Двоканальний Осцилограф

Д. Вундцеттель

Малогабаритний транзисторний двоканальний осцилограф призначений для одночасного спостереження та дослідження двох електричних процесів шляхом візуального спостереження та вимірювання їх тимчасових в амплітудних параметрів.

Осцилограф забезпечує спостереження форми імпульсів обох полярностей тривалістю від 0,1 мкс до 0,2 с в розмахом від 10 мВ до 160 В, спостереження періодичних сигналів у діапазоні частот до 15 МГц. вимір амплітуд досліджуваних сигналів від 20 мВ до 160 В і тимчасових інтервалів від 0,1 мкс до 0,2 с. Нерівномірність частотної характеристики вертикального підсилювача кожного каналу: в інтервалі частот від 0 до 2 МГц-0,5 дБ, від 0 до 5 МГц – 1 дБ, від 0 до 15 МГц 2 дБ. До частоти 20 МГц осцилограф може бути використаний як індикатор.

Коефіцієнт відхилення калібрований. Він встановлюється стрибкоподібно-від 10 мВ / справ до 20 В / справ (одне. Поділ-6 мм), одинадцятьма ступенями, і плавно – з перекриттям не менше 1:3.

Похибка вимірювання амплітуд імпульсних сигналів не перевищує 10% при величині зображення від 3 до 8 поділок. Така ж похибка вимірювання амплітуд синусоїдальних сигналів забезпечується в діапазоні частот від постійного струму до 2 МГц.

Вхідний опір підсилювачів вертикального відхилення 500 кОм з паралельною ємністю 25 пФ.

Розгортка може працювати як в періодичному, так і в режим очікування. Діапазон тривалостей розгортки від 30 мс / справ до 0,1 мкс / справ розбитий на 12 фіксованих піддіапазонів з можливістю плавного перекриття. Нелінійність розгортки не перевищує 10% до піддіапазону 0,3 мкс / справ і не більше 20% на поддіапазоіе 0,1 мкс / справ. Похибка вимірювання часових інтервалів в діапазоні від 1 мкс до 0,2 с не більше 10%. Синхронізація розгортки здійснюється досліджуваним сигналом будь-який полярно-

сті при мінімальному зображенні на екрані б мм (одні поділ) в діапазоні частот до 20 МГц та імпульсами тривалістю не менше 0,1 мкс.

Максимальна наводка сигналів одного каналу вертикального відхилення на інший не перевищує 1 мм.

Нерівномірність частотної характеристики підсилювача горизонтального відхилення не перевищує 6 дБ в інтервалі частот від 20 Гц до 1 МГц. Максимальна чутливість підсилювача 0,1 В / справ.

Потужність, споживана приладом від мережі, близько 40 В-А. Габарити приладу 300Х250Х110 мм, маса 6 кг.

Структурна схема осцилографа наведена на рис. 1.

Зі входу кожного каналу вертикального відхилення досліджуваний сигнал надходить на дільник напруги 1 (8), а потім на вхідних каскад 2 (9), в якому здійснюється балансування підсилювача та відгалуження сигналу на вхід підсилювача синхронізації. За вхідним каскадом розташований керований каскад 3 (10), елементами якого здійснюється регулювання посилення тракту та вертикальне переміщення променя. Крім того, керований каскад може відкриватися або закриватися напругою, що надходить з комутатора 5.

З керованих каскадів обох каналів сигнал надходить на змішувач 6, з виходу якого подається на вихідний каскад 7, який підключений безпосередньо до вертикальних відхиляючі пластини електронно-променевої трубки.

Частина вхідного сигналу, відгалуження з вхідного каскаду па підсилювач синхронізації і посилена останнім, надходить на зрівнювачів / /, службовець для приведення сигналу будь-якої форми до вигляду, прийнятного для синхронізації генератора пилоподібного напруги 12 (ДПН). Напруга розгортки з ДПН надходить на вихідний каскад горизонтального відхилення 13. Цей же каскад може бути підключений і до підсилювача горизонтального відхилення 15. З генератора розгортки імпульси, відповідні за часом зворотного ходу променя, подаються на вузол гасіння зворотного ходу 14 і на комутатор, який по черзі закриває в відкриває керовані каскади кожного каналу, подаючи таким чином два досліджуваних напруги на загальний вихідний каскад.

Розглянемо окремі вузли осцилографа.


