给我的小破波波DIY一个 阶跃加脉冲 TDR信号源
本帖最后由 量子隧道 于 2023-4-5 12:41 编辑制作冲动来自于这个帖子：
http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=2062516&extra=page%3D1&page=3
里边JHXC老爷子和scoopydoo分别展示了用VNA频域和脉冲时域两种方法做TDR。看到这两个实验，我就对着我的垃圾堆动起了念头。
我的破波波号称只有200M带宽，500M采样率。时基精度不知，要是时基真的挺准的话，那么应该可以对周期信号做标称的50G等效间插采样率。不过这是不能指望的。既然如此，用74AC04发出来的脉冲，应该足够我的波波用了。200M也就对应1.7ns边沿而已。而AC04应该可以做到0.5-0.6ns边沿，足够破波波用了。
原理图见下：
一个振荡器振出1MHz方波。驱动下边三路并联，给同轴口1。
PCB长这样：
用法1：同轴口1可以直接接示波器，得到大信号阶跃，可以以此阶跃来看标准TDR。示波器接三通头就行，DUT和这个阶跃源分别接到T头的两边。
用法2：同轴口1接延迟线。延迟线末端可以开路，端接，短路，得到正反射，0反射，负反射，以此得到台阶，阶跃，脉冲三种波形，输给2口，送给示波器。
边沿1.6ns，和200M互相呼应。看来实际边沿速率肯定比1.6ns快得多。得到的阶跃有过冲，这个应该是示波器的问题。我用我示波器直连同轴线到任何一个晶振都有这种过冲，看起来是天生缺陷，搞不定了。
1口延迟线末端开路，正反射，2口得到台阶波形。
展开了看如下：
1口延迟线末端短路，负反射，2口得到脉冲。不同延迟长度脉冲形状不同。
量子隧道 发表于 2023-6-16 18:54
有道理。我还有两片，有空的话做做看。
有意思了，用这个芯片测这个芯片发出来的脉冲。。。
突然 ...
抱歉俺一直失业在家并没有什么特殊途径搞资料，唯一的查找方法就是放狗，可惜俺也没找到任何你想要的东西。
你提到有可能会技术考古，俺恰好看到一本泰克关于采样示波器的古董书籍，可惜是扫描版的压缩之后还有50M，俺丢在网盘了，有兴趣可以下来看看：
https://mega.nz/file/WUdg2IJB#MB__G68qP2yALwq_Vza3MWHElSelwj9y45ArMvASrTs
Jambalaya 发表于 2023-5-24 11:59
jim这个脉冲发生器文档里Note 1: This method of generating fast pulses borrows heavily from the Tektro ...
JIM被这个电路冠名了，但是他应该不是最早发现这个现象的人。其实这个电路的核心就是那个三极管和旁边几个元件。电源属于外围电路，用别的电源没问题。另外这个图的电路只适合产生一个圆咕隆咚的脉冲。要产生平顶脉冲而且上下沿较好的脉冲，得把那个储存电荷的2pf电容换成传输线，而且e极电阻得根据特性阻抗和三极管内阻调配一下，才能得到较好的上升和下降沿。大致规律是三极管内阻加e极外边的所有电阻等于传输线阻抗。 本帖最后由 量子隧道 于 2023-4-5 12:34 编辑
然后把得到的脉冲给示波器，示波器端口的三通，另一边接同轴线，同轴线末端接不同元件，看反射：
示波器三通同轴线DUT末端开路：
示波器三通同轴线DUT末端短路：
还不错，得到了期望的波形。
最后来一个示波器三通同轴线DUT末端接LC串联谐振：
这个就些许看不懂了。可能这个LC刚撞到脉冲时显示“开路”，紧接着显示“短路”吧，然后就不知所云了。。。
最后上一个接示波器三通的整图：
看来为了这个脉冲发生器，有必要换个示波器了:lol 本帖最后由 量子隧道 于 2023-4-5 13:19 编辑
关于过冲，再补充一下，其实这种高阻输入的示波器，如果用50ohm匹配头的话，由于三通的分叉点或匹配电阻到示波器的模拟前端，会有一截stub，这种过冲是无论如何避免不了的。在仿真中也得到了验证。要终极解决这个问题，估计只有RMB大法了。
这个仿真其实仿真了两种端接拓扑，上边是穿通式，下边是3通头。有意思的是，两个仿真波形重合。 以前为了校准示波器，做过类似的方波发生器，经过不同的二分频，获得不同时间的脉冲，再用高速器件整形，输出直接焊接在BNC接口上、再与示波器接口连接。:) 本帖最后由 量子隧道 于 2023-4-5 16:37 编辑
为了继续死磕过冲，采用阶跃模式，信号飞过示波器后末端分别接开路，短路，端接三个负载，得到三条反射曲线。开路，短路曲线的二倍往返时间处也存在纹波。这可以基本上确定是信号飞过示波器时，在stub处的不完美匹配带来的额外反射。所以看来示波器的性能限制了这个脉冲发生器的发挥。 本帖最后由 量子隧道 于 2023-4-5 16:53 编辑
JHXC 发表于 2023-4-5 16:16
以前为了校准示波器，做过类似的方波发生器，经过不同的二分频，获得不同时间的脉冲，再用高速器件整形，输 ...
