Радіоаматорське УНІВЕРСАЛЬНИЙ електроннопроменевої Осцилограф

Цей осцилограф має як безперервний, так і режим очікування роботи генератора розгортки. Крім того, до його складу введено мілівольтметр постійного і змінного струму і омметр з лінійною шкалою. Таке ускладнення конструкції дозволяє створити більш універсальний вимірювальний прилад для радіоаматорських цілей.

Прилад має наступні основні характеристики.

Чутливість каналу вертикального відхилення променя в залежності від положення перемикача вхідного аттенюатора становить 10 мВ / д, 100 мВ / д, 1 В / д і 10 В / д (д – поділ шкали екрану електроннопроменевої трубки). За допомогою регулятора рівня цю чутливість можна зменшити в десять разів.

Смуга пропускання охоплює 10 Гц-2 МГц з нерівномірністю не більше 3 дБ. Вхідний опір залежно від положення перемикача вхідного аттенюатора – не менше 20 кОм (С = 100 пФ), 200 кОм (С = 30 пФ), 1,0 МОм (С = 20 пФ).

Чутливість каналу горизонтального відхилення дорівнює 0,1 В / д при вхідному опорі 100 кОм і С = 50 пФ.

Генератор працює в режимі як безперервної, так і чекає розгортки. Залежно від піддіапазону частота розгортки променя становить 10-100 Гц (100 – 10 мс), 0,1-1 кГц (10-1 мс); 1-10 кГц (1-0,1 мс) і 10-100 кГц (1-0,1 мс).

У осцилографі передбачена тільки внутрішня синхронізація від досліджуваного сигналу.

Межі вимірювання напруг постійного і змінного струму рівні 0-30 мВ, 0-300 мВ, 0-3 В, 0-30 В і 0-300 В при вхідному опорі не менше 8 МОм і вхідний ємності не більше 100 пФ. Такі параметри обмежують вимір змінної напруги частотою вище 20 000 Гц на верхній межі вимірювань і 50 кГц на перших трьох межах.

Межа вимірювання опорів становить 0-30, 0-300 Ом, 0-3, 0-30 та 0-300 кОм.

Похибка вимірювання тиску постійного і змінного струмів не перевищує 4% від вимірюваної величини, вимірювання резисторів – не більше 3% на всіх межах вимірювань, крім межі 0-300 кОм, де похибка не перевищує 10%.

Харчується осцилограф від мережі змінного струму напругою 220 В частотою 50 Гц, споживана потужність не перевищує 40 Вт.

До складу осцилографа входять наступні основні вузли: канал вертикального відхилення, канал горизонтального відхилення, блок живлення, електроннопроменевої трубка і мілівольтметр.

Канал вертикального відхилення (мал. 45) складається з перемикача вхідного аттенюатора В1, обмежувача амплітуди вхідного сигналу, призначеного для запобігання, першого каскаду підсилювача вертикального відхилення від перевантаження при неправильному виборі межі вимірювання, четирехкаскадного підсилювача на транзисторах та кінцевого каскаду на радіолампи. Аттенюатор зібраний за стандартною схемою з високочастотної корекцією. Огранічітелем вхідного сигналу служать резистор R5 і кремнієві напівпровідникові діоди Д1, Д2 типу Д220 або Д223, включені назустріч один одному на вході першого каскаду підсилювача вертикального відхилення. Перший каскад зібраний на транзисторі Т1 за схемою емітерний повторювача, на виході якого включений регулятор рівня вхідного сигналу R9. Резистор R10, включений послідовно з регулятором рівня сигналу, обмежує ослаблення вхідного сигналу.

Наступні три каскаду зібрані за схемою з загальним емітером. Кожен з них забезпечує стійкий коефіцієнт посилення, рівний чотирьом при смузі пропускання не менше 5 МГц. Харчується попередній підсилювач від стабілізованого джерела напругою 24 В.

