Konstruera aktiv differentiell GHz oscilloskopprob?

[janaf]

Jag funderar lite på om det skulle vara realistiskt att bygga en aktiv differentiell GHz oscilloskopprob, helst med opampar?

Jag skulle vilja ha

• Uppemot 1GHz bandbredd
• Kunna driva 50 ohm ut
• Minst 1Mohm in
• Minst 10x dämpning
• Gärna +/-10V in, men +/-5V skulle räcka
• ett par volts offset vorde det bra om den klarar
• Litet format, gärna få in det hela med en diameter <5mm?

Vad tror ni? Är det realistiskt?

Det är ju få saker som man lär sig så mycket av som att gräva ner sig i mätprylar......

[AndersG]

Jag har sett schemor i någon bok av Jim Williams. Skall gräva och se, annars:

http://cp.literature.agilent.com/litweb ... -97002.pdf (fig 3-4)

edit:
http://www.slack.com/TE/TekConcepts/Tek ... rcuits.pdf

[janaf]

Tack, jag har en 1141A / 1142A men proben är stor som en mobiltelefon och strömförsörjningen som en mindre skokartong. Och den är rätt omständig att kalibrera. Och som sagt, man lär sig....

Jag tror att jag har en bild över hur jag ska göra;
- Ingångar med passiv delning 10/1 med motstånd, minst 1M in (behöver räkna på brus där...)
- Icke inverterande buffertar med gain +1: bör kunna ge tillräcklig bandbredd. Det finns några att köpa.
- Differentiell till single-ended +1 buffert för utgången, som klarar att driva 50 ohm.
- Drivs av 9V batteri till att börja med.

Jag håller på att lusläsa datablad....

[janaf]

Jag höll på att ge upp. Frekvenssvaret såg bra ut med en del current feedback opampar men dom snabba, typ GHz GBP har på tok för hög biasström på ingångarna, typ 1uA, så det är inget man kan navända med 1M ingångsimpedans.

Naturligtvis ska jag använda nån typ av JFET opampar eller liknande. Det borde jag ha insett direkt. Även dom snabbaste har under en nA in och under en pF på ingångarna. Jag har ett par opampkandidater. Det blir kanske svårt att komma upp i 1GHz men det verkar vara möjligt att i alla fall hamna i närheten. 0.5GHz verkar i alla fall möjligt. Men det ska implementeras också..... Sen blir det väl till att löda 0402 eller 0201-komponenter fast det ska nog gå bra.

Spajsar vidare så får vi se.....

[blueint]

Koppla transistorerna i darlingtonkoppling?

[janaf]

Att konstruera en sån här med diskreta komponenter är utanför min kompetens....

Jag har nu SPICat några varianter. Bandbredden verkar gå att lösa med JFET opampar. Men så var det det där med fasdiagram, Nyquist Det var ett par decennier sedan j-omega-kursen. Jag får nog starta en ny tråd om det.

Här är i alla fall hur Tina säger att kresten beter sig:

probe6.jpg

Det för tidigt att lägga upp schemat men det är som jag skissade; differentiell JFET opampingång med mer än 1Mohm, mindre än 1pF in. Single-ended buffert som kan driva 50 ohm på utgången. Ingångarna ska klara mer än +/-10V in, differentiellt DC kopplad. Det lutar åt en förstärknig på -30dB. 20X skulle vara bra.

[SvenW]

Bandbredden verkar gå att lösa med JFET opampar...

Betvivlar det. Grattis om det går! I vilket fall tror jag att det är lättare att bygga med diskreta transistorer.
Hur som helst, glöm inte att ta med en rimlig källimpedans vid simulering.
En spice-spänningskälla har nollimpedans och en mätprob skall helst fungera även i andra fall.

[psynoise]

Man kan alltid kolla om det finns något annat integrerat med tillräcklig GB (en. Gain-bandwidth product), vet inte hur t.ex Nortonförstärkare ligger till, men kolla vad som finns innan du börjar designa något iaf.

