{"id":1233,"date":"2024-07-30T15:49:23","date_gmt":"2024-07-30T15:49:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.hifi-workshop.com\/?p=1233"},"modified":"2024-10-10T12:41:32","modified_gmt":"2024-10-10T12:41:32","slug":"tektronix-576-digital-interface","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.hifi-workshop.com\/?p=1233","title":{"rendered":"Tektronix 576 \/ Digital Interface (Deutsch)"},"content":{"rendered":"\n

Der Tektronix 576 Curve Tracer \/ Halbleiter Analyzer \u2013 unter vielen Profi\u2019s sowie Hobbyenthusiasten ein nicht wegzudenkendes Messger\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n

Obwohl die Markteinf\u00fchrung des 576 inzwischen \u00fcber 50 Jahre her ist, wird dieses Messger\u00e4t nach wie vor rund um die Welt eingesetzt. Alternativen sind entweder extrem teuer, oder erreichen nicht dieselben Leistungsdaten wie der 576.<\/p>\n\n\n\n

In manchen Datenbl\u00e4ttern aktueller Halbleiter wird oftmals sogar noch auf den 576 als Referenzmessger\u00e4t verwiesen.<\/p>\n\n\n\n

Wie man sich denken kann, wei\u00dft das Ger\u00e4t aufgrund des Alters noch keinerlei CPU oder Schnittstellen zur Datenverarbeitung auf.
Der 576 ist quasi ein vollst\u00e4ndig analoges Messger\u00e4t. Die \u201eMessung\u201c wird \u00e4hnlich wie bei einem Oszilloskop in Echtzeit auf einer R\u00f6hrenanzeige ausgegeben, und muss dann manuell \u00fcber die einzelnen am Bildschirm aufgezeichneten Divisionen abgelesen werden.<\/p>\n\n\n\n

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Messergebnisse m\u00fcssen stets manuell abgelesen werden<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Dies ist auch tats\u00e4chlich der gr\u00f6\u00dfte Nachteil dieses Messger\u00e4ts \u2013 es sind keine digitalen Messungen oder Archivierungen m\u00f6glich.
Messungen k\u00f6nnen nur per Foto gespeichert werden, was eine anschlie\u00dfende Referenzierung erschwert.
Gerade bei der Selektion von Transistoren w\u00e4re es eine gro\u00dfe Hilfe die Daten digital speichern zu k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Einschl\u00e4gige Tektronix Foren sind voll mit Ans\u00e4tzen den 576 zu \u201edigitalisieren\u201c.
Beitr\u00e4ge reichen von heute bis zu 10 Jahren zur\u00fcck \u2013 Geschafft hatte es davon leider bis dato noch niemand.
Lediglich ein amerikanisches Unternehmen bietet umgebaute 576er zu einem Kaufpreis von 5000$ mit einem \u201eUSB-Interface\u201c an. Sieht man sich dieses Angebot jedoch im Detail an, stellt man schnell fest das auch dies keine perfekte L\u00f6sung ist. Die eingeschr\u00e4nkte Software funktioniert nur sehr langsam, viele Daten m\u00fcssen manuell eingegeben werden und es sind keine automatischen Messungen m\u00f6glich.<\/p>\n\n\n\n

Da ich selbst zwei Tektronix 576 besitze, und diese h\u00e4ufig zur Selektion von Endstufentransistoren verwende, w\u00e4re ein Digitalinterface mehr als nur ein Traum.
Ich verfolge seit Jahren Foren und hoffte auf eine L\u00f6sung \u2013 da bis dato aber alle Versuche der Community gescheitert sind, habe ich nun selbst die letzten Monate damit verbracht eine L\u00f6sung zu entwickeln\u2026<\/p>\n\n\n\n

\u2026und nach 4 Monaten Entwicklung sowie unz\u00e4hlige Stunden kann ich mit Freuden verk\u00fcnden: ES FUNKTIONIERT!!<\/p>\n\n\n\n

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Experimenteller Aufbau „Proof of Concept“<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Mit enormem Aufwand ist es mir gelungen nicht nur ein vollst\u00e4ndig automatisiertes Messsystem f\u00fcr den 576 zu entwickeln, sondern dieses auch in das Geh\u00e4use des 576 zu integrieren.
Oben drauf sind keinerlei technische \u00c4nderungen von Geh\u00e4use oder vorhandenen Schaltkreisen n\u00f6tig.<\/p>\n\n\n\n

Wie funktioniert das ganze nun also? Das schauen wir uns nun im Detail an:<\/p>\n\n\n\n

Der 576 ist wie bereits erw\u00e4hnt vollst\u00e4ndig analog aufgebaut.
Die \u201eMesswerte\u201c des DUTs (Device under Test) beeinflusst also in Echtzeit die vertikale (Strom) und horziontale (Spannung) Ablenkung der Anzeiger\u00f6hre.
Das ist nach Stundenlangem studieren des Schaltplans auch tats\u00e4chlich die einzig zuverl\u00e4ssige Quelle die f\u00fcr eine \u201eDigitalisierung\u201c bleibt.<\/p>\n\n\n\n

Problem: Die vertikale und horizontale Verst\u00e4rkerstufe ist mit Mosfet\u2019s aufgebaut und hochsensibel. Alle Versuche die Messwerte innerhalb bzw. vor der Verst\u00e4rkerstufe abzugreifen scheiterten, da dadurch entweder das Signal selbst beeinflusst wurde, oder die Verst\u00e4rkerstufe dadurch nicht mehr richtig arbeitete.<\/p>\n\n\n\n

