Doctsf (Modèles & Marques)
Annonces Bonsoir,
Je me suis dégoté il y a quelques semaines une baie Tektronix TM504. Du bon matos, mais je n’ai que 4 tiroirs. Ca m’a donc donné envie de faire mes propres plug-ins: je suis parti entre autre sur 4: oscilloscope, analyseur de spectre, traceur de courbes et moniteur XY: c’est ce dernier présenté ici le plus avancé, et qui servira de base pour l’oscilloscope et l’analyseur (alimentation, HT, et partie des ampli X et Y).
L’une des difficultés est de tout faire tenir dans un tiroir pour le moniteur (les autres seront sur 2 emplacements), qui ne mesure que 6.5cm de largeur, 12.5 de haut et 27 de long (le PCB est encore plus petit en réalité). Voici un tiroir avec les 3 composants principaux posés dessus pour donner l’échelle:
(Difficile de prendre une photo propre, les composants n’étant pas fixés!)
Comme vous le voyez, ça devrait rentrer au chausse-pied.
En ce qui concerne les circuits, je fais pour l’instant tout en simu Spice puisque je n’ai pas mon matériel resté chez mes parents.
J’ai conçu jusqu’à présent les ampli X et Y qui montent théoriquement à 50MHz (je n’y crois pas une seule seconde pour le vrai mais on croise les doigts 
). Si j’atteins les 10-20MHz de manière assez plate je serai déjà content.
En voici le schéma, identique pour les deux voies:
Inspiré des oscillo analogiques des années 60 à 80, l’architecture est très similaire à par exemple Tektronix Type 454, Tektronix MR501, Voltcraft AO610 et bien d’autres.
L’atténuateur d’entrée et ses résistances ne sont pas représentés, mais j’en ai déjà récupéré sur un Telequipement D1010 acheté récemment que j’ai dépecé:
On a donc de gauche à droite:
-Un buffer à FET à haute impédance d’entrée.
-Une paire différentielle et son miroir de courant
-Un émetteur suiveur
-Un émetteur commun (PNP)
-Un autre émetteur suiveur
-Un cascode pour un maximum de gain et tenue en fréquence
-Un autre cascode avec des transistors tenant un peu plus de tension (160V au lieu de 15V) pour piloter les plaques de déflections du tube. La capa 4pF en sortie représente la capacité des plaques (pour les simulations). D’ailleurs je me rends compte en écrivant ces lignes qu’il faut que je refasse certaines parties puisque j’avais pris 30V (VCB) au lieu de 15V(VCE) de tenue de tension 
Le tout est agrémenté de nombreuses capacités et résistances variables de compensation, de réglage ou d’action (position, atténuation, inversement). On y retrouve également des inductances de « peaking » qui permettent d’augmenter sensiblement la bande passante (plus que doubler). Simple sur les deux premiers étages et en T pour le premier cascode. Les réglages sont assez fins, certainement non-reproductibles aussi précisément sur le montage réel… La tension en sortie est placée à 40V, pile poil au milieu des 80V pour maximiser l’amplitude. Puisque le tube à une déviation de 0.5mm/V et qu’il mesure 4cm, 40Vpp aurait suffit (x2 car différentiel), mais j’ai préféré voir large si je change pour un tube moins sensible.
Les transistors NPN sont des SS9018 à fréquence de transition minimale 700MHz, ce qui permet un bon produit gain-bande passante. Je voulais des composants simples. Aussi, pour rester dans le style des autres tiroirs Tektro, cela sera traversant, même si je sais que je gagnerai en taille et performances avec des CMS (peut-être pour une version 2).
Voici la réponse fréquentielle (pire cas: sensibilité X5):
Notez l’échelle: même si ça bouge beaucoup passé 5MHz, on est en fait à +/-1dB (j’avais réussi à faire beaucoup plus plat jusqu’à 30MHz mais j’ai oublié d’enregistrer
). Le gain devrait permettre une sensibilité minimale proche de 1mV/div.
Voilà pour les amplis, n’hésitez pas à faire des retours (je prends tous les conseils) !
