Транзисторні Осцилограф

А. Балабе

Транзисторний осцилограф призначений для спостереження за формою сигналів у діапазоні частот від постійного струму до 3 МГц і дослідження їх.

Прилад має наступні параметри. Смуга пропускання підсилювача вертикального відхилення 0-3 МГц при нерівномірності частотної характеристики 3 дБ, смуга пропускання підсилювача горизонтального відхилення 0-2 МГц при тій же нерівномірності.

Вхідна ємність підсилювача вертикального відхилення 15 пФ, вхідний опір 1 МОм (з виносним пробників). Максимальна амплітуда вхідної напруги 120 В з виносним дільником 300 В. Робоча частина екрану 50х30 мм (10 ділень по горизонталі і 6 по вертикалі). Чутливість підсилювача вертикального відхилення 2 мВ / мм – 4 В / мм, а підсилювача горизонтального відхилення 0,2 В / мм.

Генератор розгортки може працювати в двох режимах – що чекає і автоколебательном. Діапазон тривалостей розгортки 50 мс/дел-0, 5 мкс / справ розбитий па II піддіапазонів. У осцилографі є можливість п'ятикратного амплітудного розтягування центральної ділянки зображення розгортки, при цьому досягається тривалість розгортки до 0,1 мкс / справ. Точність вимірювання амплітуди і тривалості досліджуваних сигналів не гірше ±15%.

Синхронізація розгортки тільки внутрішня, стійко працює в діапазоні частот до 5 МГц при синусоїдальній сигналі.

Харчується прилад від мережі змінного струму напругою 220 В. Споживана потужність не перевищує 40 В • А. Час

прогріву осцилографа 15 хв.

Конструктивно прилад виконаний у вигляді двох блоків: власне осцилографа і блоку живлення. Габарити осцилографа 240Х210Х110 мм, блоку харчування 220Х130Х90 мм; загальна маса близько 8 кг.

Осцилограф складається з вхідного аттенюатора, підсилювача вертикального відхилення, каналу синхронізації, генератора розгортки, каскаду бланкірующіх імпульсів, підсилювача горизонтального відхилення і блоку харчування.

Канал вертикального відхилення променя. Досліджуваний сигнал через вхідний гніздо Ш1, конденсатор С1 (при закритому вході осцилографа) або контакти перемикача В1 (при відкритому вході) надходить на вхідний аттенюатор (рис. 1).

Вхідний аттенюатор (резистори R1-R7 і конденсатори С2-С9) являє собою частотно-компенсований дільник напруги, який забезпечує поділ вхідного сигналу в 2. 10 травня 1920 50 100, 200, 500, 1000, 2000 разів або не змінює його зовсім Виносний дільник має коефіцієнт ділення 1: 10. Резистори аттенюатора вибрані так, що вхідний опір осцилографа не залежить від коефіцієнта розподілу.

З виходу аттенюатора досліджуваний сигнал надходить на вхідний каскад підсилювача вертикального відхилення. Для забезпечення більшого вхідного опору і малої вхідний ємності підсилювача у вхідному каскаді застосований катодний повторювач, виконаний на одній частині тріода Л1.

У ланцюг керуючої сітки лампи включена ланцюжок R14C15, яка при перевантаженнях обмежує сітковий струм і створює додаткове зміщення, що охороняє лампу від пошкодження.

Підсилювач вертикального відхилення виконаний за схемою підсилювача постійного струму. Для зменшення дрейфу нуля обрана симетрична балансні схема. Вхідний каскад другого плеча представляє собою також катодний повторювач. Змінним резистором R15 виробляють балансування підсилювача вертикального відхилення.

Емітерний повторювачі на транзисторах Т1, T2 служать для

узгодження катодних повторювачів з каскадом на транзисторах Т3, Т4 Діод Д1 запобігає виходу з ладу транзистора T1 при великих вхідних позитивних напругах. При великих негативних напругах на вході закривається лампа Л1.

Каскад на транзисторах ТЗ, Т4 виконаний за схемою з фазоінверсной емітерний зв'язком. Резистором R30 плавно регулюють посилення каскаду. Резистором R31 калібрують посилення в процесі налагодження приладу. Конденсатор С18 в ланцюзі емітерів транзисторів ТЗ, Т4 усуває залежність смуги пропускання від опорів резисторів R30 і R31.

Для поліпшення частотної характеристики підсилювача між фазоінвертором і наступним підсилювальним каскадом включені емітерний повторювачі на транзисторах Т5, Т6. Другий підсилювальний каскад на транзисторах Т7, Т8 виконаний за двотактної схемою.

