Любительський осцилограф.

Листівка М 115

РАДІОТЕХНІЧНОГО КОНСУЛЬТАЦІЯ ПРИ ЦЕНТРАЛЬНОМУ радіоклубу СРСР

Д. Атаєв

При налагодженні і ремонті приймальні, звукозаписної, телевізійної та іншої апаратури, а також дослідженні різних електричних ланцюгів змінного струму велику допомогу може надати катодний осцилограф, що дозволяє візуально спостерігати характер зміни напруги на окремих ділянках схеми. За допомогою порівняно нескладних приставок можна значно розширити звичайні можливості осцилографа і на екрані електронно-променевої трубки спостерігати характеристики діодів, радіоламп, транзисторів, резонансні криві підсилювачів проміжної частоти і виробляти ряд цікавих вимірювань.

Осцилограф, принципова схема якого наведена на рис. 1, володіє наступними електричними параметрами: чутливість каналу вертикального відхилення ("У") 18 мВ еф / мм; нерівномірність частотної характеристики в діапазоні 20 Гц-1, 7 МГц не більше 3 дБ; вхідний опір в положенні аттенюатора 1:1 750 кОм вхідна ємність 45 пФ; в положенні аттенюатора 1: 20 вхідний опір збільшується до 14 МОм, а вхідні ємність зменшується до 8 пФ. Чутливість каналу горизонтального відхилення ("Х") 100 мВ еф / мм; нерівномірність частотної характеристики в діапазоні 20 Гц-200 кГц не більше 3 дБ; вхідний опір 2,2 МОм, вхідні ємність 18 пФ. Діапазон частот генератора розгортки 5 Гц-50 кГц.

Осцилограф живиться від мережі змінного струму напругою 127 або 220 В. Споживана їм потужність не перевищує 20 Вт. Габарити конструкції 90Х100Х400 мм, маса 3,6 кг.

Як видно з принципової схеми, осцилограф складається з чотирьох основних вузлів: підсилювача каналу вертикального відхилення, генератора розгортки, підсилювача горизонтального відхилення та випрямляча.

Підсилювач по вертикалі містить три каскаду. Перший каскад посилення зібраний на лівому тріода Л1 за схемою катодного повторювача, що дозволяє збільшити вхідний опір осцилографа і зменшити частотні спотворення при проміжних положеннях движка змінного резистора R7. виконує функції регулятора посилення і має невеликий опір. Для розширення меж вимірювання на вході осцилографа включений ступінчастий компенсований дільник напруги, що складається з ланцюжка R1C1 і резистора R2. При підключенні досліджуваного сигналу до гнізда Гн1 рівень напруги, що підводиться до керуючої сітці лівого тріода, зменшується в 20 разів.

Другий каскад підсилення – широкосмуговий. Він виконаний на правому тріода лампи Л1 по резистивної схемою з високочастотної корекцією (С7). Величина блокувального конденсатора С7 обрана такою, що на низьких частотах він не впливає на посилення каскаду. Починаючи, приблизно, з частоти 200 кГц, конденсатор С7 починає помітно шунтувати резистор R9. В результаті цього зменшується негативна зворотній зв'язок по струму і збільшується коефіцієнт посилення каскаду на високих частотах.

Третій каскад підсилювача по вертикалі зібраний на лампах Л2, ЛЗ по двотактної самоінвертірующей схемою. Вихід цього каскаду підключений до вертикальних пластин електронно-променевої трубки Л4.

Установка променя у вертикальному напрямку здійснюється змінним резистором R16.

Генератор розгортки зібраний на лампі Л5 за схемою з ємнісний зворотнім зв'язком і має наступні Піддіапазони частот: 5-50 Гц; 50-500 Гц; 0,5-5 кГц і 5-50 кГц. Зміна піддіапазону частот. Розгортки здійснюється перемикачем В1, плавну зміну частоти в межах кожного з них – змінним резистором R3S. Для отримання частоти розгортки 50 кГц одночасно з включенням конденсатора З 17 (секцією В1а) змінюється також величина розрядного опору, так як резистор R41 шунтується резистором R40.