我目测，从脉冲发生器到示波器之间如果接50厘米同轴线，基本上看不到可观的边沿变缓。我这示波器是200M的，边沿1.6-1.7ns。如果将来换高带宽示波器的话，可能就得讲究点，把信号发生器直接拧到示波器端口上。
另外，我在想，如果把BNC三通，往示波器那个分叉，串个电阻，可能就能消除过冲。 电路板腐蚀得很精细。 本帖最后由 量子隧道 于 2023-4-5 17:24 编辑
whli 发表于 2023-4-5 17:14
电路板腐蚀得很精细。
谢谢，是用雕刻机雕的：）
btw，我觉得还是有不完美的地方的。我没办法从Gerber直接生成G代码，只好用土办法，从Gerber拷屏成图片，用图片生成G代码，这导致经过了多次转换有的地方有失真。
另外进刀速度过快，边缘有点毛糙，进刀快导致断了个刀尖。
希望下次做得可以更好。 量子隧道 发表于 2023-4-5 17:20
谢谢，是用雕刻机雕的：）
btw，我觉得还是有不完美的地方的。我没办法从Gerber直接生成G代码，只好用 ...
难怪！雕刻得真漂亮！长见识了。 量子隧道 发表于 2023-4-5 12:13
然后把得到的脉冲给示波器，示波器端口的三通，另一边接同轴线，同轴线末端接不同元件，看反射：
示波器三 ...
支持换示波器，推荐国产鼎阳、普源，或者是德、泰克部分型号二手，反正别碰国产的小牌子 ...... 试了一下俺的Tek TDS3014B，这是俺唯一一台有50欧姆输入的示波器，可以看到用内置终端电阻的话基本没啥过冲，而用外置的无论是三通还是贯通型的终端电阻都有过冲，所以楼主的示波器也许没那么不堪。 :lol
图中由上至下依次是内建终端电阻、三通终端电阻、贯通终端电阻：
国产示波器看了下几个品牌，200M的采样率配置和100M的一样，立刻就不想买了，我也想把我的泰克2022B换了，屏太小了
楼主板子刻的有点深，容易掉铜，我以前用公司的刻板机都是调到刚削掉铜皮就行了，这样还不容易断刀，可以刻快点 scoopydoo 发表于 2023-4-5 20:41
试了一下俺的Tek TDS3014B，这是俺唯一一台有50欧姆输入的示波器，可以看到用内置终端电阻的话基本没啥过冲 ...
哈哈哈，是的，我无论仿真还是实测都有这个过冲。这是从50ohm端接点，或三通点，到示波器内部芯片输入脚的那几厘米stub带来的。
然而，我有了个想法，自己DIY一个三通，试图把这个过冲消掉。等明天我的实验结果。:) scoopydoo 发表于 2023-4-5 20:41
试了一下俺的Tek TDS3014B，这是俺唯一一台有50欧姆输入的示波器，可以看到用内置终端电阻的话基本没啥过冲 ...
哈哈哈，是的，我无论仿真还是实测都有这个过冲。这是从50ohm端接点，或三通点，到示波器内部芯片输入脚的那几厘米stub带来的。
然而，我有了个想法，自己DIY一个三通，试图把这个过冲消掉。等明天我的实验结果。:) scoopydoo 发表于 2023-4-5 20:41
试了一下俺的Tek TDS3014B，这是俺唯一一台有50欧姆输入的示波器，可以看到用内置终端电阻的话基本没啥过冲 ...
哈哈哈，是的，我无论仿真还是实测都有这个过冲。这是从50ohm端接点，或三通点，到示波器内部芯片输入脚的那几厘米stub带来的。
然而，我有了个想法，自己DIY一个三通，试图把这个过冲消掉。等明天我的实验结果。:)