Частотно-компенсований вхідний дільник (Рис. 2) має коефіцієнти розподілу від 1: 1 до 1: 2000 при постійному вхідному опорі 500 кОм (з урахуванням вхідного опору вхідного підсилювача, рівного 510 кОм). Конденсатори С1-З20 підбирають при налагодженні за найменшим спотворення прямокутних імпульсів. Конденсатори С21-С31 вирівнюють величину вхідний ємності на піддіапазонах.

Принципова схема вхідного каскаду наведена на рис. 3.

Сигнал через елементи захисту від великого вхідного нанряженія R4, Д3, Д4 надходить на істоковий повторювач (транзистор Т1), а потім на емітерний повторювач на транзисторі Т4 На вхід емітерний повторювача на транзисторі ТЗ з резистора R6 подається балансує напруга. З емітерний повторювача на транзисторі Т2 вхідний сигнал відгалужується (висновок 4) на підсилювач синхронізації.


Керований каскад (рис. 4) виконаний на транзисторах T1-Т4 по симетричною схемою. Змінними резисторами R7 і R8, включеними між емітером транзисторів T1 і Т2, здійснюється плавне регулювання посилення (R7) і калібрування підсилення (R8). Резистори R5 і R6 компенсують різницю в залежності напруги Uеб транзисторів від струму емітера (щоб у підсумку усунути вертикальне переміщення зображення при зміні коефіцієнта посилення каскаду). Резистори R5 і R6 підбирають при налагодженні.

Емітерний повторювачі на транзисторах ТЗ і Т4 служать для узгодження керованого каскаду з вихідними ланцюгами змішувача. На вивід 4 з комутатора подається керуюче напруга. Позитивне зміщення (+8 В), що надходить з комутатора, закриває діоди. Якщо його немає, діоди відкриваються і блокують входи емітерний повторювачів. Змінний резистор R13 служить для вертикального переміщення зображення за рахунок штучної розбалансування каскаду в ту або іншу сторону. Частотну характеристику каскаду коригують конденсатором С1.

На рис. 5 наведена принципова схема змішувача. З виходу керованих каскадів обох каналів сигнали надходять на входи змішувача (висновки 1-4). Змішувач побудований за симетричною схемою від входу до виходу. Навантаженням транзисторів Т1 і ТЗ є резистор R8, а транзисторів Т2 і Т4 – резистор R9. На транзисторах Т5 і Т6, включених зі схемою емітерний повторювачів, зібрані розділові каскади. Підлаштування резисторами R1 і R6 при налагодженні встановлюють необхідне посилення в кожному каналі. Конденсатори С / і С2 служать для корекції частотної характеристики змішувача.


Вихідний каскад підсилювача вертикального відхилення (Рис.6) виконаний за симетричною схемою і має гальванічну зв'язок з вертикальними відхиляючі пластини електронно-променевої трубки. Загальна частотна характеристика вертикальних підсилювачів багато в чому залежить від вихідного каскаду. Колекторний струм вихідних транзисторів Т2 і ТЗ для розширення частотного діапазону встановлений досить великим (близько 20 мА), що призводить до значної розсіюваною потужності (Близько 2 Вт па кожному транзисторі). Тим не менше синусоїдальна напруга з частотою 15 МГц розгортається без спотворень лише на ділянці 12 – 15 мм по вертикалі. Це пов'язано з тим, що зі збільшенням розмаху вхідного сигналу частотні властивості транзисторів погіршуються через збільшення часу рекомбінації неосновних носіїв. На частоті 5 МГц максимальний розмір неспотвореного зображення становить 25 мм, а на частоті 2 МГц-50 мм, тобто практично на всьому екрані.

Коефіцієнт посилення каскаду встановлюють резистором R8. а частотну характеристику коригують конденсатором СЗ і котушками LI-L4. Особливо великий вплив на характеристику надають котушки L1 і L4, розв'язуються колектори вихідних транзисторів від вхідних ємності відхиляючих пластин. Емітерний повторювачі на транзисторах Т1 і Т4 розв'язують

вихідні транзистори від попередніх каскадів і дозволяють додатково коригувати частотну характеристику ланцюжками R2C2 і R10C4.

Стабілітрон Д1 підбирається на напругу 22-24 В і служить для захисту джерела -20 В і ланцюгів осцилографа, пов'язаних з ним, від напруги +200 В при пробої транзисторів Т2 і Т3.

Принципова схема комутатора наведено па рис. 7. На транзисторах ТЗ і Т4 зібраний швидкодіючий тригер з рахунковим входом (висновок 1), на який надходять імпульси з ДПН. За входів 7 і 8 тригер штучно переводиться в одне з двох положень (при роботі будь-якого каналу). Колектори транзисторів ТЗ і Т4 підключені до ключових каскадам Т1 і Т2. З висновків 3 і 4 напруга поступає на керовані каскади. Підлаштування резистором R1 встановлюють поріг спрацьовування тригера.