Крайовий каскад підсилювача вертикального відхилення зібраний на електронній лампі, що дозволило виключити дефіцитні транзистори КТ602, КТ604 і зменшити габарити осцилографа за рахунок вилучення радіаторів, необхідних для відведення тепла від потужних транзисторів. Каскад зібраний за двотактної схемі із загальною катодного зв'язком через транзистор Т5. Підлаштування резистором R26 встановлюється потрібне зміщення на сітках вихідний лампи за рахунок зміни базового струму транзистора Т5. Таке включення транзистора забезпечує потрібний режим радіолампи по постійному струму і сильну зворотний зв'язок між обома тріодах по змінному напрузі.

Аноди радіоламп пов'язані з вертикальними відхиляючі пластини електроннопроменевої трубки безпосередньо, що дозволило істотно спростити ланцюга зміщення електронного променя по вертикалі. Цей зсув здійснюється зміною напруги на сітці радіолампи за допомогою змінного резистора R32.

Для забезпечення смуги пропускання підсилювача вертикального відхилення, що дорівнює приблизно 2 МГц, у вихідному каскаді застосована проста високочастотна корекція (включення коригувальних дроселів ДР1 і Др2 в анодні ланцюги). З движка змінного резистора R35, включеного до анодні ланцюги радіолампи, знімається частина підсилюється сигналу для синхронізації генератора горизонтальної розгортки осцилографа. Харчується вихідний каскад від джерела напругою 300-320 В.

За допомогою кнопки В1а, що має незалежне включення, осцилограф включається в мережу.

При наявності польового транзистора тіпаКП302 з будь-якою буквою можна поліпшити характеристики каналу вертикального відхилення за рахунок збільшення його вхідного опору до 1 МОм на всіх піддіапазонах і зменшення вхідний ємності до 15-20 пФ.

Принципова схема вхідний частині каналу вертикального відхилення, зібраного на польовому транзисторі, наведена на рис. 46. Нумерація деталей залишена тим самим, а змінені лише номінали деталей. Замість двох обмежують кремнієвих діодів застосований один стабілітрон Д2 типу КС133. Його можна замінити стабілітрони типів КС139, КС147 або КС168 з прямим і зворотним опором не менше 20 МОм при вхідному сигналі 0,15 В.

На рис. 47 зображена принципова схема генератора розгортки і підсилювача горизонтального відхилення. Для генератора розгортки обрана щодо відома серед радіоаматорів схема генератора. Вона складається з тригера Шмітта, керуючого зарядом времязадающіх конденсаторів, стабілізатора зарядного струму, схеми порівняння амплітуди пилоподібного напруги із заданим порогом, комутатора, керуючого режимом тригера і вихідного емітерний повторювача. Розглянемо більш детально принципову схему генератора і основні процеси, що протікають в ній.

Для створення автоколебательного режиму генератора движок змінного резистора R46 необхідно встановити в нижнє за схемою становище. В цей же час на резистора R37 і R38 виникає таке падіння напруги, що під його впливом знімається падіння напруги на кремнієвому діоді Д5, включеному в прямому напрямку в емітерний ланцюга транзисторів Т6 і Т7 тригера Шмітта. Завдяки цьому транзистор Т6 відмикається, а транзистор Т7 замикається. Замикається і діод Д6, так як до його аноду докладено негативне напруга, що визначається різницею живлячої напруги і напруги, що падає на стабілітрон Д7. Один з времязадающіх конденсаторів С31-С34 починає заряджатися до вказаної різниці напруг через стабілізатор струму, зібраний на транзисторі Т8. Напруга на базі цього транзистора щодо джерела харчування стабілізовано за допомогою стабілітрон Д7. При застосуванні транзистора з коефіцієнтом передачі струму не менше 50 можна вважати, що струм його колектора дорівнює току емітера. Величину ж струму емітера можна регулювати за допомогою змінного резистора R43.

