Каталог радиолюбительских схем

Д. Вундцеттель

Малогабаритный транзисторный двухканальный осциллограф предназначен для одновременного наблюдения и исследования двух электрических процессов путем визуального наблюдения и измерения их временных в амплитудных параметров.

Осциллограф обеспечивает наблюдение формы импульсов обеих полярностей длительностью от 0,1 мкс до 0,2 с в размахом от 10 мВ до 160 В, наблюдение периодических сигналов в диапазоне частот до 15 МГц. измерение амплитуд исследуемых сигналов от 20 мВ до 160 В и временных интервалов от 0,1 мкс до 0,2 с. Неравномерность частотной характеристики вертикального усилителя каждого канала: в интервале частот от 0 до 2 МГц— 0,5 дБ, от 0 до 5 МГц - 1 дБ, от 0 до 15 МГц 2 дБ. До частоты 20 МГц осциллограф может быть использован как индикатор.

Коэффициент отклонения калиброванный. Он устанавливается скачкообразно—от 10 мВ/дел до 20 В/дел (одно .деление— 6 мм), одиннадцатью ступенями, и плавно — с перекрытием не менее 1:3.

Погрешность измерения амплитуд импульсных сигналов не превышает 10% при величине изображения от 3 до 8 делений. Такая же погрешность измерения амплитуд синусоидальных сигналов обеспечивается в диапазоне частот от постоянного тока до 2 МГц.

Входное сопротивление усилителей вертикального отклонения 500 кОм с параллельной емкостью 25 пФ.

Развертка может работать как в периодическом, так и в ждущем режиме. Диапазон длительностей развертки от 30 мс/дел до 0,1 мкс/дел разбит на 12 фиксированных поддиапазонов с возможностью плавного перекрытия. Нелинейность развертки не превышает 10% до поддиапазона 0,3 мкс/дел и не более 20% на поддиапазоие 0,1 мкс/дел. Погрешность измерения временных интервалов в диапазоне от 1 мкс до 0,2 с не более 10%. Синхронизация развертки осуществляется исследуемым сигналом любой полярно-

сти при минимальном изображении на экране б мм (одни деление) в диапазоне частот до 20 МГц и импульсами длительностью не менее 0,1 мкс.

Максимальная наводка сигналов одного канала вертикального отклонения на другой не превышает 1 мм.

Неравномерность частотной характеристики усилителя горизонтального отклонения не превышает 6 дБ в интервале частот от 20 Гц до 1 МГц. Максимальная чувствительность усилителя 0,1 В/дел.

Мощность, потребляемая прибором от сети, около 40 В-А. Габариты прибора 300Х250Х110 мм, масса 6 кг.

Структурная схема осциллографа приведена на рис. 1.

Со входа каждого канала вертикального отклонения исследуемый сигнал поступает на делитель напряжения 1 (8), а затем на входной каскад 2 (9), в котором осуществляется балансировка усилителя и ответвление сигнала на вход усилителя синхронизации. За входным каскадом расположен управляемый каскад 3 (10), элементами которого осуществляется регулировка усиления тракта и вертикальное перемещение луча. Кроме того, управляемый каскад может открываться или закрываться напряжением, поступаемым с коммутатора 5.

С управляемых каскадов обоих каналов сигнал поступает на смеситель 6, с выхода которого подается на выходной каскад 7, который подключен непосредственно к вертикальным отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки.

Часть входного сигнала, ответвленная из входного каскада па усилитель синхронизации и усиленная последним, поступает на уравнитель //, служащий для приведения сигнала любой формы к виду, приемлемому для синхронизации генератора пилообразного напряжения 12 (ГПН). Напряжение развертки с ГПН поступает на выходной каскад горизонтального отклонения 13. Этот же каскад может быть подключен и к усилителю горизонтального отклонения 15. С генератора развертки импульсы, соответствующие по времени обратному ходу луча, подаются на узел гашения обратного хода 14 и на коммутатор, который по очереди закрывает в открывает управляемые каскады каждого канала, подавая таким образом два исследуемых напряжения на общий выходной каскад.

Рассмотрим отдельные узлы осциллографа.