Напруга для синхронізації-частоти генератора розгортки з частотою досліджуваного сигналу знімається з змінного резистора R14 і через конденсатор С9 і розділовий діод Д2 в негативній полярності подається на керуючу сітку лампи Л5. При зовнішньої синхронізації синхросигналів залежно від їх полярності подаються на гнізда Гн5 або Гн6. Розділові діоди Д1, Д2 виключають вплив генератора розгортки на джерело сінхроімпульсов.

Під час роботи в режимі чекає розгортки, що дозволяє спостерігати імпульсні сигнали з великою шпаруватістю (з великим відношенням періоду повторення до тривалості імпульсу) і неперіодичні сигнали, використовується та ж лампа Л5. Переклад генератора з. Режиму безперервної розгортки в режим чекає розгортки здійснюється перемикачем B2. У цьому випадку замість резистора R47 в ланцюг катода лампи включається резистор R46 з великим опором, і лампа Л5 замикається по антідінатронной сітці. Запуск розгортки може вироблятися або негативними імпульсами, які надходять на керуючу сітку (з гнізда Гн6), або позитивними імпульсами, які надходять на антідінатронную сітку (з гнізда Гн5).

Гасіння зворотного ходу променя здійснюється імпульсами негативної полярності, які знімаються з екранує сітки лампи Л5 і через конденсатор С22 подаються на керуючий електрод трубки Л4.

Пікоподібне напруга знімається з анода лампи Л5. який через перемикач В1 (секцію В1б) пов'язаний з входом горизонтального підсилювача, виконаного на лампі Л6. За своєю схемою він подібний кінцевого каскаду каналу вертикального відхилення. Змінний резистор R51 служить для установки променя в горизонтальному напрямку. У положенні 5 перемикача В1 коливання генератора розгортки зриваються, тому що секцією В1а перемикача В1 керуюча сітка лампи Л5 замикається на корпус. Одночасно гніздо Гн7 через конденсатор С16 і секцію В1б. перемикача В1 приєднується до керуючої сітці лампи Л6. (лівого тріода), на яку з дільника R48R49 подається напруга, що встановлює електронний промінь у центрі екрана трубки. Режим роботи осцилографа з виключеною розгорткою використовується для проведення самих різних вимірювань і досліджень. Необхідні сигнали змінних напруг надходять на вертикальні і горизонтальні пластини трубки Л4 через гнізда Гн1 (Гн2) і Гн7.

Харчується осцилограф від одного силового трансформатора до якого підключаються два випрямляча. Випрямляч для живлення анодно-екранних ланцюгів радіоламп зібраний по бруківці схемою на діодах Д3-Д6. Підключається він до обмотці III. Напруга з обмотки II трансформатора випрямляється однополуперіодним випрямлячем, що складається з селенового стовпчика Д7. Цей випрямляч навантажений на дільник, що складається з резисторів R28, R29, R31-R34, R61. з якого знімаються всі необхідні напруги для роботи електронно-променевої трубки. Для живлення другого анода трубки використовується напруга, знімається з випрямляча на стовпчику Д7 (його можна замінити трьома діодами Д226Б, з'єднаними послідовно), і частина напруги з випрямляча ДЗ-Д6, що знімається з дільника R24R25. У осцилографі застосовані типові деталі. Силовий трансформатор – Саморобний. Він збирається з пластин Ш16, набір 20 мм. Розмір вікна 16Х40 мм. Обмотка Ia містить 1500, Іб – 1000 витків дроту ПЕВ 0,23; обмотка II – 6000 витків ПЕВ 0,09; обмотка III – 3700 витків ПЕВ 0,12; обмотка IV – 87 витків ПЕВ 0,51; обмотка V – 87 витків ПЕВ 0,51.

