissen:


Sampling Head S-4 mit <= 25ps Risetime, mit DC to 14 GHz Bandbreite



Der 284 Generator hält was er verspricht, er schafft die 70ps.
TOP Bild, alles hat gepasst, inklusive dem Leitungsabschluß.
Ob es mit gescheiten SMA Kabel noch schneller wäre, ich weiß es nicht.
TDR, (Kabelradar) tauglicher Sampler, der schnellste aus dieser Serie.







Sagen wir mal, tr liegt irgendwo zwischen 60 und 70ps.



Und noch ein Test mit dem S-2



S-2 Sampling Head mit einer Risetime von ca. 75ps,
DC to 4.6 GHz Bandbreite und einer GR-874 Buchse.



Sogar mit dem <=75ps Sampler S-2 zeigt der 284 immer noch 75ps, der S-2 ist anscheinend deutlich innerhalb seiner Spezifikation,
die kurze GR Direktverbindung behindert auch nichts. Woher jetzt die Reflektion oder Welligkeit kommt weiß ich nicht,
vielleicht ist es der Kopf selber, im Moment keine Ahnung.




Schöner Sampler, wenig Rauschen.

So jetzt ist wirklich Schluß.

- Nicht ganz -



7. Februar 2010


Habe mir eine Abdeckung für die Frontplatte gebaut. War es leid ständig alle paar Wochen den Staub von den Knöpfen und dem Kontrastfilter abzuwischen, außerdem ist die CRT und die Frontplatte ständig gefährdet gegen herunterfallende Gegenstände wenn das Gerät platzsparend hochkant steht.

Eichenholz - massiv - 8 mm stark.

Das ist Parkettboden, 160*22*8mm, das ist ein übliches Format. Einfach die Holzstücke zurechtsägen, verleimen, Kanten runden und alles fein säuberlich verschleifen, anschließend mit Arbeitsplattenöl behandeln, einen Tag später nachpolieren. Fertig ist die Abdeckung. Parkett gibt es oftmals auch 1 Quadratmeterweise bei Online Aktionen oder den Parkettleger nach Resten fragen, es benötigt wahrlich nicht viel Holz, oder aus größeren Stücken aufbauen.

Die originalen blauen Kunstoffabdeckungen sind so gut wie nicht mehr erhältlich. Ich schätze dass ca. 95% der gebraucht angebotenen Portabel Geräte ohne Deckel im Angebot sind. Der Deckel ist sicherlich oftmals bei den Vorbesitzern verloren gegangen. Aber so geht es auch mit eigenem Ersatz.

           
Der Deckel ist so gestaltet, dass die inneren Stützhölzer auf dem äußeren Aluminium Rahmen am Oszilloskop aufliegen. Dadurch erhält der Deckel an sechs Stellen einen Anschlag und es ist sichergestellt, dass die Deckeloberseite nicht auf den empfindlichen Knöpfen aufliegt. Der Deckel sollte nur so hoch sein. dass sich der Griff noch darüber schwenken lässt. In dem Deckel lassen sich bei Bedarf auch Zubehör wie Kabel oder Tastköpfe verstauen für einen mobilen Einsatz.




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