Для корекції частотної характеристики в області високих і середніх частот використана негативна зворотній зв'язок (резистори R39, R40 і конденсатори З20, C21).

З емітера транзистора Т9 статі сигнал у канал синхронізації.

Вихідний каскад підсилювача вертикального відхилення виконаний на транзисторах T12. Т13 по фазоінверсной схемою з емітерний зв'язком. Емітерний повторювач (транзистор T11) служить для узгодження каскадів. Поліпшення частотної характеристики каскаду відбувається завдяки негативного зворотного зв'язку через елементи R54-R56, С23-С25. З колекторних навантажень вихідного каскаду (резистори R50. R53) сигнал надходить на вертикально-відхиляючі пластини ЕПТ.

Переміщення зображення на екрані ЕПТ по вертикалі здійснюється шляхом зміни потенціалу на базі транзистора T11

резистором R43.

Канал синхронізації (Рис. 2) виконаний на транзисторах T14-T18.

Вхідний підсилювач на транзисторі Т14, включеному по схемі із загальним емітером, збільшує вхідний опір підсилювача синхронізації. Перемикачем ВЗ вибирають вхід каналу синхронізації (закритий або відкритий).

Підсилювач синхронізації зібраний на транзисторах T15 і T16о. За допомогою перемикача запуску В4 сигнал синхронізації подається або на базу транзистора T15, або на базу Т16. У положенні перемикача "+" Сигнал надходить на базу транзистора Т15 і підсилювач працює без повороту фази сигналу. Розгортка при цьому синхронізується у фазі з досліджуваним сигналом. У положенні "-" сигнал синхронізації надходить на базу транзистора Т 16, і підсилювач змінює фазу сигналу запуску на 180.

Формуючий каскад (транзистор Т17, T18) являє собою тригер Шмітта. Він необхідний для одержання позитивних прямокутних імпульсів з частотою повторення запускаючої сигналу. Рівень спрацювання тригера визначається положенням движка змінного резистора R71. У лівому за схемою положенні перемикача В4 база транзистора Т16, а в правому положенні база транзистора Т15 підключається через резистор R68 до джерела постійної напруги. Змінюючи зміщення на базі одного з цих транзисторів, можна регулювати момент спрацьовування тригера і запуску розгортки.

Генератор розгортки виконаний на транзисторах T19-T21, T23, T25, T26, T29.

На транзисторах Т19, T21 зібраний тригер управління розгорткою. У початковому стані транзистор Т19 закрито, а T21 відкрито.

Позитивні імпульси, що виробляються вузлом синхронізації, диференціюються і запускають тригер управління. При цьому закривається транзистор Т21, підвищується напруга на його колекторі, а отже, на базі і емітером транзистора Т23, що працює в ключовому режимі. При підвищенні потенціалу на емітер транзистора Т23 закривається діод Д5, який виключає шунтуючі дію транзистора Т23, і починається заряд одного з времязадающіх конденсаторів С40-С45. Негативний імпульс для повернення тригера в його початковий стан подається з генератора пилоподібного напруги, коли закінчується робочий хід розгортки.

Генератор пилоподібного напруги включає в себе транзистори Т25, Т26, Т29, времязадающіе елементи R90-R92 і С40-С45.

При закритті діода Д5 починається заряд времязадающего конденсатора від джерела 45 В. Це призводить до збільшення напруги на базі транзистора Т25, а отже, і на базі транзистора Т26. Збільшення потенціалу бази викликає зменшення потенціалу колектора транзистора Т26, яке через емітерний повторювач на транзисторі Т29 і времязадающій конденсатор передається на базу транзистора Т26. Завдяки наявності такого зв'язку напруга на базі Т26 підтримується постійним і струм через времязадающіе резистори залишається постійним, тому конденсатор заряджається з постійною швидкістю. Відхилення від лінійного зміни напруги на колекторі транзистора Т26 і на емітер транзистора Т29 викличе зміну базового напруги транзистора Т26, яка змінить колекторне напруга на величину, що компенсує виниклу нелінійність.

Времязадающіе конденсатор і резистор вибираються перемикачем 55. Змінним резистором R90 плавно регулюють швидкість розгортки. У крайньому правому за схемою положенні движка резистора розгортка калібрувати по тривалості. Резистором R99 регулюють лінійність розгорнення на нижніх діапазонах.

