При подачі постійної напруги на пластини горизонтального відхилення 7 відбувається те ж саме, тільки промінь відхиляється в горизонтальному напрямку Змінюючи напругу і на цих пластинах, що світиться точку можна переміщати по всьому екрану трубки

Рис 89 Пилкоподібна напруга (а) і слід електронного променя на екрані ЕПТ при впливі такої напруги на пластини горизонтального відхилення (б)

Для того щоб на екрані вийшло зображення якого-небудь електричного коливання, промінь необхідно змусити рухатися по екрану одночасно в двох напрямках – горизонтальному і вертикальному, причому у першому з них він повинен переміщатися з постійною швидкістю Для автоматичного переміщення променя по горизонталі на пластини 7 подають лінійно змінюється напруга Цій вимозі задовольняє напруга пилкоподібної форми (рис 89, а) У перший момент це напруга дорівнює нулю, тому що світиться точка знаходиться в центрі екрану трубки Поступово зростаючи до деякого максимального значення Umax і різко спадаючи слідом за цим до нуля, пилкоподібна напруга викликає плавне відхилення променя від центру до краю екрану під час прямого ходу і швидко повертає його до центру під час зворотного ходу Так відбувається розгортка променя по горизонталі Щоб розгорнути зображення світиться лінії на весь екран, на пластини 7 (рис 88) крім пилообразного подають ще і якийсь постійна напруга, • що зміщує початок горизонтальної розгортки до краю екрану (рис 89,6)

Горизонтальна лінія на екрані збережеться доти, поки на пластини вертикального відхилення 6 Чи не буде поданий досліджуваний сигнал Як тільки це відбудеться, пряма лінія розгортки перетвориться на криву, зображає графік зміни досліджуваного сигналу в часі

Однак чутливість електронно-променевих трубок, вимірювана відхиленням променя (в міліметрах) при подачі на відхиляють напруги 1 В, дуже невелика і для більшості трубок становить 0,1 .. 0,5 мм / В Тому, щоб на екрані трубки отримати зображення слабких електричних сигналів (десяті частки вольта і менше), їх до подачі на відхиляють необхідно посилити Таким чином, обовязковими вузлами електронного осцилографа повинні бути підсилювач досліджуваного сигналу і генератор горизонтальної розгортки

Структурна схема осціллогрофа зображена на рис 90 Крім підсилювача сигналу А4 і генератора розгортки G1, він містить: джерело живлення U1, підсилювач горизонтального відхилення АЗ, необхідний для посилення пилкоподібної напруги або сигналу, що подається на «Вхід X» (потрібний режим вибирають перемикачем SА1) вхідний пристрій А2, що дозволяє при необхідності послабити досліджуваний сигнал, що подається на вхід підсилювача вертикального відхилення А4, і вузол синхронізації А1 Останній необхідний для того, щоб зображення досліджуваного сигналу на екрані трубки VL1 було нерухомим і зручним, для спостереження Джерело синхронізації (зовнішній чи досліджуваний сигналом) вибирають перемикачем SA2

Рис 90 Структурна схема електроннопроменевого осцилографа

Перш ніж перейти до опису осцилографа, що входить до складу лабораторії, познайомимося з його найважливішими параметрами Це вхідний опір осцилографа, чутливість і смуга пропускання каналу вертикального відхилення променя і діапазон частот (або тривалостей) розгортки

З вхідним опором ви вже знайомі

Чутливість каналу вертикального відхилення променя, виражена в міліметрах на вольт, показує, на скільки міліметрів по вертикалі відхилиться електронний промінь, якщо на «Вхід Υ» подати напругу 1 В Чутливість каналу вертикального відхилення залежить від коефіцієнта посилення каналу і чутливості відхиляє електронно-променевої трубки

Смуга пропускання – параметр, який визначається частотною характеристикою підсилювача вертикального відхилення По ньому можна судити, сигнали яких частот підсилювач осцилографа здатний підсилювати при заданій нерівномірності амплітудно-частотної характеристики