Підсилювач синхронізації (Рис. 8) виконаний па транзисторах TI-ТЗ. Підлаштування резистором R4 встановлюється необхідний коефіцієнт посилення (близько 10-20).

На рис. 9 приведена принципова схема вирівнювача. Частина досліджуваного сигналу, посилена підсилювачем синхронізації, надходить на вхід 1 вирівнювача, де обмежується доданими обмежувачем Д1, Д2 і через контакти перемикача ВЗ (на мал. 9 не показаний; див. рис. 17) в залежності від полярності фронту надходить на вхід 5 (позитивний фронт) або 6 (негативний фронт). В обох випадках па виведення 9 утворюється позитивний стрибок напруги, необхідну для синхронізації ДПН. Змінним резистором R16 (див. схему на рис. 17) змінюється рівень запуску ДПН.

Генератор пилоподібного напруги (Рис. 10) працює таким чином. При появі на вході 1 позитивного перепаду напруги з вирівнювача негативний стрибок напруги на колекторі транзистора TI перекидає тригер (транзистори Т6, Т7). Негативний перепад на колекторі транзистора Т7 через емітерний повторювач Т9 викликає позитивний перепад на колекторі транзистора Т10. Діод Д7 закривається, і починається заряд одного з перемикаються конденсаторів, підключених до висновку 5. Заряд здійснюється від джерела +200 В. Процес зарядки лінеарізіруется за допомогою стабілітрон ДЗ і емітерний повторювачів Т11 і Т12. Коли лінійно зростаюче напруга на емітер транзистора Т12 досягне певного значення, відкривається електронний ключ на транзисторі T8 і негативним перепадом на колекторі повертає до свого попереднього стану тригер Т6, Т7. Позитивний перепад на колекторі транзистора T7 через емітерний повторювач Т9 викликає негативний перепад на колекторі транзистора Т10. Діод Д7 відкривається, і времязадающій конденсатор розрядиться. З появою чергового позитивного перепаду на вході 1 описаний процес повторюється. Так здійснюється робота ДПН у режим очікування.

Для роботи ДПН в автоколебательном режимі змінним резистором R16 (див. рис. 17) на вході I ДПН встановлюють постійне позитивне напруга, і процес формування лінійно зростаючого напруги протікає так само, як у режим очікування. Для полдержанія режиму автоколивань необхідно внести невелику затримку між закінченням одного процесу наростання напруги та початком наступного. Це здійснюється можна перемикати конденсаторами затримки (висновок 3). Вони деформують імпульс, що подається з колектора транзистора Т6 через транзистори 75, Т4, ТЗ на транзистор Т2, який періодично закриває транзистор Т1 на час заряду конденсатора затримки через змінний резистор R14 (див. рис. 17). Цей резистор використовується як регулятор стабільності зображення (чіткості).

Принципова схема вихідного каскаду "X" наведено на рис. 11. Вихідні транзистори Т2 і Г.7 включені за двотактної схемою з емітерний зв'язком. Через транзистор Т1 на базу транзистора Т2 надходить Пікоподібне напругу з ДПН, а па базу транзистора ТЗ з змінного резистора R7 напруга, яка компенсує постійну складову пилоподібного напруги, тобто регулятор використовується для зсуву лінії розгортки але горизонтальної осі. Резистором R4 встановлюється необхідний коефіцієнт посилення каскаду, а конденсатором С1 коригується частотна характеристика.

На рис. 12 наведена схема підсилювача "X" і вузла гасіння. Підсилювач використовується для подачі на горизонтальні пластини напруги від зовнішніх джерел. На вході його варто еміттерпин повторювач на транзисторі Т1. Діоди Д2 і ДЗ захищають транзистор від перевантажень. Резистором R8 підбирають необхідну посилення. Посилений сигнал після конденсатора С4 змішується з постійною напругою, що знімається з движка подстроечногорезістора R10. Регулюванням останнього промінь встановлюють при налагодженні в середині екрана електронно-променевої трубки.

Вузол гасіння містить емітерний повторювач (транзистор ТЗ) і інвертор (транзистор Т4). З останнього імпульс негативної полярності поступає на модулятор трубки під час проміжку між прямими ходами променя.


Схема живлення електронно-променевої трубки показана на рис. 13. Резистором R1 у деяких межах можна регулювати чутливість трубки. Чутливість трубки збільшується за рахунок зменшення яскравості і погіршення фокусування променя.