Для повернення тригера управління розгорткою в початковий стан на базу транзистора Т20 подають негативне напруга пілообразной форми з частини навантаження емітерний повторювача на транзисторі Т29. Величину напруги регулюють резистором R110, змінюючи амплітуду пилоподібного напруги, що виробляється генератором.

Пристрій блокування складається з емітерний повторювача на транзисторі Т20, навантаженням якого є резистор R83, зашунтірованний одним з конденсаторів С34-С38. Під час прямого ходу один з них заряджається пилоподібним напругою. На початку зворотного ходу розгортки конденсатор починає розряджатися через резистор R83. Постійна часу цього ланцюга вибирається такою, щоб забезпечити протягом зворотного ходу розгортки і часу відновлення такий потенціал па базі транзистора Т19, при якому він буде закритий і імпульси синхронізації не зможуть переключити тригер управління розгорткою до тих пір, поки конденсатор не розрядиться до напруги, що визначається положенням движка змінного резистора R78. При цьому вплив пристрої блокування усувається і тригер повертається в початковий стан, в якому його можна запустити синхронізуючими імпульсами або постійною напругою.

Каскад гасять імпульсів (транзистори Т22, Т24) призначений для замикання променя під час зворотного ходу розгортки. Вхід каскаду з'єднаний з тригером управління розгорткою. З колектора транзистора Т24 через розділовий конденсатор С26 гасящій імпульс подається на модулятор Кінескопні, забезпечуючи замикання променя ЕПТ під час зворотного ходу розгортки і підсвіти під час прямого ходу.

У осцилографі застосована електронно-променева трубка 7Л055І, що дозволило отримати малі габарити осцилографа при досить прийнятних розмірах екрану. Робочі режими Кінескопні в порівнянні з паспортними занижені. Це дозволило отримати більш високу чутливість, фокусування та яскравість зображення на екрані при цьому залишилися цілком задовільними.

Харчування Кінескопні здійснюється від двох симетричних джерел +800 і -800 В. Напруга па електроди ЕПТ знімається з дільника R60-R64 (див. рис. 1). Резистор R61 служить для фокусування променя. Резистором R64 регулюють яскравість зображення. Змінний резистор R64 знаходиться під високим потенціалом щодо корпусу (-800 В). Для запобігання пробою ізоляції він встановлений на ізолюючу кронштейні, а вісь управління ізольована від ручки управління ізоляційною насадкою.

Для усунення астигматизму резистором R59 встановлюють потенціал на другому аноді Кінескопні, близьким до потенціалу на відхиляючих пластинах.

Підсилювач горизонтального відхилення (Див. рис. 2) складається з двох емітерний повторювачів на транзисторах Т27, Т28 і фазоінверсного підсилювального каскаду з емітерний зв'язком на транзисторах ТЗО, Т31.

За допомогою перемикача В6 негативне Пікоподібне напруга з виходу генератора розгортки подають через частотно-компенсований дільник на емітерний повторювач Т27 підсилювача горизонтального відхилення.

Луч по горизонталі переміщують резистором R115, напругу з якого подається на емітерний повторювач (транзистор Т28). Чутливість підсилювача горизонтального відхилення встановлюють резистором R127.

У лівому за схемою положенні перемикача В6 емітерний повторювач підключається до гнізда Ш2 "Вхід X". У правому положенні перемикача резистор R127 відключається контактами реле Р1 і посилення визначається резисторами R124 і R126.

Підсилювач конструктивно виконаний на друкованій платі розміром 90х75 мм. Транзистори Т30, Т31 обов'язково забезпечуються Теплоотвод.

Блок живлення (Рис. 3) складається з силового трансформатора ТР1, випрямляча з фільтром, стабілізатора 12 В, перетворювача напруги з задає генератором і восьми випрямлячів з фільтрами.

Випрямляч стабілізатора зібраний по бруківці схемою, Як діодів Д35-Д36 використані колекторні переходи транзисторів типу П214, що дозволило при струмі навантаження 2-2,5 Л отримати достатньо малі габарити випрямляча.

Стабілізатор виконаний на транзисторах Т5-Т8 і забезпечує на виході напруга 12 В при струмі навантаження 2-2,5 А. Транзистор Т7 встановлений на радіаторі. Його вихідна напруга змінюють резистором R12.

Перетворювач зібраний за схемою з задає генератором, що дозволило отримати більший ККД перетворювача в порівнянні з аналогічними перетворювачами, але виконаними за схемами з самозбудженням. Запросах генератор зібраний на транзисторах Т1, Т2 і трансформаторі ТР2. Запросах генератор забезпечує розгойдування транзисторів ТЗ, Т4, що працюють у режимі посилення потужності. Робоча частота перетворювача близько 2 кГц, форма вихідної напруги прямокутна.