Конструктивне оформлення осцилографа легко усвідомити з рис. 2 і 3. Створено він на сталевий панелі розміром 390Х90Х10Х1, 5 мм. Підвал панелі розбитий на три відсіки двома вертикальними стінками А, Б (рис. 2) з дюралюмінію товщиною 5 мм. На стінці А розташовано чотири змінних. Резистора (R33 – "Яскравість", R29 – "Фокус", R16 – "Вісь У" і R51 – "Вісь X"), осі яких за допомогою подовжувачів виведені на лицьову сторону. Стінки А, Б кріпляться до верхньої і нижньої панелей гвинтами МОЗ. Стінка "Б" має по кутах чотири отвори для кріплення лампових панелей під лампи Л1, Л2, ЛЗ, Л5. У центральній частині цієї стінки укріплена панель під трубку Л4. Монтаж панелей ламп Л2, ЛЗ проводиться на стійках. Панель лампи Л6 встановлена в підвалі шасі також на стійках. Деталі дільника для живлення трубки монтуються на двох монтажних платах, встановлених паралельно осі трубки між стінками А. Б. Ці плати кріпляться за допомогою куточків до стінок А, Б з боку, протилежного верхній панелі. Розташування інших деталей (основних) показано на рис. 2, 3. Шкала осцилографа креслити на аркуші ватману і закривається прозорим оргсклом товщиною 2 мм.

Як вказує автор схеми і конструкції цього осцилографа Д. Атаєв, при монтажі слід уникати довгих проводів в анодних і сіткових ланцюгах підсилювача вертикального відхилення. Щоб виключити вплив магнітного поля силового трансформатора на трубку і поява перекручувань спостережуваного зображення, перед кріпленням. трансформатора необхідно знайти положення, при якому магнітні наведення відсутні.

Налагодження осцилографа починають з перевірки правильності монтажу і відсутності коротких замикань у схемі. Потім вставляють у панелі все лампи, встановлюють змінні резистори R16 і R51 в середнє положення і тестером перевіряють режими роботи ламп. Перемикач В1 встановлюють у положення 5 ("Внешн."), Ручку змінного резистора R7 ставлять "положення, відповідне мінімального підсилення, і домагаються добре сфокусованого світиться плями. Величину резистора R28 треба підібрати такий, щоб при найкращою фокусуванні движок змінного резистора R29 знаходився в середньому положенні. Величина резистора R49 також підлягає уточненню. Якщо вона підібрана правильно, то при середньому положенні движка змінного резистора R51, електронний промінь повинен знаходитися в центрі екрану.

Про наявність магнітної наведення на тдубку від силового трансформатора можна судити з двоїння променя на екрані вийнято лампі Л1. Для усунення такої наводки необхідно змінити стан трансформатора, розташувавши його симетрично щодо осі трубки. При нормальній роботі органів управління електронним променем трубки, ручка змінного резистора R33 повинна плавно регулювати яскравість електронного променя, при цьому положенні плями не повинно змінюватися. Змінні резистори R51 і R16 повинні забезпечити переміщення променя по горизонталі й вертикалі приблизно на 36 мм. Якщо зміна положення променя відбувається несиметрично, потрібно замінити лампи Л2, ЛЗ, Л6 або ж розбалансувати анодні навантаження (R12, R50).

У разі астигматизму величину резистора R24 підбирають такий, щоб електронне пляма фокусувалося в будь-якій точці екрану.

Після налагодження вузла регулювань електронно-променевої трубки можна приступити до налагодження генератора розгортки. Для цього перемикач В1 встановлюють в положення 4. (Діапазон частот розгортки 5-50 кГц), а перемикач В2 у положення 1. Постійний резистор R47 замінюють змінним опором 1 – 1,5 кОм. Лампу Л6 виймають з панелі. Вертикальний вхід контрольного осцилографа, який бажано мати при налагодженні, підключають до анода генераторної лампи Л5. Потім, змінюючи величину резистора R47. домагаються найбільшою амплітуди і лінійності пилоподібного напруги. Вибране значення резистора R47 має забезпечити стійку роботу генератора розгортки при будь-якому положенні движка змінного резистора R38 і на всіх частотних піддіапазонах. Далі уточненням величини резистора R39 слід домогтися, щоб при крайніх положеннях змінного резистора R38 перекриття по частоті дорівнювало 10. Діапазон частот розгорток встановлюють підбором ємності конденсаторів С17-З20 і резистора R40.

