Помогите разобраться в схеме выходного каскада осциллографа, а так же и в других каскадах))) Опции

[Ilya_NSK]

Пытаюсь разобраться в выходном каскаде осциллографа С1-94. Схему прикрепил к сообщению, на всякий случай всего КВО. Что не могу понять:
1. Транзисторы У1.Т9(Т10) и У2.Т1(Т2) включены каскодом. Однако я так и не смог найти пример каскода, где коллектор транзистора с ОЭ соединён с эмиттером транзистора с ОБ не непосредственно, а через резистор, в данном случае резистор У2.R4(R6). Зачем этот резистор - совершенно непонятно, тем более, что, насколько я понимаю, он вносит искажения в логику работы каскода, которая состоит в том, чтобы стабилизировать напряжение на коллекторе первого транзистора и благодаря этому минимизировать влияние емкости коллектора.
2. Не понимаю логику базовых цепей. Зачем резисторы У2.R3(R5)? Какие-то обратные связи по току или просто ограничение тока? Зачем для питания баз применен делитель, да ещё с таким малым коэффициентом деления, и зачем он связывает два плеча (или как их правильно назвать) балансного усилителя, чем опять же нарушает постоянство потенциалов на базах (хотя в учебниках показано, что его всячески стабилизируют, вплоть до питания от параметрического стабилизатора с конденсатором, заземляющим базу по переменному току). Или это какая-то динамическая нагрузка? Но зачем?
3. IMHO, странно организованы цепи питания с резисторами R25, R27 и R32 в сотни Ом, на которых должно быть большое падение напряжения.
4. Правильно ли я понимаю, что в усилителе с гальваническими связями режим каскада по ПТ задаётся, фактически, всеми предыдущими каскадами, а потому посчитать протекающие токи и напряжения на электродах транзисторов очень непросто? Вопрос продиктован тем, что я смотрю на карту напряжений на электродах транзисторов из паспорта и не понимаю, как они такие получились.

Да, я не специалист и даже не студент профильного ВУЗа - просто радиолюбитель. Попытка разобраться в работе КВО обусловлена спортивным интересом - хочу улучшить ПХ. Про то, что не дураки приборы разрабатывали и что всему надо учиться, а не дилетантством заниматься, я в курсе - сам кандидат химических наук. Хотя с первым утверждением - про "не дураков", - далеко не всегда согласен: неоднократно изменял схемы заводских измерительных приборов, в т.ч. достаточно серьёзных, и получал лучшие характеристики, устраняя совершеннейшие глупости в схемотехнике. Но вот на высокочастотный усилитель с гальваническими связями у меня пока ума не хватает

P.S. Мне кажется, или эта схема КВО в принципе какая-то дебильная, хаотичная и несуразная?

Сообщение отредактировал Ilya_NSK - May 28 2015, 14:28

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Ilya_NSK]

Спасибо большое за внимание к моей теме!
Позвольте дать ответы и комментарии по прозвучавшим ответам и соображениям, а так же задать вопросы.
1. Просимулировать схему думал. У меня Multisim 13 есть - пойдёт? Просто не очень я доверяю таким системам в случаях, когда надо учитывать неидеальность используемых компонентов. Слышал, что они не учитывают паразитные ёмкости и индуктивности элементов - это так?
2. По качеству деталей. По-моему, детали, установленные в осциллографе, проходили некоторый отбор. Во всяком случае транзисторы, которые я выпаивал, имели h21э больше 100 и, более того, в симметричных каскадах явно были подобраны в пары по этому параметру. Но вот конструктив и качество изготовления действительно очень плохи. Хронический непропай, перетравленные и кое-как залуженные дорожки. На плате, совмещающей КГО с узлом синхронизации, БП и высоковольтный преобразователь, дорожки питания шириной в миллиметр и очень напоминают головоломку "перепутаница" из старых "Весёлых картинок". И потом все ругают этот осциллограф за его синхронизацию! А я могу утверждать, что даже простое обвешивание цепи питания конденсаторами чудесным образом улучшает и триггер, и весь КГО. А уж если развести питание грамотно, то, полагаю, результат будет поражать воображение)))
3. Похоже, что действительно функция резисторов между К и Э транзисторов каскода - некая стабилизация, как в примере, приведенном тау. Может, по температуре, а может - защита от самовозбуждения (резистор с входной ёмкостью транзистора образуют ФНЧ). В пользу последней версии говорит тот факт, что транзисторы выходного каскода в С1-94 физически находятся на разных платах и потому коллекторы с эмиттерами соединены достаточно длинными проводами. Помехи там не сильно страшны, т.к. сигналы уже большие, а вот индуктивность проводов и, полагаю, ёмкостные связи, могут привести к самовозбуждению. Что касается изложенных в книжке соображений по минимизации изменения мощности (которые я, если честно, не очень понял), то в случае С1-94 условие Uкэ=Ек/2, судя по карте напряжений, не выполняется: напряжение на базе транзисторов с ОБ - 9 В (или 21 В относительно нижнего вывода эмиттерного резистора транзисторов с ОЭ, который присоединён к -12 В), а разница между напряжениями на К и Э транзистора с ОЭ - 6,5-7,0 В. С другой стороны, зачем тогда вообще каскод, если мы всё равно его "портим" резистором? Да и как тогда работают все прочие каскоды без всяких резисторов на частотах в сотни мегагерц, а не 2 мегагерца, как приведенный в книге С1-71?