Напруги з вторинних обмоток трансформатора ТРЗ випрямляються і фільтруються. Високовольтний випрямляч ± 800 В зібраний за схемою подвоєння напруги, інші випрямлячі – по бруківці схемою.

У блоці живлення застосовується дещо незвичний спосіб включення, що дозволяє включати блок безпосередньо з передньої панелі осцилографа, але в той же час виключає подачу змінних напружень в осцилограф після включення. Для цієї мети служать реле Р1-РЗ і діоди Д1-ДЗ. У початковий момент контакти реле Р2, РЗ замкнуті. При замиканні контактів вимикача в осцилографі реле Р1 спрацьовує і Пола напруга на трансформатор ТР1, випрямляч і стабілізатор. При цьому спрацьовують реле Р2, РЗ і одночасно відкривається діод ДЗ і блокує харчування реле Р1. Контакти P2 / 1 і РЗ / 1 розмикаються, і на реле Р1 через діод ДЗ статі напругу зі стабілізатора. Контакти вимикача при цьому виявляються відключеними від мережі, і по них протікає постійний струм.

Вентилятор Ml служить для охолодження блока живлення. Елементи ДР1, Др2, С4 і С5 усувають перешкоди, що виникають від іскріння щіток електродвигуна.

Конструкція і деталі. Осцилограф змонтований на шасі розміром 210х200Х100 мм, яке виготовлено з листового алюмінієвого сплаву товщиною 2,5 мм. На задній стінці встановлений роз'єм для підключення кабелю блока живлення. На передній панелі розміщені всі органи управління осцилографом і закріплений екран з ЕПТ.

Екран виконаний за формою Кінескопні з листової жерсті товщиною 0,5 мм і пропаяти. Внутрішня поверхня екрана обклеєна тонким поролоном (товщиною 3 мм). У широкій частині екрана є отвір для забезпечення доступу до висновку третього анода ЕПТ.

Передня панель закрита Фальшпанель з гравіруванням і тубусом прямокутної форми. Тубус дещо більше, ніж робоча частина екрану ЕПТ. Фальшпанель і тубус виготовлені з тонкого листового алюмінієвого сплаву і склеєні епоксидної смолою. Внутрішня поверхня тубуса пофарбована чорною нітроемаллю.

Між панеллю і Фальшпанель розміщені оргскло, що закриває екран ЕПТ, і лампа підсвітки (СМ-36 зі знятим цоколем).

По обидві сторони Кінескопні змонтовані канали вертикального і горизонтального відхилення.

У осцилографі використані резистори типу МЛТ, СП1 або СППIII, електролітичні конденсатори К50-6, ЦЕ (конденсатор С58-К50-7), тумблери МТ-1, МТ-3.

У аттенюатор використані керамічні конденсатори КТ-1, КПК-М, в генераторі розгортки-паперові конденсатори з допуском ± 10%. Решта конденсатори типу КЛС, КМ.

Конструктивно вхідний аттенюатор оформлений у вигляді окремого вузла на перемикачі В2.

У аттенюатор застосований малогабаритний галетним перемикач типу ПГМ-11П4Н, перероблений таким чином:

між кожною платою перемикача поміщений екран з лудженої мідної фольги товщиною 0,3-0,5 мм. У екранах попередньо виконані отвори для монтажу межплатних з'єднань. Всі елементи аттенюатора розпаяні між екранами і на висновках перемикача. Зібраний таким чином аттенюатор полягає в екран з міді. Така конструкція забезпечує хорошу екранівку і виключає можливість передачі сигналу з першої плати на останню за рахунок паразитних наведень.

Для забезпечення нормального теплового режиму транзистори Т12, Т13 забезпечені радіаторами, встановленими безпосередньо на платі підсилювача вертикального відхилення.

Трансформатор ТР1 в блоці живлення-від радіоприймача "Стріла" (використовується тільки мережева обмотка; вторинну намотують проводом ПЕВ 1, 2).

Трансформатор ТР2 намотаний на кільцевому пермалоєвих сердечнику ОЛ-10/16-4 (матеріал 50ПП). Обмотка 1-2-3 містить 84 +84 витка проводу ПЕЛШО.0, 12; обмотка 4-5-6-15 +15 витків дроту ПЕЛШО 0,35, обмотка 7-5-9-4 +4 витка такого ж дроту.