І, нарешті, діапазон частот (або тривалостей) розгортки показує, якою може бути частота досліджуваних коливань для того, щоб їх було зручно спостерігати на екрані трубки Для отримання на екрані нерухомого зображення досліджуваного періодичного сигналу ставлення його частоти до частоти пилкоподібної напруги розгортки має дорівнювати цілому числу Очевидно, що при рівності частот побачити повністю досліджуваний сигнал неможливо, тому що частина його розгортається при зворотному ході променя Тому найбільш зручно досліджувати форму і вимірювати параметри коливань, якщо їх частота не більше ніж в 2-3 рази перевищує частоту розгортки У цьому випадку на екрані трубки видно одно-два повних коливання і одне неповне Однак на практиці часто буває досить приблизно оцінити форму досліджуваного сигналу, що можна зробити і при більшому числі (наприклад, пяти) одночасно спостережуваних коливань Таким чином, якщо діапазон частот розгортки осцилографа від 2 Гц до 50 кГц, то з його допомогою (якщо дозволяє підсилювач вертикального відхилення) можна досліджувати електричні коливання частотою від 4 Гц до 250 кГц

Описуваний тут осцилограф має наступні параметри Вхідний опір – близько 500 кОм чутливість каналу вертикального відхилення променя – близько 60 мм / В, робочий діапазон частот-від 20 Гц до 100 кГц діапазон частот розгортки – від 10 Гц до 35 кГц (піддіапазони: 10 .. 35, 35 .. 140, 140 .. 800, 800 .. 2000 Гц 2 .. 8 і 8 .. 35 кГц ) Габаритні розміри осцилографа – 200x220X130 мм, маса – близько 5 кг

Принципова схема осцилографа зображена на рис 91 Він складається з ідентичних за схемою підсилювачів вертикального і горизонтального відхилення променя, генератора розгортки, вузла електронно-променевої трубки і джерела живлення

Підсилювач вертикального відхилення променя виконаний на високочастотному пентоді VL1 (6ЖЗП) Досліджуваний сигнал через гніздо XS1 («Вхід Υ») і конденсатор С1 надходить на змінний резистор R1, за допомогою якого здійснюється регулювання посилення каналу З движка цього резистора сигнал надходить на керуючу сітку лампи VL1 Необхідна напруга зсуву на сітці лампи створюється в результаті падіння напруги на резистори R3, включеному в катодну ланцюг лампи З анода лампи посилений сигнал через конденсатор С2 подається на пластини вертикального відхилення променя трубки VL4

Підсилювач горизонтального відхилення променя зібраний на лампі VL2 На вході цього каскаду є перемикач SA1, за допомогою якого він може бути підключений або до гнізда XS2 («Вхід X»), або до виходу генератора розгортки Посилена напруга з анода лампи через конденсатор С6 надходить на пластини горизонтального відхилення променя

Генератор виконаний на подвійному тріоді VL3 і нредставляет собою видозмінений мультивибратор, з катодного звязком Формування пилкоподібної напруги, необхідного для розгортки променя по горизонталі, відбувається таким чином При відкритому лівому (за схемою) тріоді лампи VL3 один з конденсаторів С12-С17 (залежно від положення перемикача SA2) швидко заряджається Ток зарядки, проходячи через резистор R24, створює на ньому падіння напруги, що закриває правий тріод цієї лампи У цьому стані лампа знаходиться доти, поки конденсатор зарядиться повністю Як тільки це відбудеться, правий тріод відкриється, а лівий закриється і конденсатор почне поступово розряджатися через резистори R20, R21 і R24 Коли напруга на конденсаторі зменшиться до певного значення, лівий тріод лампи знову відкриється і весь цикл повториться знову Плавно частоту генерованого пилкоподібної напруги в межах піддіапазонів змінюють змінним резистором R21

Напруга пилкоподібної форми знімається з резисторів R20, R21 і через резистор R5, контакти перемикача SA1, конденсатор С5 надходить на змінний резистор R6, що виконує функції регулятора посилення по горизонталі, а з нього – на сітку лампи VL2 підсилювача горизонтального відхилення променя

Рис 91 Принципова схема простого осцилографа

Напруга синхронізації, необхідне для того, щоб зображення досліджуваного сигналу на екрані трубки було нерухомим, подається на сітку правого тріода лампи VL3 У ланцюзі синхронізації встановлений перемикач SA3, що дозволяє синхронізувати частоту генератора розгортки або досліджуваним сигналом, що надходять з анода лампи VL1 через конденсатор С2 і резистор R11, або зовнішнім сигналом, що подається на гніздо XS3 («Зовнішня синхронізація»)

