МАЛОГАБАРИТНА Осцилограф

А. Кузнєцов

Осцилограф, принципова схема якого показана на рис. 1, служить для візуального спостереження електричних сигналів в різній радіоелектронної апаратури, виконаної на транзисторах і мікросхемах. Прилад порівняно простий по конструкції, містить невелику кількість елементів і володіє наступними технічними характеристиками:

– Смуга пропускання підсилювачів вертикального і горизонтального відхилення променя від 10 Гц до 5 МГц;

– Чутливість підсилювачів "X" та "У" порядку 200 мм / У еф;

– Вхідний опір 1 МОм;

– Нерівномірність частотної характеристики обох каналів не гірше ± 2 дБ в діапазоні частот від 50 Гц до 3 МГц;

– Розгортка – безперервна і чекають;

– Діапазон частот безперервної розгортки від 20 Гц до 200 кГц розбитий на 5 піддіапазонів;

– Споживаний струм не більше 1,5 А;

габарити приладу 160 X 80 X 160 мм.

Осцилограф забезпечений калібраторів амплітуди, наявність якого дозволяє вимірювати величину напружень з точністю до 10%. Харчується прилад від акумулятора напругою 12 В. Для збільшення чутливості електроннопроменевої трубки напруга живлення другого анода кілька знижено при збереженні задовільною фокусування.

Основними вузлами осцилографа є: підсилювачі вертикального і горизонтального відхилення променя, формувач імпульсів синхронізації, генератор розгортки, підсилювач гасіння зворотного ходу променя і індикатор. Так як підсилювачі відхилення променя ідентичні, тут буде розглянуто тільки один з них.

Зі входу "У" досліджуваний сигнал через розділовий конденсатор С1 надходить на регулятор підсилення – резистор R1 і далі через резистор R2, шунтувати конденсатором С2, на вхід катодного повторювача, зібраного на половині лампи Л1. Катодний повторювач необхідний для отримання великої вхідного опору і малої вхідний ємності підсилювача. Ланцюжок R2C2 обмежує сітковий струм лампи при перевантаженнях. Діод Д1 запобігає виходу з ладу транзистора 77 балансного підсилювача при подачі на вхід підсилювача великих позитивних напруг. Діод Д1 замкнений напругою +6,3 В, що надходить з ланцюгів живлення сяють лампи Л1. При напрузі понад + 6,3 В діод відкривається і напруга на базі T1 не може бути більше вказаної величини. Захистом від попадання на базу транзистора T1 великих від'ємних напружень служить лампа Л1, яка закривається при появі на її сітці великого негативного потенціалу.

Балансний підсилювач, виконаний на транзисторах T1 і T2, сімметрірует і посилює напругу, знімається з навантаження катодного повторювача. Загальною емітерний навантаженням підсилювача є резистор R7. Для підйому посилення в області верхніх частот у колекторних ланцюг транзистора Т2 включена котушка індуктивності L1 (10 мкГн). Ланцюги R3C4 і R5 R6 С5 служать для корекції характеристики підсилювача на низьких частотах. Стабільність каскаду, зібраного за схемою емітерний повторювача на транзисторі ТЗ, забезпечується негативним зворотним зв'язком, що подається з емітера ТЗ на базу Т2 через резистор R9.

Вихідний каскад підсилювача вертикального відхилення променя виконаний за видозміненої каскадної схемою "загальний емітер – спільна база" на транзисторах Т4 і 75. Включення вихідного транзистора по схемі із загальною базою дозволило значно знизити вимоги до параметрів транзистора, зокрема, до граничного напруження між емітером і колектором і посилення по струму. Відсутність посилення по струму в вихідному каскаді повністю компенсується посиленням попереднього каскаду, включеного за схемою з загальним емітером (T5), який може бути низьковольтним. (Напруга між емітером Т4 і загальною шиною не перевищує 15 В). Всі транзистори пов'язані між собою безпосередньо, що дозволило спростити конструкцію і розширити смугу частот, що пропускаються підсилювачем. Для корекції частотної характеристики вихідного каскаду в колекторної ланцюга транзистора Т4 включена котушка індуктивності L2 (35 мкГн), а в емітерний ланцюга 75 є елементи R13, R14, С7, С8.