Трансформатор ТРЗ виконаний на кільцевому пермалоєвих сердечнику ОЛ-25/40-10 (матеріал 50НП). Його намотувальні дані наведені в таблиці.

Обмотка Число Пітка Провід
1 – 2 24 ПЕВ-2 1,0
2 – 3 24 ПЕВ-2 1,0
4 – 5 1600 ПЕЛШО 0,1
6 – 7 400 ПЕЛШО 0, l6
8 – 9 12,5 ПЕЛШО 0,67
10 – 11 12,5 ПЕЛШО 0,47
12 – 13 90 ПЕЛШО 0,2
14 – 15 90 ПЕЛШО 0,2
16 – 17 20 ПЕЛШО 0,2
18 – 19 20 ПЕЛШО 0,12

Обмотки 1-2 і 2-3 намотують в останню чергу і, збільшуючи або зменшуючи кількість витків в обмотці 1-2 підбирають номінальні напруги на виході випрямлячів перетворювача при номінальних навантаженнях. При намотуванні високовольтної обмотки необхідно звернути увагу на надійність та якість ізоляції шарів; між шарами необхідно прокласти шар Лакотканини.

Налагодження приладу починають з блоку живлення. Відключивши попередньо ланцюга живлення перетворювача, перевіряють роботу стабілізатора на еквіваленті навантаження, встановлюють напруга – 12 В.

Потім необхідно підключити до блоку живлення еквіваленти навантажень (робота блоку живлення на холостому ходу може привести до пробою високовольтної обмотки). Після цього підключають харчування до перетворювача, перевіряють запуск і стійку роботу генератора, що задає і підсилювача потужності.

Підбираючи резистори в RC фільтрах і змінюючи в невеликих межах вихідна напруга стабілізатора, на еквівалентах навантажень встановлюють номінальні напруги.

Потім підключають роз'єм живлення до осцилографа. Правильно зібраний прилад зазвичай починає працювати відразу. Завдання налагодження зводиться до досягнення необхідних параметрів.

При налагодженні бажано скористатися осцилографом з аналогічними параметрами і генератором сигналів або звуковим генератором.

Спочатку перевіряють режими роботи Кінескопні, межі регулювань яскравості та фокусування променя. Якщо вони недостатні, то, підбираючи резистори дільника, домагаються нормальної фокусування і яскравості променя ЕПТ.

Потім, переключивши тумблер В6 у положення "Підсилювач", вимірюють напруги на колекторах транзисторів Т30, Т31 вони повинні бути приблизно рівні половині напруги живлення (+100 В). Обертаючи вісь резистора R115, перевіряють зміщення. променя по горизонталі. При перемиканні тумблера В6 у положення "Розгортка" промінь повинен зміститися до початку екрану, точку зміщення можна підлаштувати підбором резистора R117.

Генератор розгортки зазвичай починає працювати відразу. Ручками "Рівень" і "Стабільність" добиваються безперервної розгортки. Підлаштування резистором R110 встановлюють середнє значення амплітуди напруги генератора розгортки. Потім, подавши на вхід каналу вертикального відхилення сигнал з генератора, перевіряють роботу каналу та роботу вузла синхронізації і генератора розгортки в режимі синхронізації. Ручками "Рівень" і "Стабільність" добиваються стійкої синхронізації, резистором R110 встановлюють максимальний розмір розгортки при збереженні стійкої синхронізації. Подаючи з генератора сигнали з відомими часовими параметрами, вимірюють ці параметри по сітці осцилографа (ручка "Тривалість плавно" повинна бути встановлена в крайнє праве положення). Резисторами R124 і R126 при різних положеннях тумблера В7 домагаються відповідності виміряних параметрів істинним. У разі, якщо на якому-небудь піддіапазоні спостерігаються великі відхилення, необхідно підібрати конденсатори С40 С45.

Для налаштування чутливості підсилювача вертикального відхилення необхідно подати на вхід підсилювача калібрований сигнал амплітудою 10 мВ, ручку "Чутливість" встановити в крайнє праве положення і резистором R31 домогтися відхилення променя на поділ шкали екрану.

Аттенюатор налаштовують, подаючи з калібратора осцилографа напругу прямокутної форми з досить крутими фронтами, але без викидів. Встановлюючи ручку аттенюатора в різні положення і підлаштовуючи Конденсатори підлаштування, добиваються на екрані ЕПТ зображення напруги прямокутної форми, близької до ідеальної – без викидів і без завалів переднього фронту.