Паралельно времязадающему конденсатора включено емітерний повторювач на транзисторі Т9. Так як заряд конденсатора проводиться струмом постійної величини, то напруга на ньому наростає за лінійним закону, аналогічно змінюється і напруга на навантаженні емітерний повторювача. У нормальному стані елемент порівняння, зібраний на діод Д8, замикав його, тому що на його анод подано негативне напруга з стабілітрон Д10. Коли Пікоподібне напруга, яке прикладають до катода діода Д8, перевищить замикаючий напруга, цей діод відкриється і Пікоподібне напруга надійде на базу транзистора Т10, що виконує роль комутатора.

Цей транзистор також замкнений за рахунок падіння напруги на діод Д9, включеному в його емітерний ланцюг. Подальше наростання амплітуди пилоподібного напруги призводить до відмикання транзистора Т10. Напруга на його колекторі різко зменшується, падіння напруги на резистора R37 і R38 виявляється менше падіння напруги на діод Д5, що призводить до перекидання тригера Шмітта: транзистор Т6 замикається, а транзистор Т7 відмикається. Времязадающій конденсатор починає заряджатися через прямі опору діодів Д6 і Д5, відкритий транзистор Т7 і резистор R38, включений в ланцюг бази транзистора Т6, що забезпечує ще більше замикання цього транзистора. Після закінчення розряду процес повторюється.

За рахунок вибору відносини величин резисторів R43 і R44 забезпечується зміна струму стабілізатора в 10 разів. Синхронізація генератора розгортки в розглянутому режимі забезпечується подачею частини досліджуваного сигналу на базу транзистора Т6 через що обмежує резистор R36 з движка змінного резистора R35 (див. рис. 45). Негативна напівхвиля досліджуваного сигналу управляє моментом відкриття цього транзистора. За допомогою змінного резистора R46 можна в широких межах регулювати поріг перекидання тригера Шмітта.

Для того щоб перевести генератор розгортки в режим очікування, необхідно движок змінного резистора R46 поставити у верхнє за схемою становище. Це забезпечує примусове замикання першого транзистора і відмикання другого, тому що падіння напруги на резистора R37, R38 менше падіння напруги на діод Д5. При появі імпульсу негативної полярності в ланцюзі синхронізації тригер Шмітта перекидається і виробляється пилоподібний імпульс генератора розгортки. За допомогою резистора R46 встановлюється потрібний поріг затримки початку роботи генератора розгортки в режим очікування.

Імпульс позитивної полярності, що знімається з колекторної ланцюга транзистора Т6, подається на підсилювач гасіння зворотного ходу променя електроннопроменевої трубки. Він зібраний на транзисторі Т11. Коли гасіння зворотного ходу променя немає, генератор розгортки замикав його, так як в емітерний ланцюг за допомогою стабілітрон Д11 подається позитивне зміщення. Для зниження живлячої напруги транзистора Т11 з 300-320 В до допустимої величини 90-100 В в ланцюг харчування колектора включений дільник на резистора R52 і R53.

Пікоподібне напруга, знімається з емітерний повторювача, зібраного на транзисторі Т9, через контакти незалежної клавіші перемикача В2д надходить на крайовий двотактний підсилювач напруги, зібраний на електронній лампі Л2. Схема цього каскаду аналогічна схемі раніше розглянутого каскаду підсилювача вертикального відхилення за єдиним винятком – відсутня високочастотна корекція, так як смуга пропускання цього підсилювача складає 0,3-0,4 МГц.

Якщо клавіша перемикача В2д натиснута, від вихідного підсилювача відключається генератор розгортки і підключається попередній підсилювач горизонтального відхилення. Цей підсилювач виконаний на транзисторах і містить три каскаду. Перший каскад зібраний за схемою емітерний повторювача, а решта по схемі із загальним емітером. Схеми цих каскадів такі ж, як і у розглянутого раніше підсилювача вертикального відхилення.

За наявності у радіоаматорів польових транзисторів типу КП302 в підсилювачі горизонтального відхилення можна замість емітерний повторювача Т12 застосувати істоковий повторювач (див. рис. 46), що дозволить збільшити вхідний опір підсилювача до 1 МОм.