Два стабілізованих низьковольтних джерела (Рис. 14) +12 В, -20 У зібрані за однаковими схемами з деякою різницею в номіналах окремих деталей (див. табл. 1). Джерела захищені від перевантажень і коротких замикань. Діоди Д10, Д11 є елементами температурної компенсації.

Таблиця I

Uвих, В Д9 С1, C2 C3

R1, кОм

R3, кОм R6, кОм R7 R9, кОм R10, кОм
12 Д808 20,0 Х50В 500,0 х25 У 1,5 4,7 1.5 510 Ом 2,4 2
20 Д813 10,0 Х90В 200,0 Х50В 3,6 7,5 2,2 4,3 кОм 7,5 3,3

Принципова схема джерела високих напруг наведена на рис. 15.

В якості калібратора напруги (Рис. 16) використано мультівібратор з поліпшеною формою напруги. Резистором R3 встановлюють розмах коливань 1 В. Резистор R2 служить для симетричного розташування імпульсної напруги (меандр з частотою 10 кГц) щодо нульової лінії напруги.

На рис. 17 і 18 дані схеми з'єднання окремих вузлів осцилографа між собою.

Дані трансформатора харчування наведено в табл. 2. Магнітопроводи тороїдальний МТ-30, зовнішній діаметр 70 мм, внутрішній 42 мм, висота 30 мм.

Таблиця 2

Обмотка Напруга, В Число витків Провід
I 220 1670 ПЕВ-2 0,27
II 25 190 ПЕЛШО 0,35
III 15 115 ПЕЛШО 0,35
IV 6,5 50 ПЕЛШО 0,44
V 700 5300 ПЕЛШО 0,06
VI 220 1670 ПЕЛШО 0,2
VII 10 77 ПЕЛШО 0,1

Перемикач В1 служить для зміни полярності зображення. Перемикачем В2 вибирають роду роботи, в положенні "I" працює тільки перший канал, в положенні "II" – тільки другий канал, в положенні "I + II / I" працюють обидва канали з синхронізацією від першого каналу, в положенні "I + II / III" працюють обидва канали з синхронізацією від другого каналу. Перемикачем ВЗ вибирають полярність фронту (наростаючий або спадаючий) для запуску розгортки. Перемикачем В4 роблять перехід з внутрішньої синхронізації на зовнішню.

Напруга зовнішньої синхронізації підлоги на гніздо Гн7 (низький рівень, менше 10 В) або на Гн6. (Високий рівень, більше 10 В). З гнізда Гн9 на вхід зовнішньої синхронізації може бути подано змінна напругу з частотою живильної мережі. Лампами Л1 і Л2 може бути підсвічена калібрувальна сітка, що знаходиться між екраном трубки і темно-зеленим світлофільтром. Лампа ЛЗ сигнальний.

Конструкція осцилографа. Осцилограф змонтований на металевому шасі, скріпленому з передньою панеллю. Шасі виконано з дюралюмінію (передня панель 5 мм, бічні стінки 3 мм, задня стінка 2 мм). Всі перегородки всередині шасі зроблені з м'якої сталі товщиною 0,8 мм. Шасі засувається в кожух з дюралюмінію товщиною 2 мм.

Блоки розташовані у відсіках шасі наступним чином (рис. 19). За перегородкою КЛМН знаходяться: силовий трансформатор, стабілізатори, випрямлячі, пристрій харчування трубки. Сама трубка укладена в екран, виточений з м'якої сталі і потім відпаленого. Екран розміщується між площинами АБПО і КЛРС. Об'єм, що залишився шасі розділений навпіл горизонтальною перегородкою ТУФХ. Над нею змонтована частина схеми осцилографа, що відноситься до розгортці. Всі органи управління цією часті схеми винесені на передню панель в площині ТПВХ. Під перегородкою обсяг розділений навпіл вертикальною продолиной перегородкою ЦЧШЯ. В обох половинах симетрично розташовані монтажні плати обох каналів, а глибше – плати інших вузлів.

Вихідний каскад "X" розташований біля трубки під площиною БЛРП. Кінцеві транзистори укріплені на радіаторах розміром 60Х45х6 мм. Вихідний каскад "Y" розташований також біля трубки над площиною аксо. Кінцеві транзистори встановлені на загальному радіаторі з дюралюмінію, прикріпленому до бічної стінки шасі, що служить Теплоотвод. Від бруска транзистори ізольовані прокладками з теплопровідні кераміки.

Передня стінка шасі закрита фальшпанелио з дюралюмінію товщиною 0,5 мм, на якій фотоспособом нанесені написи і позначення.