Zweite Bauphase

Zurück zur Hauptseite

Zurück zur ersten Bauphase

Nach der ersten Phase war deutlich geworden, dass die Hochspannungserzeugung mittels Transformator und auch die Ablenkung mittels Gegentaktendstufen grundsätzlich funktionierte. Diese Komponenten sollten daher auch in der zweiten Phase bestehen bleiben. Gleiches galt für die Art und Weise der Erzeugung der Betriebsspannungen: für den Betrieb der Operationsverstärker wurde einen symmetrische Spannung von +12V/-12V geschaffen, dazu gab es +5V für die Versorgung von Mikrocontrollern.

Aufbau

Ersetzt und wesentlich vereinfacht hingegen wurde die Helligkeitsansteuerung. Diese wird in Phase 2 durch einen einzelnen Linearverstärker gebildet. Das erleichterte auch das Design der Widerstandskaskade, die für die verschiedenen Hochspannungen zuständig ist. Diese wurde nun exakt am Datenblatt der Röhre ausgerichtet, was auch sofort zum Erfolg führte. Die Regler für Bildhöhe und -breite, für die Position, für Helligkeit und Schärfe wurden nach außen gelegt.

Statt der ScopeClock wurden auf der neuen Platine zwei Analog-Wahlschalter vom Typ CD4052 untergebracht. Mit diesen werden die Eingangssignale für die Operationsverstärker und die Helligkeitssteuerung umgeschaltet. Diese Schalter haben einen Durchgangswiderstand von 100-300 Ohm bei einem Sperrwiderstand von vielen Megaohm. Gegenüber dem nachfolgenden Eingangswiderstand zur ersten Stufe eines Operationsverstärkers (100 kOhm) ist dieser Eingangswiderstand zu vernachlässigen, und entsprechend gut (und ohne mechanischen Kontakt) funktioniert auch die Umschaltung.

In Abwandlung der ersten Version wurden die Operationsverstärker-Vorstufen für die x- und y-Richtung als reine invertierende Verstärker geschaltet. Ein Regler im invertierenden Kreis des zweiten Verstärkers erlaubt die Regelung der Amplitude. Außer dem Linearverstärker für die Regelung der Austastung/Helligkeit wurde keine weitere Maßnahme getroffen; damit war bereits klar, dass ein schwaches Composite Video-Signal noch nicht ausreichen würde, die Helligkeit zu steuern.

Die ScopeClock wurde auf einer getrennten Platine aufgebaut; diesmal kam das Alternativprojekt von Dutchtronix zum Einsatz, das ich bereits einmal für die Schuco-BRE umgesetzt hatte. Sie wurde auf einen der vier Eingänge der CD4052 aufgeschaltet; die Verbindung erfolgte vorsichtshalber mit abgeschirmten Kabeln.

Dutchtronix Standard mit 20 MHz Takt Duchtronix mit 2,5MHz Takt

Das Ergebnis war zunächst wiederum enttäuschend. Zwar arbeiteten jetzt Helligkeit und Fokus wie erwünscht, aber das Bild der ScopeClock war vermatscht und nicht erkennbar. Es stellte sich jedoch bei den nachfolgenden Messungen heraus, dass die Original-ScopeClock der gekauften Platine nach wie vor ein sauberes Bild ablieferte. Ebenso stellte sich heraus, dass bis zu den Endverstärkern das Bild noch einwandfrei aussah und erst im letzten Moment beschädigt wurde. Wenn man zudem die Frequenz der Uhr deutlich verringerte, war das Bild auch wieder akzeptabel.

Ein temporärer Nachbau der Endstufen auf einem Breadboard brachte ein wenig Linderung: die Transistorstufen mussten neu dimensioniert werden, um ein sauberes Signal zu erzeugen. Dennoch blieb das vermatschte Bild, und es zeigte sich, dass die Röhre selbst der Verursacher des Problems war.

Oszi ohne angeschlossene Röhre Oszi mit angeschlossener Röhre

Die beiden Bilder zeigen eine Messung an einem Analog-Oszilloskop – einmal ohne angeschlossene Röhre, einmal mit. Ohne Röhre ist das Bild lesbar, mit der Röhre hingegen ist es vermatscht. Die Ursache dafür liegt in der Art und Weise verborgen, in der die ScopeClock die Röhre ansteuert – dort werden einzelne Punkte ausgegeben und der Strahl dann schnell jeweils zum nächsten Punkt bewegt. Das sind sehr steile Impulse, die – nimmt man die Vielzahl der darzustellenden Elemente und die Bildwiederholfrequenz (hier 60 Hz) zusammen – eine Menge Hochfrequenz ergeben.

Nun ist zunächst einmal die Platine selbst nicht wirklich HF-fest. Das Layout wird zwar in der dritten Iteration besser werden, aber die Qualität eines 100-MHz-Oszis mit abgeschirmten Verstärkern und doppelseitigen Masseflächen wird es nicht erreichen. Andererseits hat gerade die D10-191 relativ hohe Eingangskapazitäten, die hier offenbar kontraproduktiv wirken.

Thiem-Uhr dunkel

Allerdings ist diese HF-Festigkeit auch nicht das Ziel des Projekts. Die Ablenkverstärker sollen bis in den Megahertz-Bereich gut funktionieren – das tun sie, wie man an der Darstellung der Ittner-Thiem-ScopeClock sehen kann – die hat nämlich auch durchaus Anteile im HF-Bereich. Das obige Bild wurde ohne Austastung im Dunkeln aufgenommen, um zu zeigen, wie sauber das Bild ist. Die Röhre hat eine extrem lange Nachleuchtdauer – man kann daher sogar noch das Bild der zuvor angezeigten Dutchtronix-Uhr erkennen.

Zeit für eine dritte Iterationsstufe.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

*