Каталог радиолюбительских схем

Каскады узлов широкополосного осциллографа

А. Саволюк, г. Киев

Предлагается схема простого широкополосного осциллографа с выходными каскадами, построенными на микросхемах.

В большинстве отечественных промышленных и любительских осциллографов выходной каскад усилителя горизонтального отклонения выполнен по схеме с общим эмиттером. Для получения необходимого размаха и линейности выходного пилообразного напряжения на быстрых развертках напряжение питания каскада выбирают в пределах 150...250 В, а коллекторный ток выходных транзисторов задается около 20.. .50 мА. Это приводит к повышению рассеиваемой мощности выходными транзисторами, что в свою очередь сказывается на экономичности, тепловых показателях и габаритах прибора в целом.

Можно использовать экономичный режим питания выходных каскадов, однако при этом снижается полоса частот осциллографа до 1...2 МГц. Одна из таких схем показана на рис. 1.

Здесь для получения противофазных напряжений на электродах горизонтального отклонения (трубка 6ЛО1И) использовано два инвертора на транзисторах VT1 и VT2. Для улучшения линейности в области высоких частот в эмиттерные цепи транзисторов можно включить цепочки, состоящие из параллельно включенного резистора 10 кОм и конденсатора 200 пФ. Усилитель канала вертикального отклонения для таких осциллографов может быть построен на операционных усилителях К544УД2А. Для расширения полосы частот выводы 1 и 8 микросхем не соединяются. Напряжение питания микросхем можно повысить до ±20 В, однако при этом их нужно установить на теплоотводы (можно приклеить). При коэффициенте усиления 5 можно получить полосу частот до 2...3 МГц. При использовании двух микросхем (инвертирующий и неинвертирующий усилители) можно получить размах выходного напряжения до ±40 В, чего вполне достаточно, например, для питания трубки 6ЛО1И.

Для повышения рабочей полосы частот при небольшом коллекторном токе необходимо использовать выходной каскад каскадной схемы ОЭ-ОБ. обладающей высоким устойчивым усилением и широкой полосой пропускания за счет малой проходной и выходной емкости. Особенностью этого каскада является включение не одного, как обычно, транзистора по схеме с ОБ, а двух (VT2 и VT3) разной структуры. Поскольку на эмиттер каждого из транзисторов VT2 и VT3 подается усиленный входной сигнал с коллектора VT1 (для VT2 связь с ним непосредственная, а для VT3 - через конденсатор С1), то каждый транзистор, помимо усиления, выполняет еще и роль динамической нагрузки для другого. Введение отрицательной обратной связи через резистор R2 позволяет получить высокую линейность пилообразного напряжения на развертках вплоть до 50 нс/дел при токе через выходные транзисторы всего 5...6 мА. Выходные каскады, подобные описанному и представленному на рис. 2, сейчас выпускаются в микросхемном исполнении (TDA9535, LM2406 и др.).

На рис. 3 представлена схема каскадов широкополосного осциллографа (до 5...7 МГц) с использованием таких микросхем.

Генератор развертки DA1 построен на МОП таймере серии 7555. Для получения хорошей линейности пилообразного напряжения заряд конденсатора происходит через источник тока на транзисторе VT1. На транзисторе VT2 собран широкополосный повторитель, с выхода которого сигнал поступает на инвертор (DA4) и на вход выходного усилителя горизонтальной развертки. Амплитуда импульсов развертки регулируется резистором R1. Режим синхронизации (ручной, автоматический, внешний) задается переключателем S1. S3 - диапазонный переключатель развертки. Резистором R4 (желательно использовать проволочный) осуществляется плавная регулировка частоты развертки внутри выбранного диапазона. На выводе 3 микросхемы DA1 формируются импульсы гашения обратного хода луча. Полоса частот генератора развертки до 1,5...2 МГц. Широкополосный усилитель канала вертикального отклонения построен на микросхемах DA5...DA7 и микросхеме DA2. Усиление предварительного каскада на транзисторах - до 10 при полосе частот до 5...7 МГц. Усиление выходного каскада на DA2 - 20, так что общий коэффициент усиления - 200. Конденсатор С23, включенный параллельно резистору R23 на входе операционного усилителя DA5, обеспечивает дополнительную коррекцию в области высоких частот. С помощью резистора R7 устанавливается напряжение +3,5 В на неинвертирующих входах операционных усилителей. Это необходимо для согласования выходов операционных усилителей DA6, DA7 с входами выходного усилителя вертикального отклонения DA3. Выходы 1 и 2. 3 и 4 подключаются к пластинам горизонтального и вертикального отклонения соответственно. Резистором R22 регулируется смещение луча по вертикали. Диоды VD5, VD6 и резистор R20 - защитные, от перенапряжения по входу. S2 - входной переключатель постоянного или переменного сигнала. В качестве DD1 можно использовать 561ИЕ10 (подняв напряжение ее питания до 15 В), однако по паспортным данным она имеет граничную частоту 4 МГц. Микросхемы DA2, DA3 необходимо установить на радиатор с рассеянием 7...10 Вт (изоляционные прокладки ставить не нужно). Конденсаторы СЗ, С19 и

СЗЗ - высоковольтные. Можно использовать широкополосные операционные усилители - ОРА2658, ОРА2356, ОРА650 и др. Например, усилитель ОРА650 имеет граничную частоту 650 МГц: при коэффициенте усиления 15 можно реализовать полосу частот до 40 МГц (выходной каскад на DA3 позволяет работать в этом диапазоне).

Радиолюбитель - 5-6/2004, с. 80-81