Частотно-компенсированный входной делитель (рис. 2) имеет коэффициенты деления от 1 : 1 до 1 : 2000 при постоянном входном сопротивлении 500 кОм (с учетом входного сопротивления входного усилителя, равного 510 кОм). Конденсаторы С1—С20 подбирают при налаживании по наименьшему искажению прямоугольных импульсов. Конденсаторы С21—С31 выравнивают величину входной емкости на поддиапазонах.

Принципиальная схема входного каскада приведена на рис. 3.

Сигнал через элементы защиты от большого входного нанряжения R4, Д3, Д4 поступает на истоковый повторитель (транзистор Т1), а затем на эмиттерный повторитель на транзисторе Т4 На вход эмиттерного повторителя на транзисторе ТЗ с резистора R6 подается балансирующее напряжение. С эмиттерного повторителя на транзисторе Т2 входной сигнал ответвляется (вывод 4} на усилитель синхронизации.

Управляемый каскад (рис. 4) выполнен на транзисторах T1—Т4 по симметричной схеме. Переменными резисторами R7 и R8, включенными между эмиттерами транзисторов T1 и Т2, осуществляется плавная регулировка усиления (R7) и калибровка усиления (R8). Резисторы R5 и R6 компенсируют разницу в зависимости напряжения Uэб транзисторов от тока эмиттера (чтобы в итоге устранить вертикальное перемещение изображения при изменении коэффициента усиления каскада). Резисторы R5 и R6 подбирают при налаживании.

Эмиттерные повторители на транзисторах ТЗ и Т4 служат для согласования управляемого каскада с выходными цепями смесителя. На вывод 4 с коммутатора подается управляющее напряжение. Положительное смещение (+8 В), поступающее с коммутатора, закрывает диоды. Если его нет, диоды открываются и блокируют входы эмиттерных повторителей. Переменный резистор R13 служит для вертикального перемещения изображения за счет искусственной разбалансировки каскада в ту или другую сторону. Частотную характеристику каскада корректируют конденсатором С1.

На рис. 5 приведена принципиальная схема смесителя. С выхода управляемых каскадов обоих каналов сигналы поступают на входы смесителя (выводы 1—4). Смеситель построен по симметричной схеме от входа до выхода. Нагрузкой транзисторов Т1 и ТЗ является резистор R8, а транзисторов Т2 и Т4 — резистор R9. На транзисторах Т5 и Т6, включенных но схеме эмиттерных повторителей, собраны разделительные каскады. Подстроечными резисторами R1 и R6 при налаживании устанавливают необходимое усиление в каждом канале. Конденсаторы С/ и С2 служат для коррекции частотной характеристики смесителя.

Выходной каскад усилителя вертикального отклонения (рис.6) выполнен по симметричной схеме и имеет гальваническую связь с вертикальными отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки. Общая частотная характеристика вертикальных усилителей во многом зависит от выходного каскада. Коллекторный ток выходных транзисторов Т2 и ТЗ для расширения частотного диапазона установлен довольно большим (около 20 мА), что приводит к значительной рассеиваемой мощности (около 2 Вт па каждом транзисторе). Тем не менее синусоидальное напряжение с частотой 15 МГц развертывается без искажений только на участке 12— 15 мм по вертикали. Это связано с тем, что с увеличением размаха входного сигнала частотные свойства транзисторов ухудшаются из-за увеличения времени рекомбинации неосновных носителей. На частоте 5 МГц максимальный размер неискаженного изображения составляет 25 мм, а на частоте 2 МГц—50 мм, т. е. практически на всем экране.

Коэффициент усиления каскада устанавливают резистором R8. а частотную характеристику корректируют конденсатором СЗ и катушками LI—L4. Особенно большое влияние на характеристику оказывают катушки L1 и L4, развязывающие коллекторы выходных транзисторов от входной емкости отклоняющих пластин. Эмиттерные повторители на транзисторах Т1 и Т4 развязывают

выходные транзисторы от предыдущих каскадов и позволяют дополнительно корректировать частотную характеристику цепочками R2C2 и R10C4.

Стабилитрон Д1 подбирается на напряжение 22—24 В и служит для защиты источника —20 В и цепей осциллографа, связанных с ним, от напряжения +200 В при пробое транзисторов Т2 и Т3.

