{"id":2847,"date":"2014-03-06T17:14:13","date_gmt":"2014-03-06T15:14:13","guid":{"rendered":"http:\/\/www.brennecke.org\/?page_id=2847"},"modified":"2014-03-06T17:48:46","modified_gmt":"2014-03-06T15:48:46","slug":"zweite-bauphase","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.brennecke.org\/?page_id=2847","title":{"rendered":"Zweite Bauphase"},"content":{"rendered":"

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Zur\u00fcck zur ersten Bauphase<\/a><\/p>\n

Nach der ersten Phase war deutlich geworden, dass die Hochspannungserzeugung mittels Transformator und auch die Ablenkung mittels Gegentaktendstufen grunds\u00e4tzlich funktionierte. Diese Komponenten sollten daher auch in der zweiten Phase bestehen bleiben. Gleiches galt f\u00fcr die Art und Weise der Erzeugung der Betriebsspannungen: f\u00fcr den Betrieb der Operationsverst\u00e4rker wurde einen symmetrische Spannung von +12V\/-12V geschaffen, dazu gab es +5V f\u00fcr die Versorgung von Mikrocontrollern.<\/p>\n

\"Aufbau\"<\/a><\/p>\n

Ersetzt und wesentlich vereinfacht hingegen wurde die Helligkeitsansteuerung. Diese wird in Phase 2 durch einen einzelnen Linearverst\u00e4rker gebildet. Das erleichterte auch das Design der Widerstandskaskade, die f\u00fcr die verschiedenen Hochspannungen zust\u00e4ndig ist. Diese wurde nun exakt am Datenblatt der R\u00f6hre ausgerichtet, was auch sofort zum Erfolg f\u00fchrte. Die Regler f\u00fcr Bildh\u00f6he und -breite, f\u00fcr die Position, f\u00fcr Helligkeit und Sch\u00e4rfe wurden nach au\u00dfen gelegt.<\/p>\n

Statt der ScopeClock wurden auf der neuen Platine zwei Analog-Wahlschalter vom Typ CD4052 untergebracht. Mit diesen werden die Eingangssignale f\u00fcr die Operationsverst\u00e4rker und die Helligkeitssteuerung umgeschaltet. Diese Schalter haben einen Durchgangswiderstand von 100-300 Ohm bei einem Sperrwiderstand von vielen Megaohm. Gegen\u00fcber dem nachfolgenden Eingangswiderstand zur ersten Stufe eines Operationsverst\u00e4rkers (100 kOhm) ist dieser Eingangswiderstand zu vernachl\u00e4ssigen, und entsprechend gut (und ohne mechanischen Kontakt) funktioniert auch die Umschaltung.<\/p>\n

In Abwandlung der ersten Version wurden die Operationsverst\u00e4rker-Vorstufen f\u00fcr die x- und y-Richtung als reine invertierende Verst\u00e4rker geschaltet. Ein Regler im invertierenden Kreis des zweiten Verst\u00e4rkers erlaubt die Regelung der Amplitude. Au\u00dfer dem Linearverst\u00e4rker f\u00fcr die Regelung der Austastung\/Helligkeit wurde keine weitere Ma\u00dfnahme getroffen; damit war bereits klar, dass ein schwaches Composite Video-Signal noch nicht ausreichen w\u00fcrde, die Helligkeit zu steuern.<\/p>\n

Die ScopeClock wurde auf einer getrennten Platine aufgebaut; diesmal kam das Alternativprojekt von Dutchtronix<\/a> zum Einsatz, das ich bereits einmal f\u00fcr die Schuco-BRE<\/a> umgesetzt hatte. Sie wurde auf einen der vier Eing\u00e4nge der CD4052 aufgeschaltet; die Verbindung erfolgte vorsichtshalber mit abgeschirmten Kabeln.<\/p>\n

\"Dutchtronix<\/a> \"Duchtronix<\/a><\/p>\n

Das Ergebnis war zun\u00e4chst wiederum entt\u00e4uschend. Zwar arbeiteten jetzt Helligkeit und Fokus wie erw\u00fcnscht, 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 Endverst\u00e4rkern das Bild noch einwandfrei aussah und erst im letzten Moment besch\u00e4digt wurde. Wenn man zudem die Frequenz der Uhr deutlich verringerte, war das Bild auch wieder akzeptabel.<\/p>\n

Ein tempor\u00e4rer 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 R\u00f6hre selbst der Verursacher des Problems war.<\/p>\n

\"Oszi<\/a> \"Oszi<\/a><\/p>\n

Die beiden Bilder zeigen eine Messung an einem Analog-Oszilloskop – einmal ohne angeschlossene R\u00f6hre, einmal mit. Ohne R\u00f6hre ist das Bild lesbar, mit der R\u00f6hre hingegen ist es vermatscht. Die Ursache daf\u00fcr liegt in der Art und Weise verborgen, in der die ScopeClock die R\u00f6hre ansteuert – dort werden einzelne Punkte ausgegeben und der Strahl dann schnell jeweils zum n\u00e4chsten 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.<\/p>\n

Nun ist zun\u00e4chst einmal die Platine selbst nicht wirklich HF-fest. Das Layout wird zwar in der dritten Iteration besser werden, aber die Qualit\u00e4t eines 100-MHz-Oszis mit abgeschirmten Verst\u00e4rkern und doppelseitigen Massefl\u00e4chen wird es nicht erreichen. Andererseits hat gerade die D10-191 relativ hohe Eingangskapazit\u00e4ten, die hier offenbar kontraproduktiv wirken.<\/p>\n

\"Thiem-Uhr<\/a><\/p>\n

Allerdings ist diese HF-Festigkeit auch nicht das Ziel des Projekts. Die Ablenkverst\u00e4rker sollen bis in den Megahertz-Bereich gut funktionieren – das tun sie, wie man an der Darstellung der Ittner-Thiem-ScopeClock sehen kann – die hat n\u00e4mlich auch durchaus Anteile im HF-Bereich. Das obige Bild wurde ohne Austastung im Dunkeln aufgenommen, um zu zeigen, wie sauber das Bild ist. Die R\u00f6hre hat eine extrem lange Nachleuchtdauer – man kann daher sogar noch das Bild der zuvor angezeigten Dutchtronix-Uhr erkennen.<\/p>\n

Zeit f\u00fcr eine dritte Iterationsstufe.<\/a><\/p>\n

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