Раніше говорилося, що при прямому ході пилкоподібної напруги електронний промінь відхиляється від одного краю екрану до іншого, а при зворотному – повертається у вихідне положення Очевидно, що зображення досліджуваного сигналу буде спостерігатися як при прямому, так і при зворотному ході розгортки Це ускладнює роботу з приладом, тому електронний промінь на час зворотного ходу розгортки вимикають (замикають) У описуваному осцилографі це здійснюється позитивними імпульсами, що виникають в катодного ланцюга правого тріода лампи VL3 під час зворотного ходу розгортки Ці імпульси через конденсатор С19 подаються на катод електронно-променевої трубки і гасять електронний промінь на час зарядки конденсаторів С12-С17

Харчується осцилограф від окремого блоку живлення, що складається з мережевого трансформатора Т1, двох випрямлячів і фільтрів, що згладжують пульсації випрямлених напруг Випрямляч для живлення анодно-екранних ланцюгів ламп осцилографа виконаний по мостовій схемі на діодах VD4-VD7 Випрямлена напруга через П-подібний фільтр, що складається з конденсаторів С22, С23 і дроселя L1, подається на осцилограф через контакти 2 і 3 рознімного * зєднувача XI Випрямляч, що живить вузол електронно-променевої трубки, зібраний на діодах VD1-VD3 Пульсації згладжуються фільтром C20R25C2L Напруга живлення трубки надходить через контакти 1 і 2 зєднувача XL Для регулювання яскравості зображення на екрані трубки служить переменнийрезістор R19, для фокусування електронного променя – змінний резистор R18, У вертикальному напрямку промінь переміщують змінним резистором R13, в горизонтальному – резистором R16 Резистори R12 і R17 запобігають замикання відхиляють напруг на загальний провід через конденсатори С9 і С1Г у разі їх пробою

Конструкція і деталі Як і описані раніше прилади лабораторії, осцилограф змонтований у корпусі, що складається з двох П-подібних деталей (рис 92) Підстава корпусу 1 виготовлено з листового алюмінієвого сплаву АМц-П товщиною 1,5 мм, кришка – з того ж матеріалу товщиною 1 мм Довжина кришки цього приладу взята дещо більшою, ніж довжина підстави (вона виступає за площини його передньої і задньої стінок на 5 мм) До основи корпусу кришка кріпиться гвинтами МЗХ6, угвинченими в різьбові отвори косинців 3 На передній стінці основи (її розмітка показана на рис 93) закріплені змінні резистори Rl, R6, R13, R16, R18, R19, R21 і R23, перемикачі SA1-SA3, гнізда XS1-XS3, індикаторна лампа HL1, на задній – штепсельна частина зєднувача XI Інші деталі осцилографа * змонтовані на чотирьох друкованих платах, виготовлених з фольгованого * склотекстоліти (можна використовувати і гетинакс) товщиною 1,5 мм На першій нз них (рис 94) змонтований підсилювач каналу вертикального відхилення

Рис 93 Розмітка передньої стінки осцилографа

Рис 94 Зовнішній вигляд і друкована плата підсилювача каналу вертикального відхилення променя

променя, на другому (такий же) – підсилювач каналу горизонтального відхилення, на третьому (рис 95) – генератор, на четвертій – деталі вузла електронно-променевої трубки (резистори Rll, R12, R14, R15, R17, конденсатори € 9-СП) Плати закріплені на нижній стінці основи корпусу за допомогою гвинтів МЗХ6 і різьбових стійок діаметром б і висотою 10 мм Такими ж гвинтами стійки пригвинчені і до основи корпусу Панель електронно-променевої трубки закріплена на нижній стінці основи за допомогою Г-подібного кронштейна Розміщення деталей в корпусі осцилографа показано на рис 96

Написи, що пояснюють призначення органів управління і гнізд, нанесені на смужки щільного паперу і прикриті зверху прозорою накладкою з органічного скла товщиною 2 мм