Формувач імпульсів синхронізації зібраний на транзисторах T7, Т8 і Т9 і служить для перетворення досліджуваних сигналів (при внутрішній синхронізації) в короткі позитивні імпульси для жорсткої синхронізації генератора розгортки. Сигнали на вхід формувача надсилаються з підсилювача вертикального відхилення променя через резистор R15, або з гнізда ГЗ (при зовнішньої синхронізації). Вибір джерела синхронізації здійснюється за допомогою перемикача В1. На транзисторі T7 зібраний підсилювач-обмежувач, а на транзисторах T5 і Т9 – диференціальний підсилювач. Рівень синхронізуючого сигналу встановлюється потенціометром R21. Діод Д2 служить для звуження динамічного діапазону і охороняє транзистор T7 від перевантаження.

Залежно від полярності вхідних сигналів імпульси синхронізації можуть зніматися або з колектора транзистора Т8, або з колектора T9. Полярність імпульсів синхронізації вибирається перемикачем В2. При цьому, як у тому, так і в іншому випадку, сигнал, що поступає на вхід генератора розгортки, зберігає свою полярність.

Генератор розгортки зібраний на транзисторах Т10-Т12. Частота проходження імпульсів пилкоподібних може бути змінена від 10 Гц до 200 кГц. Нелінійність прямого ходу розгортки не перевищує 2% у всьому діапазоні. Амплітуда вихідного напруги порядку 4 В. Робота генератора відбувається наступним чином. При подачі напруги живлення транзистор Т10 відкривається, струм, що протікає через резистори R29 і R32, відкриває транзистор T12 Конденсатори С12 і С13 заряджаються через резистор R37. Опір цього резистора вибрано невеликим, щоб час заряду конденсаторів було коротше часу тривалості прямого

ходу розгортки. Коли конденсатори С12 і С13 зарядиться, транзистор Т10 закривається. Залежно від положення перемикача ВЗ в ланцюг емітера Т11 включений один з конденсаторів С16-З20, ємність яких визначає тривалість прямого ходу розгортки. Обраний конденсатор заряджається струмом емітера TJ1. У міру заряду конденсатора струм емітера Т11 зменшується, транзистор закривається.

Синхронізуючий імпульс відкриває транзистор 770. У результаті цього всі напруга живлення падає на його навантаженні R29, і транзистор Т11 утримується в закритому стані. Конденсатор, вибраний перемикачем ВЗ, розряджається через резистори R38, R40; конденсатори С12, С13 перезаряджаються, що призводить до закривання транзистора Т10 і відкриванню транзистора Т11. Каскад на транзисторі T12, з якого знімається Пікоподібне напругу, служить для лінеаризації останнього. Для регулювання лінійності передбачений резистор R32. Режим роботи генератора (автоколебательний або режиму) встановлюється за допомогою змінного резистора R30. Плавне регулювання частоти здійснюється потенціометром R40.

Для гасіння зворотного ходу променя служить підсилювач, зібраний на транзисторі Т6. Короткий позитивний імпульс з колектора транзистора Т11 через ланцюг R36 С14 надходить на базу транзистора Т6, посилюється їм і в негативної полярності подається на модулятор електроннопроменевої трубки через конденсатор С10.

З виходу генератора розгортки Пікоподібне напруга через перемикач В4 надходить на вхід підсилювача горизонтального відхилення променя, який зібраний на другій половині лампи Л1 і транзисторах Т13-Т17.

При вимірі частоти гармонійних коливань шляхом спостереження інтерференційних фігур (фігур Ліссажу) сигнал з виходу еталонного генератора (або іншого джерела) можна подавати безпосередньо на вхід підсилювача горизонтального відхилення променя через гніздо Г2.

Напруги, необхідні для живлення трубки, надходять на її електроди з дільника, утвореного резисторами R58-R65. Регулятором яскравості служить потенціометр R64, фокусування – потенціометр R61. Зсув променя по осях "X" та "У" здійснюється потенціометра R58 і R59.

При модуляції променя по яскравості використовують вхід "Z", в цьому випадку сигнал подається на гнізда Г5 і Г6 (перемичка, що з'єднує їх, прибирається).