До складу блоку живлення (мал. 48) входять чотири випрямляча. Харчування всіх транзисторів, за винятком транзистора, на якому зібрано підсилювач гасіння зворотного ходу променя електроннопроменевої трубки, здійснюється від стабілізованого джерела живлення (транзистор Т16 і стабілітрони Д18 і Д19). Випрямляч цього джерела живлення зібраний за однополуперіодной схемою на діод Д17. Харчування кінцевих каскадів підсилювачів вертикального і горизонтального відхилення і підсилювача гасіння зворотного ходу променя проводиться від однополуперіодного випрямляча, зібраного на діод Д16. Катодна ланцюг електроннопроменевої трубки і її другий анод живляться від двох випрямлячів, що працюють за схемою подвоєння напруги відповідно на діодах Д12, Д13 і Д14, Д15. Перший анод трубки живиться від дільника напруги, зібраного на резистора R79 і R84. За допомогою змінних резисторів R78 і R82 регулюються яскравість світіння і фокусування променя електроннопроменевої трубки.

У конструкції застосована електроннопроменевої трубка типу 7ЛО-55 з зеленим світінням екрану. Замість неї можна використовувати трубки типів 5ЛО-38 і 6ЛО-1И, хоча в цих випадках доведеться дещо змінити режими харчування. Замість рекомендованих транзисторів типу МП416 можна використовувати транзистори широкого застосування, такі як МП402-МП403, МП422-МП423, ГТ308-ГТ309 і т. д. Замість транзистора П309 можна поставити більш поширені транзистори типів КТ601-КТ605, замість кремнієвого транзистора КТЗ15 – транзистори типів КТ301, КТ312, МП111-МП113 з коефіцієнтами передачі струму У не менш 50. Замість польового транзистора КП103 можна застосувати транзистори типу КП102 з будь-якою буквою, змінивши полярність напруги живлення. Всі транзистори, за винятком транзистора типу КТ315, на якому зібрано стабілізатор струму, можуть мати коефіцієнти передачі струму У не менш 20.

Як кнопкових перемикачів найбільш зручно застосувати перемикач типу П2-К з кроком 10 мм або в крайньому випадку з кроком 15 мм. Всі змінні резистори – типу СП-0, 5, а підлаштування резистори – Типу СПЗ-46. Електролітичні конденсатори-типу К50-6 на напругу 15 і 25 В, за винятком конденсаторів С53 і С54 типу КЕ на 450 В, а також конденсатора С56 типу К50-6 на напругу 50 В. Конденсатори С49-С52 – типу МБГО на напругу не менше 600 В. Решта конденсатори – типу К10-7В і МБМ. Всі постійні резистори – типу МЛТ.

Силовий трансформатор зібраний на залізі Ш-26, набір сердечника 50 мм. Первинна обмотка, розрахована на напругу 220 В, містить 1000 витків дроту ПЕВ-1 діаметром 0,27 мм, вторинна обмотка складається з 1300 витків того ж проводу, але діаметром 0,12 мм. Третя і четверта обмотки містять по 26 витків дроту ПЕВ-1 діаметром 0,64 мм. П'ята обмотка складається з ПЗ витків дроту ПЕВ-1 діаметром 0,41 мм.

Після перевірки монтажу осцилограф включають у мережу і перевіряють режими транзисторів і радіоламп по постійному струму. Натискають кнопку В2д, що відключає генератор розгортки від крайового підсилювача горизонтального відхилення, і за допомогою регуляторів яскравості і фокусування домагаються появи на екрані електронно трубки світиться плями діаметром не більше 0,5 мм. Змінюючи зміщення на сітках правих тріодів радіоламп кінцевих каскадів підсилювачів за допомогою змінних резисторів R32 і R75, перевіряють межі переміщення світиться плями по екрану трубки. Ці переміщення повинні бути не менше 30 мм щодо центру екрана.