J’ai aussi fait (toujours en simulations) l’alimentation haute tension pour le tube cathodique 6LO3i (visible au début) acheté spécialement du fait de ses dimensions réduites. Elle est basée sur un convertisseur flyback auto-oscillant. Puisque des tiroirs équivalents existent déjà, je m’en inspire. Sur l’alimentation haute-tension, ça ressemble vraiment à une copie de celle du MR501. J’ai pourtant commencé avec d’autres concepts (PWM, multivibrateur) mais celui-ci très simple et avec peu de composants m’a convaincu. Il me reste à calculer un convertisseur à pompe de charge pour les grilles ou un jeu de résistances/potentiomètres.
Sur la gauche du schéma une alimentation stabilisée linéaire lisse le +/-33.5V issu des deux enroulements 25VAC du « mainframe ». Elle réutilise les 2 transistors internes à la baie. Le taux de rejection est entre 40dB et 60dB selon la fréquence. C’est plus que suffisant pour un premier essai.
Sur la droite le convertisseur. Un potentiomètre de réglage permet d’affiner le -700V. Le +80V pour l’étage sortie de l’amplificateur et le +1300V pour l’anode accélératrice suivent directement cette valeur. Là quelques difficultés à concevoir le transformateur: LTSpice à du mal et les calculs théoriques sont un peu pénibles, d’autant qu’avec les 5 enroulements, le duty-cycle, les valeurs peak, RMS etc on s’y perd. Mais ça marche: (tout du moins en simu encore une fois):
(le 6.3V est bien à 6.3V après quelques dizaines de ms, l’intégration prends en compte le début d’où les 5.8V)
Les données du tube (traduite du russe de manière automatique et très basse définition haha)
Je ne comprends pas trop la grille 1 « grid » proche sur le schéma de l’anode finale, faut-il la mettre à la masse ? D’autant plus que la traduction automatique appelle la grille (Wehnelt) « modulator » et que le tube possède en plus des « blanking plate ». Des idées ? Des russophones ?
Aussi, j’ai commencé le PCB, c’est là que ça se complique sérieusement: le format impose de sacrées contraintes et j’ai du mal à tout y faire rentrer ! Je suis obligé de mettre certains composants sur le revers (majoritairement potentiomètres et trimmers, mais aussi quelques résistances)
Sur la gauche en rose, le connecteur qui va au fond du l’emplacement à tiroir.
En bas un ampli presque entièrement routé. J’ai bien du mal à faire rentrer des composants imprévus ! Il faudra aussi jouer avec des cames/rallonges pour connecter un potentiomètre en façade, ça c’est moins grave car tout les tiroirs Tektronix de la série TM5xx en ont.
En haut à gauche (carré blanc): le transformateur HT. Sur sa droite, un espace pour l’alim HT, pas encore routé et encore plus à droite un petit PCB pour la haute tension qui viendra se placer au dessus des autres composants grâce au 4 trous (fait sur une partie détachable qui laissera sa place au tube cathodique).
Il faudra donc caser la régulation linéaire entre le connecteur et les amplis. Cela se fera certainement sur 2 étages ici aussi.
Pour le PCB, petite question: faut-il préférer l’absence de plan de masse entre les lignes « haute fréquences » de l’ampli ? S’il faut un plan de masse, quid des vias ? J’ai eu un bref cours de PCB RF dans lequel on nous a dit « il n’y a jamais assez de via », bien sûr là ce n’est pas de la RF et j’ai l’impression de faire n’importe quoi en posant des vias partout. J’en ai donc uniquement posé à l’extérieur tous les cm et quelques un au centre. Des connaisseurs en routage ?
Tout ça c’est un peu obscur, heureusement Kicad permet une vue 3D. J’y ai ajouté l’atténuateur d’entrée (en bleu clair) et un blindage que j’ai modélisé moi même.
Enfin, la façade sera faite elle aussi sur un PCB. ça ne coute pas très cher, ça fait propre et ça m’évitera des perçages et coup de scie pénibles (je ferai un prototype en carton quand même).
On voit bien la découpe pour le tube, des encoches pour le blindage/support (qui ne sera pas en mu-métal, j’espère que ça ne sera pas trop sensible puisque c’est très compact).
Il faudrait déplacer les potentiomètres de droite car ils seront inaccessibles une fois les BNC branchées, mais il y a très peu de marge de manœuvre derrière donc ils risquent de rester en place!
Voilà, j’ai aussi commencé le traceur de courbes que je décrirais de la même manière ici.
Bonne soirée,
Arthur
)