Честно говоря, для меня выдержка из книги, которую привёл тау, картину прояснила только частично, а вопросов создала ещё больше. И главный - нахрена, извиняюсь, при полосе в 2 МГц такие сложности - какие-то индуктивные нагрузки, какие-то резисторы? Выскажу сейчас огульную мысль, но тем не менее. По-моему, они напридумывали каких-то наносекундных тепловых переходных процессов и методов борьбы с ними, а на самом деле там какая-то другая причина. Мне, например, не понятно, откуда транзистор с ОЭ "знает", какое напряжение на базе транзистора с ОБ, если до него "доходит" с учётом падения напряжения на резисторе только "своя" доля? По-моему, просто при увеличении Iк растёт падение напряжения на резисторе и уменьшается Uкэ, вот и мощность выделяется меньшая. А без резистора транзистор с ОЭ оказывается нагружен на чуть ли не нулевое сопротивление каскада с ОБ, а потенциал его коллектора зафиксирован выходом "эмиттерного повторителя", которым, по сути, является каскад с ОБ по отношению к выходу каскада с ОЭ (напряжение на базе транзистора с ОБ усиливается по току - я так думаю!). И вот тут-то что КТ355 из книжки, что КТ325 из С1-94 чувствуют себя "очень не очень", ибо имеют предельный режим 30мА/225мВт, в чём можно убедиться, просто потрогав их пальцем - дольше нескольких секнд не терпит! Вот и возникают в них "электрические сигналы, вызываемые тепловыми переходными явлениями". Не случайно в некоторых вариантах схемы и паспорта на С1-94 я видел КТ645 вместо КТ325. Правда, резистор при этом оставался на месте, а, учитывая частотные характеристики КТ645, полагаю, что характеристики КВО при такой замене только ухудшались. IMHO, можно попробовать поставить КТ606Б (они у меня есть) или что-нибудь совсем крутое типа 5-гигагерцового BFQ19 на 100мА/1Вт.
И ещё момент. В приведенной схеме базы транзисторов с ОБ так же, как и в С1-94, питаются от общего делителя без стабилизации и конденсатора (а в книжках всегда рисуют делитель с конденсатором, а на словах иногда пишут, что не грех и стабилитрон поставить). Вот я и не могу понять - это специально сделано, чтобы верхнее плечо как-то влияло на нижнее и наоборот и чтобы напряжение на базе зависело от её тока, или это просто детали сэкономили? А в случае С1-94 ещё не понятно, в чём сакральный смысл уменьшения базового напряжения на 2,5 вольта относительно имеющегося +12 В.

Александр1, спасибо за ответ! Ваше сообщение появилось в то время, пока я писал своё, потому я его не видел. Так что отвечу отдельно.

По моему мнению, в С1-94 У2-R4 и R6 уменьшают усиление каскода, но увеличивают его линейность.

Насколько я понимаю логику работы каскода, в отсутствие коллекторного резистора транзистор с ОЭ не усиливает напряжение, а только ток, т.к. нагружен на фиксированное напряжение и малое сопротивление входа ОБ Потому-то, как я понимаю, и компенсируется эффект Миллера. При введении такого сопротивления транзистор с ОЭ начнёт усиливать и напряжение тоже. Либо я что-то не правильно понимаю.

У2-R3 и R5 выравнивают базовые токи и тоже способствуют улучшению линейности.

Да, похоже так! Параметры транзисторов разные, а значит, базовые токи тоже будут разные. Резисторы будут их выравнивать. Вот только в книжных схемах их шунтируют конденсаторами - как я понимаю, опять же чтобы исключить изменение потенциала базы при усилении переменного тока и таким образом не допустить усиления напряжения транзистором с ОЭ.

Базовый делитель, возможно, как то оптимизирует режим каскада. Я в своем усилителе изменял это напряжение в небольших пределах и видел изменения в работе схемы. Так что может это и нужно. Но ведь при разработках бывает, что что-то сделанное ранее уже не нужно, но и не изменяют схему.

А какие были изменения в зависимости от базового напряжения? Меня в этом делителе опять же смущает то, что он не обеспечивает стабильного напряжения на базе и более того - связывает по переменному току верхнее и нижнее плечи усилителя. Зачем?

Ну а то,что "странно организованы цепи питания с резисторами R25, R27 и R32", так нам не известно, что было в головах разработчиков.

Вот и я тем более не знаю. Мне ещё очень интересно, что было у них в головах, когда они придумывали этот оригинальный стабилизатор с искусственной средней точкой, имея обмотку 2х27 Вольт переменки (т.е. за каким-то хреном 76 Вольт постоянного напряжения по входу). По-моему, можно было сделать обычный двухполярный стабилизатор, тем более, что токи, потребляемые от +12 и -12 В, там не равны и искусственная средняя точка, как я понимаю, будет плавать при просадках и "трясти" весь осциллограф. А если уж сильно хотелось искусственную среднюю точку, то можно было "разрезать" обмотку со средней точкой на две (напряжения бы там хватило с запасом - целых 38 Вольт!) и сделать два стабилизатора - на КГО и КВО или, что, наверное, лучше, на входные каскады и на выходные.
Ну и нестабилизированные отклоняющие напряжения тоже заставляют сомневаться в возможности измерения параметров сигналов, а не только наблюдения.

Поэтому я увеличил число каскадов и уменьшил усиление в каждом. А при меньшем усилении и частотную характеристику получить проще.

Мне с колхозной точки зрения вообще не очень понятно, зачем сначала ослаблять сигнал в 50 раз, а потом его в 50 раз усиливать. Почему было бы не предусмотреть хотя бы ещё одну входную точку (с соответствующим входным каскадом, способным "прожевать" большой сигнал) для сигналов достаточно большой амплитуды? Получили бы меньше искажений.