Налагодивши генератор розгортки, змінний резистор R47 замінюють постійним відповідної величини, вставляють лампу Л6 в панель і підбором резистора R56 добиваються неспотвореного посилення пилоподібного напруги обома половинами ламп Л6. Слід зазначити що при бажанні верхній частотний діапазон генератора розгортки можна збільшити до 100-150 кГц (шляхом зменшення опору резистора R43, виключення резистора R37. зменшення ємності конденсаторів С17-З20 і опору резистора R40).

Налагодження підсилювача по вертикалі починають з вихідного каскаду. З цією метою виймають з панелі лампу Л1, постійний резистор R23 замінюють змінним резистором 22 кОм і, змінюючи величину цього резистора при середньому положенні движка потенціометра R16. домагаються, щоб зміщення на керуючих сітках ламп Л2, ЛЗ дорівнювало приблизно -1,5 В. Потім змінний резистор R23 замінюють постійним відповідної величини.

. Перший каскад посилення, якщо він змонтований без помилок, налагодження не вимагає. При налагодженні компенсованого дільника спочатку підбирають величину резистора R2, щоб коефіцієнт ділення дорівнював 1: 20. Після цього на гнізда Гн1 і Гн2 по черзі подають імпульсний сигнал і конденсатором С1 домагаються мінімальних спотворень сигналу. Після налагодження підсилювачів за загальноприйнятою методикою знімають їх частотні характеристики і виробляють калібрування по вхідному напрузі.

Перед калібруванням осцилограф корисно доповнити масштабної сіткою з органічного скла зі знімним козирком, яка поміщається перед екраном. На цю сітку наносять ризики відповідно до рис. 4. Потім встановлюють ручку змінного резистора R7 на максимум посилення (відмітка поділів 10), перемикач В1 – в положення 5 і потенціометром R51 мають у своєму розпорядженні промінь у центрі екрану. На вхід осцилографа через гніздо Гн2 подають синусоїдальний напруга частотою 50-100 кГц і вхідний сигнал збільшують до тих пір, поки вертикальна лінія не торкнеться двох крайніх рисок. Це напруга сигналу вимірюють електронним вольтметром. Надалі, встановлюючи покажчик ручки потенціометра R7 послідовно на позначки 9, 8, 7 … 1 і збільшуючи щоразу вхідний сигнал до значення, при якому вертикальна лінія на екрані трубки торкнеться крайніх рисок, знімають залежність вхідної напруги від ділення шкали потенціометра R17. Щоб ця шкала була лінійною, змінний резистор R7 повинен бути групи "А".

Якщо є необхідність, аналогічну калібрування по напрузі можна провести і для горизонтального підсилювача, подаючи вхідний сигнал на гніздо Гн7.

Не торкаючись ряду інших питань, пов'язаних з налагодженням осцилографа, розглянемо, як практично визначають частоти генератора безперервної розгортки. Для здійснення цієї роботи на гніздо Гн2 подають синусоїдальний напруга від генератора з відповідним діапазоном частот (ЗГ, ГСС). Настройкою частоти генератора (ЗГ, ГСС) домагаються отримання на екрані трубки нерухомого зображення одного періоду синусоїди і помічають частоту при крайньому лівому положенні ручки змінного резистора R38. Потім перемикач В1 встановлюють на наступний піддіапазон розгортки і повторюють перевірку.

Очевидно, що при появі на екрані зображення одного періоду коливань частота розгортки дорівнює частоті подається сигналу. Після проходження всіх піддіапазонів в лівому крайньому положенні ручки змінного резистора R38 вона встановлюється в крайнє праве положення, і знову вимірюються кінцеві частоти всіх піддіапазонів розгортки. У процесі цих вимірів амплітуда синхронізуючих імпульсів, що надходять на генератор з змінного резистора R14, повинна бути мінімальною.

Виготовлення такого осцилографа під силу радіоаматорові, що має досвід у спорудженні різних вимірювальних приладів з використанням радіоламп.