Принципиальная схема коммутатора приведен па рис. 7. На транзисторах ТЗ и Т4 собран быстродействующий триггер со счетным входом (вывод 1), на который поступают импульсы с ГПН. По входам 7 и 8 триггер искусственно переводится в одно из двух положений (при работе какого-либо канала). Коллекторы транзисторов ТЗ и Т4 подключены к ключевым каскадам Т1 и Т2. С выводов 3 и 4 напряжение поступает на управляемые каскады. Подстроечным резистором R1 устанавливают порог срабатывания триггера.

Усилитель синхронизации (рис. 8) выполнен па транзисторах TI—ТЗ. Подстроечным резистором R4 устанавливается необходимый коэффициент усиления (около 10—20).

На рис. 9 приведена принципиальная схема уравнителя. Часть исследуемого сигнала, усиленная усилителем синхронизации, поступает на вход 1 уравнителя, где ограничивается диодным ограничителем Д1, Д2 и через контакты переключателя ВЗ (на рис. 9 не показан; см. рис. 17) в зависимости от полярности фронта поступает на вход 5 (положительный фронт) или 6 (отрицательный фронт). В обоих случаях па выводе 9 образуется положительный скачок напряжения, необходимый для синхронизации ГПН. Переменным резистором R16 (см. схему на рис. 17) изменяется уровень запуска ГПН.

Генератор пилообразного напряжения (рис. 10) работает следующим образом. При появлении на входе 1 положительного перепада напряжения с уравнителя отрицательный скачок напряжения на коллекторе транзистора TI опрокидывает триггер (транзисторы Т6, Т7}. Отрицательный перепад на коллекторе транзистора Т7 через эмиттерный повторитель Т9 вызывает положительный перепад на коллекторе транзистора Т10. Диод Д7 закрывается, и начинается заряд одного из переключаемых конденсаторов, подключенных к выводу 5. Заряд осуществляется от источника +200 В. Процесс зарядки линеаризируется с помощью стабилитрона ДЗ и эмиттерных повторителей Т11 и Т12. Когда линейно возрастающее напряжение на эмиттере транзистора Т12 достигнет определенного значения, открывается электронный ключ на транзисторе T8 и отрицательным перепадом на коллекторе возвращает в прежнее состояние триггер Т6, Т7. Положительный перепад на коллекторе транзистора T7 через эмиттерный повторитель Т9 вызывает отрицательный перепад на коллекторе транзистора Т10. Диод Д7 открывается, и времязадающий конденсатор разряжается. С появлением очередного положительного перепада на входе 1 описанный процесс повторяется. Так осуществляется работа ГПН в ждущем режиме.

Для работы ГПН в автоколебательном режиме переменным резистором R16 (см. рис. 17) на входе I ГПН устанавливают постоянное положительное напряжение, и процесс формирования линейно возрастающего напряжения протекает так же, как в ждущем режиме. Для полдержания режима автоколебаний необходимо внести небольшую задержку между окончанием одного процесса нарастания напряжения и началом следующего. Это осуществляется переключаемыми конденсаторами задержки (вывод 3). Они деформируют импульс, подаваемый с коллектора транзистора Т6 через транзисторы 75, Т4, ТЗ на транзистор Т2, который периодически закрывает транзистор Т1 на время заряда конденсатора задержки через переменный резистор R14 (см. рис. 17). Этот резистор используется как регулятор стабильности изображения (четкости).

Принципиальная схема выходного каскада “X” приведена на рис. 11. Выходные транзисторы Т2 и Г.7 включены по двухтактной схеме с эмиттерной связью. Через транзистор Т1 на базу транзистора Т2 поступает пилообразное напряжение с ГПН, а па базу транзистора ТЗ с переменного резистора R7 напряжение, компенсирующее постоянную составляющую пилообразного напряжения, т. е. регулятор используется для смещения линии развертки но горизонтальной оси. Резистором R4 устанавливается необходимый коэффициент усиления каскада, а конденсатором С1 корректируется частотная характеристика.

На рис. 12 приведена схема усилителя “X” и узла гашения. Усилитель используется для подачи на горизонтальные пластины напряжения от внешних источников. На входе его стоит эмиттерпын повторитель на транзисторе Т1. Диоды Д2 и ДЗ защищают транзистор от перегрузок. Резистором R8 подбирают необходимое усиление. Усиленный сигнал после конденсатора С4 смешивается с постоянным напряжением, снимаемым с движка подстроечногорезистора R10. Регулировкой последнего луч устанавливают при налаживании в середине экрана электронно-лучевой трубки.