[janaf]

Det finns några få JFET opampar med BW och GBP uppemot 1GHz. TI OPA657 (G>+7), OPA659 (G+1), AD4817 (G+1)

TINA simuleringen ovan är med OPA659 på ingångarna och frekvenssvaret ligger efter lite trixande nästan spikrakt upp till 1GHz, (inom +/-0.5dB)

Som väntat är en del noder mycket känsliga, 1pF mer eller mindre på en del ställen gör att kurvan lätt hoppar upp eller ner några hundra MHz...

Den har ännu så länge 1Mohm i serie på varje ingång och 1M mellan ingångarna, dvs spets till spets ungefär 3M. Jag behöver säkert ändra på det då allt är väldigt preliminärt ännu.

Skulle det visa sig att man till slut hamnar på en övre frekvens på "bara" 300-500MHz så skulle det vara väldigt,väldigt bra i alla fall....

Diskreta komponenter; ja där får någon annan komma med lösningar. GaAs transistorer verkar vara det som gäller för GHz frekvenser. Det finns en del färdiga GaAs förstärkarkretsar med

[janaf]

Som sagt, ute på djupt vatten och ville pejla om detta överhuvud taget var realististkt att fundera på .

Jag inser nu att även "linjära" komponenter beter sig väldigt olinjärt vid sådana här frekvenser.

Framförallt har jag problem med att hitta data på motstånd, hur dom beter sig. Jag hittar en del om lågohmiga motstånd (upp till en par hundra ohm) och det verkar som att tunnfilm beter sig hyggligt bra även upp till 1GHz, betydligt bättre än tjockfilm. Men högohmiga hittar jag väldigt lite info om, annat än att det finns en påtaglig läckkapacitans parallellt med motstådndet. Men jag hittar väldigt lite data. Det verkar som att man skulle behöva testa / mäta upp dem

Små kondingar för RF, upp till några pF, verkar däremot fungera som just linjära kondingar även upp över 1 GHz.

[TomasL]

Här har du instruktion och schema på TEK 900MHz aktiv prob, dock inte differentiell, men ändå

[janaf]

Tack, intressant. Där ser man att attenuators (vad heter dom på svenska?!?) är kompenserade på olika sätt.

Hittade en artikel om det här:
http://www.odyseus.nildram.co.uk/RFMicr ... nuator.pdf

Om det kommer så långt som till testning så har jag just en Tek P6201 (900MHz) single ended och en HP 1141A differentiell (200MHz) liggande i hyllan att jämföra med. Intressant at P6201 vid 1X probe only?! har 100K in som droppar snabbt vid ökande frekvens.

[AndersG]

attenuators

Dämpsatser och jo visst, det sitter ju en liten konding i varje vanlig prob med.

[hcb]

>attenuators (vad heter dom på svenska?!?

Dämpsats?

Ambitiöst projekt, förresten. Tummen upp

I det ytterst lilla jag läst om UHF-byggen sägs att "chip capacitors" och -motstånd är bra, men å andra sidan är jag rädd för att min litteratur är för gammal för att ta hänsyn till att kreti och pleti bygger med pyttesmå ytmonterade komponenter ...

För generella designtips kring höghastighetskretsar kan det vara en idé att kika litet åt kärnfysikelektronikhållet. Jag har en bok (från mitten av 70-talet, tror jag) som behandlar elektroniska kretsar för användning i kärnfysiska mätsystem, och OJMR läggs det stor vikt på högfrekvensegenskaperna och bandbredden. Om du vill kan jag se efter vad den heter när jag kommer hem.

Edit: Meningsbyggnad

[janaf]

Det damp ner ett kuvert med några opampar från TI.

Kort är ritat, 5x25mm! Komponenter i storlek SOT23, 0402 och 0201.

Rätt konventionell differentiell ingång. Jag inser att det kommer att behövas en hel del testande och bytande av komponentvärden för attt få det stabilt. Jag återokmmer när det finns något att skriva om.