Деталі блоку живлення змонтовані в окремому корпусі такої ж конструкції, що й сам осцилограф Блоки зєднані між собою шестіпроводних кабелем, що закінчується штепсельної частиною зєднувача XI У Як рознімного зєднувача використані панель і октальний цоколь непридатною радіолампи

Рис 95 Зовнішній вигляд і друкована плата генератора розгортки

У осцилографі застосовані постійні резистори МЛТ-0, 5, МЛТ-1 і МЛТ-2, змінні резистори СП-I, мікротумблери МТ-1 (SA1 і SA3), перемикач ПГК на один напрямок і шість положень (SA2), лампа розжарювання МН13, 5-0,16 (номінальна напруга 13,5 В, номінальний струм 0,16 А), коаксіальні гнізда СР-50-74ф (їх можна замінити гніздами для підключення телевізійної антени), конденсатори КСВ (С16, С17), МБГО (СЗ, С4, С7, С8, С12, С21), МБМ (С1, С2, С5, С6, С13-С15), К50-ЗБ (СЮ, С22 і С23) і БМТ-2 (решта) Вимикач Ql-ТВ2-1

Рис 96 Розміщення деталей і вузлів осцилографа в корпусі

Трансформатор Т1 блоку живлення виконаний на магнітопроводі з пластин УШ26, товщина набору 30 мм Обмотка I містить 1540 витків дроту ПЕВ-2 0,31, обмотка II – 3500 витків дроту ПЕВ-2 0,1, обмотка III – 2100 витків дроту ПЕВ-2 0,13 обмотки IV і V – по 44 витка дроту ПЕЛ 0,86 і ПЕЛ 0,59 відповідно Дросель L1 фільтра випрямляча намотаний на магнітопроводі перетином близько 3,6 см2 (Ш18Х20) проводом ПЕЛ 0,2 до заповнення каркаса

Налагодження осцилографа починають з перевірки роботи вузла електронно трубки Для цього, не вставляючи в панелі лампи VL1-VL3, підключають до осцилографа блок живлення Движки змінних резисторів R13, R16, R18 і R19 встановлюють у середні положення і включають харчування На екрані трубки повинна зявитися (приблизно через 30 .. 40 с) світиться точка, яскравість якої змінюється при повороті движка змінного резистора R19, а фокусування-при повороті движка резистора R18 Щоб не пропалити екран, яскравість світиться точки при подальшому налагодженні слід підтримувати мінімальний Можливість переміщення променя у вертикальному та горизонтальному напрямках перевіряють поворотом движків змінних резисторів R13 і R16

Переконавшись у нормальній роботі цього вузла осцилографа, вставляють на місце лампи VL2 і VL3 і переводять перемикач SA1 в нижнє (за схемою) становище Після прогріву ламп на екрані осцилографа повинна зявитися пряма горизонтальна лінія розгортки, довжина якої змінюється при пово

роті движка змінного резистора R6 Роботу генератора розгортки перевіряють у всіх піддіапазонах, переводячи перемикач SA2 з одного крайнього положення в інше Для підгонки граничних частот піддіапазонів розгортки і перевірки форми пилкоподібної напруги необхідні другий електроннопроменевій осцилограф і генератор сигналів 34 Пилкоподібна напруга для дослідження знімають з катода лівої (за схемою) половини лампи VL3 і через конденсатор ємністю 0,1 .. 0,5 мкФ подають на вхід каналу горизонтального відхилення променя контрольного осцилографа (при вимкненому розгортці), а вхід каналу вертикального відхилення цього осцилографа зєднують з генератором сигналів 34 Встановивши перемикач SA2 в положення, відповідне першому поддиапазону, движок змінного резистора R21 – в нижнє (за схемою) становище, змінюють частоту генератора 34 так, щоб на екрані осцилографа зявилося зображення одного періоду його коливань Це свідчить про те, що частоти коливань генератора розгортки і генератора сигналів 34 приблизно рівні Потім движок змінного резистора R21 переводять у верхнє (за схемою) становище і, змінюючи частоту генератора сигналів 34, також домагаються отримання на екрані контрольного осцилографа нерухомого зображення одного періоду коливань 4астоти, відлічені за шкалою вимірювального генератора, і є граничними для першого піддіапазону розгортки Якщо генератор сигналів 34 не забезпечує частоту 10 Гц, то при визначенні нижньої межі першого піддіапазону розгортки на екрані контрольного осцилографа слід отримати зображення двох-трьох повних періодів коливань вимірювального генератора, розділивши потім частоту, відрахувавши за його шкалою, на число періодів Аналогічно вимірюють граничні частоти та інших піддіапазонів Потрібні кордону встановлюють підбором резистора R20 (на одному з піддіапазонів) і конденсаторів С12-С17