Узел гашения содержит эмиттерный повторитель (транзистор ТЗ} и инвертор (транзистор Т4). С последнего импульс отрицательной полярности поступает на модулятор трубки во время промежутка между прямыми ходами луча.

Схема питания электронно-лучевой трубки показана на рис. 13. Резистором R1 в некоторых пределах можно регулировать чувствительность трубки. Чувствительность трубки увеличивается за счет уменьшения яркости и ухудшения фокусировки луча.

Два стабилизированных низковольтных источника (рис. 14) +12 В, —20 В собраны по одинаковым схемам с некоторой разницей в номиналах отдельных деталей (см. табл. 1). Источники защищены от перегрузок и коротких замыканий. Диоды Д10, Д11 являются элементами температурной компенсации.

Таблица I

Принципиальная схема источника высоких напряжений приведена на рис. 15.

В качестве калибратора напряжения (рис. 16) использован мультивибратор с улучшенной формой напряжения. Резистором R3 устанавливают размах колебаний 1 В. Резистор R2 служит для симметричного расположения импульсного напряжения (меандр с частотой 10 кГц) относительно нулевой линии напряжения.

На рис. 17 и 18 даны схемы соединения отдельных узлов осциллографа между собой.

Данные трансформатора питания приведены в табл. 2. Магнитопровод тороидальный МТ-30, наружный диаметр 70 мм, внутренний 42 мм, высота 30 мм.

Таблица 2

Переключатель В1 служит для изменения полярности изображения. Переключателем В2 выбирают род работы, в положении “I” работает только первый канал, в положении “II” — только второй канал, в положении “I+II/I” работают оба канала с синхронизацией от первого канала, в положении “I+II/III” работают оба канала с синхронизацией от второго канала. Переключателем ВЗ выбирают полярность фронта (нарастающий или спадающий) для запуска развертки. Переключателем В4 делают переход с внутренней синхронизации на внешнюю.

Напряжение внешней синхронизации полается на гнездо Гн7 (низкий уровень, меньше 10 В) или на Гн6. (высокий уровень, больше 10 В). С гнезда Гн9 на вход внешней синхронизации может быть подано переменное напряжение с частотой питающей сети. Лампами Л1 и Л2 может быть подсвечена калибровочная сетка, находящаяся между экраном трубки и темно-зеленым светофильтром. Лампа ЛЗ сигнальная.

Конструкция осциллографа. Осциллограф смонтирован на металлическом шасси, скрепленном с передней панелью. Шасси выполнено из дюралюминия (передняя панель 5 мм, боковые стенки 3 мм, задняя стенка 2 мм). Все перегородки внутри шасси сделаны из мягкой стали толщиной 0,8 мм. Шасси задвигается в кожух из дюралюминия толщиной 2 мм.

Блоки расположены в отсеках шасси следующим образом (рис. 19). За перегородкой КЛМН находятся: силовой трансформатор, стабилизаторы, выпрямители, устройство питания трубки. Сама трубка заключена в экран, выточенный из мягкой стали и затем отожженный. Экран размещается между плоскостями АБПО и КЛРС. Оставшийся объем шасси разделен пополам горизонтальной перегородкой ТУФХ. Над ней смонтирована часть схемы осциллографа, относящаяся к развертке. Все органы управления этой частые схемы вынесены на переднюю панель в плоскости ТПВХ. Под перегородкой объем разделен пополам вертикальной продолыной перегородкой ЦЧШЯ. В обеих половинах симметрично расположены монтажные платы обоих каналов, а глубже - платы остальных узлов.

Выходной каскад “X” расположен возле трубки под плоскостью БЛРП. Оконечные транзисторы укреплены на радиаторах размером 60Х45х6 мм. Выходной каскад “Y” расположен также возле трубки над плоскостью АКСО. Оконечные транзисторы установлены на общем радиаторе из дюралюминия, прикрепленном к боковой стенке шасси, служащей теплоотводом. От бруска транзисторы изолированы прокладками из теплопроводящей керамики.

Передняя стенка шасси закрыта фальшпанелыо из дюралюминия толщиной 0,5 мм, на которой фотоспособом нанесены надписи и обозначения.