Далі переходять до налагодження підсилювача вертикального відхилення. Для цього підключають вхід підсилювача вертикального відхилення еталонного осцилографа до лівого аноду радіолампи (див. рис. 45), а на вхід подають сигнал з виходу генератора стандартних сигналів амплітудою 10 мВ і частотою 100 кГц. Вхідний аттенюатор встановлюють у положення 10 мВ / д, а движок регулятора рівня R9-у верхнє за схемою положення і спостерігають форму сигналу на виході підсилювача. Подвійний розмах амплітуди повинен бути не менше 40 В.

У разі спотворення форми синусоїдального сигналу уточнюють режим вихідний радіолампи за допомогою установки катодного зміщення (підлаштування резистор R26). Якщо це не вдається, то необхідно перевірити режим транзистора Т4. При малій амплітуді вихідного сигналу (відхилення променя менше двох поділок шкали) необхідно збільшити опору резисторів R22, R17, R13 до 1,8-2,2 кОм.

Потім, змінюючи частоту вхідного сигналу, знімають амплітудно-частотну характеристику підсилювача в смузі частот 10 Гц – 2 мГц. Вона не повинна відрізнятися від лінійної більш ніж на ± 3 дБ. В іншому випадку необхідно уточнити величини індуктивностей дроселів корекції ДР1 і Др2, а також підібрати величини ємностей конденсаторів СП, С15 і С17, включених до зміттерние ланцюга транзисторів підсилювача. Після цього перевіряють коефіцієнт ділення вхідного аттенюатора у вказаному діапазоні частот. Для підйому коефіцієнта передачі на верхніх частотах слід збільшити ємності конденсаторів С1-СЗ.

При правильній збірці і застосуванні завідомо справних деталей генератор розгортки починає працювати відразу. Необхідно лише уточнити межі піддіапазонів частот розгортки. Ці кордони в області нижніх частот встановлюють підбором ємностей конденсаторів С31-С34. Движок змінного резистора R43 (див. рис. 47) повинен знаходитися у верхньому по схемі положенні. Для перекриття частоти в межах кожного піддіапазону не менш ніж у 10 разів підбирають опір резистора R44. Іноді для забезпечення стійкої роботи генератора розгортки в безперервному і режим очікування може знадобитися уточнити опору резисторів R46 і R48, а також напругу стабілізації стабілітронів Д4 і ДЗ.

У розглянутій схемі відсутня зовнішня синхронізація. При бажанні її можна ввести, застосувавши додатковий перемикач, пов'язаний з точкою 3 (див. рис. 47) і входом підсилювача горизонтального відхилення.

Налагодження підсилювача горизонтального відхилення роблять так само, як і вертикального.

Якщо не потрібна чекають розгортка, схему генератора розгортки можна спростити. У цьому випадку генератор (рис. 50) зібрано на одноперехідному транзисторі Т2. Частота повторення імпульсів пилкоподібних грубо встановлюється за допомогою перемикача В1, підключати один з времязадающіх конденсаторів С1-С4. Плавне зміна частоти в межах кожного піддіапазону проводиться за допомогою змінного резистора R2, що змінює величину зарядного струму. На транзисторі Т1 зібрано стабілізатор струму, а на транзисторі ТЗ – емітерний повторювач, з виходу якого Пікоподібне напругу з амплітудою близько 10 В подається на підсилювач горизонтального відхилення осцилографа. Напруга синхронізації подають в ланцюг першої бази одноперехідного транзистора.

Налагодження генератора при використанні свідомо справних деталей зводиться до встановлення необхідного перекриття по частоті в межах піддіапазонів підбором опорів резисторів R1 і R2, а також кордонів кожного піддіапазону підбором ємностей конденсаторів С1-С4.

При відсутності одноперехідного транзисторів схему можна зібрати на звичайних біполярних транзисторах (мал. 51). Принцип роботи аналога одноперехідного транзисторів було розглянуто в першому розділі.

Синхронізація частоти генераторів пилоподібного напруги, зібраних за наведеними схемами, здійснюється негативній напівхвиль сигналу, що спостерігається на екрані осцилографа. Коефіцієнт передачі струму транзистора, використовуваного у схемі стабілізатора струму, повинен бути не менше 60. Решта транзистори можуть мати коефіцієнт передачі струму 30-60.