Після цього включають розгортку контрольного осцилографа і на вхід каналу вертикального відхилення променя подають (відключивши попередньо генератор сигналів 34) пилкоподібну напругу з катода лівої половини лампи VL3 Отримавши на екрані контрольного осцилографа 1,5 .. 2 періоду коливань генератора розгортки налагоджуваного приладу, змінюють опір підлаштування резистора R24 так, щоб при гарній лінійності пилкоподібної напруги час зворотного ходу стало можливо меншим

В останню чергу перевіряють амплітудно-частотну характеристику каналу вертикального відхилення Для цього перемикач SA1 переводять у положення «Вхід X», SA2 – в положення першого піддіапазону (по схемою – верхнє), SA3 – в положення, показане на схемі, і вставляють на місце лампу VL1 На «Вхід Υ» від допоміжного генератора подають змінну напругу частотою від 20 .. 30 Гц до 100 кГц За допомогою регулятора посилення налагоджуваного осцилографа (змінний резистор R1) і регулятора вихідної напруги генератора підбирають таку напругу на вході, при якому розмах (подвійна амплітуда) сигналу на екрані трубки становить 30 .. 40 мм

Змінюючи частоту сигналу в зазначених вище межах і підтримуючи вхідна напруга незмінним (це можна робити, контролюючи його або з 110 допомогою іншого осцилографа, що має смугу пропускання приблизно до

1 МГц, або за допомогою високочастотного вольтметра), спостерігають за розмахом сигналу на екрані налагоджуваного осцилографа При нормальній роботі каналу вертикального відхилення розмах сигналу при крайніх значеннях частоти не повинен помітно падати Аналогічно перевіряють амплітудно-частотну характеристику каналу горизонтального відхилення

Чутливість каналу вертикального відхилення вимірюють наступних * чином Встановивши движок змінного резистора R1 в положення, відповідне максимальному посиленню, на вхід каналу від генератора сигналів 34 подають змінну напругу частотою 1000 Гц і регулятором виходу генератора підбирають таке його значення, при якому розмах сигналу на екрані трубки дорівнює 28 мм (10 мм в середньоквадратичному значенні) Розділивши це відхилення на середньоквадратичне значення напруги на вході, отримаємо чутливість каналу вертикального відхилення в міліметрах на вольт (мм / В) Наприклад, якщо вихідна напруга, виміряна високочастотним вольтметром, дорівнює 0,1 В, то чутливість каналу вертикального відхилення налагоджуваного осцилографа дорівнює 10/0, 1 = 100 мм / В

Чутливість каналу вертикального відхилення бажано виміряти у всіх оцифрованих положеннях ручки регулятора посилення, а для зручності відліку розмаху сигналу на екран трубки накласти прозору сітку з розміром осередку 5×5 мм

При необхідності смугу пропускання каналів вертикального і горизонтального відхилення променя можна розширити до 500 .. 600 кГц, включивши в анодні ланцюги ламп VL1 і VL2 послідовно з резисторами R2 і R7 коригувальні високочастотні дроселі індуктивністю 0,5 .. 1,5 мГн У цьому випадку доцільно розширити і діапазон частот розгортки, застосувавши перемикач на більше число положень і підібравши ємність конденсаторів в катодних ланцюгах лампи VL3 Для поліпшення форми пилообразного напруга на вищих частотах в анодний ланцюг правого (за схемою) тріода лампи VL $ також слід включити коригувальний дросель індуктивністю 0,5 .. 1,5 мГн

Джерело: Борисов В Г, Фролов В В, Вимірювальна лабораторія початківця радіоаматора – 3-е изд, Стереотип – М: Радіо і звязок, 1995 – 144 с, Мул – (Масова радіобібліотека Вип 1213)