Для живлення осцилографа використовується окремий блок, схема якого показана на рис. 2. В блок живлення входять перетворювач напруги, випрямлячі та фільтри. Перетворювач напруги виконаний за симетричною двотактної схемою з самозбудженням і зворотним зв'язком за напругою. Транзистори Т1 і Т2 включені за схемою з загальним емітером. Частота генерації близько 2 кГц, форма імпульсів прямокутна. У деяких межах частоту генерації можна регулювати підбором ємності конденсатора С2. Діод Д1 служить для захисту транзисторів перетворювача при помилковому включенні джерела живлення (акумулятора).

Напруження, що знімаються з вторинної обмотки трансформатора, випрямляються і фільтруються. Всі випрямлячі, крім високовольтного, виконані за однополуперіодной схемою. Випрямляч – 650 В зібраний за схемою потроєння напруги на діодах Д2-Д4 і конденсаторах СЗ-С5. Фільтром служить резистор R5 і конденсатор С18. З обмотки IV знімається змінна напруга 6,3 В. обмотку використовують для живлення двостороннього обмежника на діодах Д11, Д12. Напруга прямокутної форми, знімається з обмежувача, використовується в якості еталонного при калібруванні осцилографа. Амплітуду калібрувального напруги можна змінювати за допомогою резистора R13 в межах від 0 до 10 В.

Трансформатор перетворювача намотаний на тороїдальним сердечнику з пермаллоя марки 50 НП. Зовнішній діаметр тороїда 40 мм, внутрішній 25, висота 14 мм. Намотувальні дані трансформатора Tp1 наведені в таблиці.

Номер обмотки

Номер висновків

Число витків

Марка і діаметр проводу мм

Напруга холостого ходу, В

I

1—2

35

ПЕЛ 0,74

12

2—3

35

ПЕЛ 0,74

12

II

4—5

10

ПЕЛ 0,12

3,5

III

6—7

20

ПЕЛ 0,41

6,5

6—8

32

ПЕЛ 0,41

11

6—9

250

ПЕЛ 0,27

85

6-10

640

ПЕЛ 0,35

210

6—11

800

ПЕЛ 0,12

260

IV

12—13

20

ПЕЛ 0,41

6,5

V

14—15

65

ПЕЛ 0,35

24

У осцилографі застосовані постійні резистори типу МЛТ і ОМЛТ з потужністю розсіювання 0,12 – 0,5 Вт, за винятком резисторів R16 і R52, які мають потужність розсіювання 2 Вт Змінні резистори типу СП і ВПЗ. Електролітичні конденсатори типу ЕМ, ЦЕ, К50-6, К53-1, К50-ЗА, К50-ЗБ; керамічні конденсатори типу КМ-4, КС і К. ЛЗ; металопаперові – МБМ, БМ, КБГ-М2. Коаксіальні роз'єми типу ВР-75; перемикач ВЗ-ПМ типу 5П2Н.

Транзистори для балансних підсилювачів (T7, Т2 і T13, Т14 на рис. 1) і для генераторів перетворювача напруги (77, Т2 на рис. 2) бажано підбирати з однаковими параметрами. Котушки індуктивності LI, L3 і L2, L4 намотані на резистора типу МЛТ-0, 5 опором 100 кОм і містять: перші 30 витків, а другі-100 витків дроту ПЕЛШО 01. Так як заздалегідь неможливо точно врахувати величину паразитних ємностей схеми, число витків коригувальних котушок підбирається при налагодженні приладу.

Більшість елементів осцилографа змонтовано на друкованих платах, виготовлених з фольгованого склотекстоліти марки ФС-1, 5. Шасі приладу має П-подібну форму. Передня і задня панелі скріплені з шасі кутикової кронштейнами. Плати з деталями встановлені вертикально. На лицьовій панелі розташовані основні органи управління: потенціометри регулювання яскравості та фокусу, рівня синхронізації, регулювання посилення і частоти, перемикачі ВЗ, В1 і гнізда Г1, Г2 та ГЗ. Колодка підключення блоку живлення і інші органи управління укріплені на задній панелі осцилографа. Для захисту електроннопроменевої трубки від впливу магнітних полів вона поміщена в сталевий екран.

Загальний вигляд осцилографа і розташування елементів на шасі показані на рис. 3 і 4.

ВРЛ