Es blieb also tats\u00e4chlich nur das Signal am Verst\u00e4rkerausgang zu verwenden \u2013 Dies wei\u00dft aber eine Spitzenspannung von 250V auf \u2013 T\u00f6dlich f\u00fcr jeden Analog\/Digital-Konverter.<\/p>\n\n\n\n

Das Signal muss also zun\u00e4chst durch einen pr\u00e4zisen Spannungsteiler verkleinert werden, was wiederrum den Dynamikumfang erheblich einschr\u00e4nkt, da wir sp\u00e4ter f\u00fcr die Messung nicht mehr wie Original einen Umfang von 100-250V haben, sondern pl\u00f6tzlich nur noch 2-5V.
Dementsprechend ist nicht nur ein schneller, sondern ein hoch-pr\u00e4ziser ADC n\u00f6tig.<\/p>\n\n\n\n

Das n\u00e4chste Problem ist, das die Ablenksignale f\u00fcr Horizontal\/Vertikal absolut Zeitgleich aufgenommen werden m\u00fcssen. Gibt es nur eine minimale Abweichung, korrelieren die Messdaten anschlie\u00dfend nicht mehr bzw. sind v\u00f6llig verf\u00e4lscht.
Experimente haben gezeigt, das die Verwendung eines einzelnen Mehrkanal ADCs und dem Umschalten der Kan\u00e4le und der anschlie\u00dfenden \u201eSettle-Time\u201c bereits eine zu hohe Diskrepanz der Zeitdifferenz von Horizontal\/Vertikal erzeugt.<\/p>\n\n\n\n

Es bleibt also tats\u00e4chlich nur die Verwendung von 2 dedizierten ADCs welche simultan die Signale digitalisieren.<\/p>\n\n\n\n

Zur Steuerung der beiden ADCs wird ein Mikrocontroller verwendet, der je nach gew\u00e4hlter Samplingrate Abbilder des Messignals ins RAM speichert und der \u201eCPU\/DSP\u201c zur Verf\u00fcgung stellt.<\/p>\n\n\n\n

Um sp\u00e4ter auch eine Korrelierung der Messwerte zu erm\u00f6glichen, ist es n\u00f6tig s\u00e4mtliche Schalterpositionen des 576 ebenso zu digitalisieren.
Daf\u00fcr kommen zwei 16-Bit I\/O Interfaces zum Einsatz.<\/p>\n\n\n\n

Als CPU\/DSP kommt aufgrund des hohen Rechenbedarfs und dem Wunsch nach einem WebInterface ohne zus\u00e4tzliche Software ein Raspberry 4 zum Einsatz.
Dieser rendert in Echtzeit die Messdaten des ADC-Controllers, wertet die Daten aus, f\u00fchrt auf Wunsch Messungen durch und gibt diese in Echtzeit in einem WebInterface aus. Es wird keine zus\u00e4tzliche Software ben\u00f6tigt \u2013 Lediglich ein Client mit normalen Browser (z.B Firefox) ist n\u00f6tig.
Weiters k\u00f6nnen Messungen gespeichert sowie aufgezeichnet werden (um z.B Temperatur\u00e4nderungen eines Halbleiters zu analysieren) und jederzeit wieder abgerufen werden.
Aufgezeichnete Kurven k\u00f6nnen in Echtzeit sowie auch sp\u00e4ter im Storage zu jedem Punkt vermessen werden.
Die selbst entwickelte Software \u00fcbernimmt ebenso die Synchronisierung sowie Erkennung der einzelnen Kurven der Messungen und kann zus\u00e4tzlich die Verst\u00e4rkung sowie z.B Ube berechnen.<\/p>\n\n\n\n

Die Firmware f\u00fcr den ADC Microcontroller habe ich in C geschrieben, die Software f\u00fcr die CPU\/DSP in Python, PHP sowie JS – PS: Ich bin immer wieder \u00fcberrascht wie performant PHP7 sein kann, wenn richtig angewendet – Eine LIVE-Bildrate von 4-5fp\/s sind kein Problem.<\/p>\n\n\n\n

Der DSP hostet direkt OnBoard ein WebInterface mit der Messsoftware. Dieses kann einfach per WLAN erreicht werden.<\/p>\n\n\n\n

UPDATE:<\/span><\/strong>
Aufgrund der hohen Nachfrage habe ich mich entschlossen weiter an der Entwicklung dieses Projekts zu arbeiten.
Nach weiteren 3 Monaten ist nun ein vollst\u00e4ndiges „KIT“ verf\u00fcgbar, welches einfach in jeden 576 eingebaut werden kann.<\/span>
Bei Interesse einfach eine Nachricht an mich schreiben.<\/span><\/p>\n\n\n\n

Hier gibt es noch ein kleines Demo-Video dazu:
https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=L1nNEFJvU0s<\/a><\/p>\n\n\n\n

Getauft \u201eTek576 \u2013 SAS\u201c \u2013 (\u201eSemiconductor Analyzer Studio\u201d)<\/p>\n\n\n\n

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Blockdiagram des Tek576 Digital Interface<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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eingebautes Digital Interface<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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eingebautes Digital Interface<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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„Live View“ mit automatischer Berechnung von Supply\/Collector Voltage, Peak, Strom & Leistung<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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DSP – Processing, automatische Erkennung und Messung der einzelnen Traces<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Echtzeit-Messungen per Mousecursor<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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einfache Speicherung von Messungen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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automatische Messung von Ube<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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einfache Einblendung von Referenzmessungen in Echtzeit<\/figcaption><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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