Каталог радиолюбительских схем

МАЛОГАБАРИТНЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ

А. Кузнецов

Осциллограф, принципиальна схема которого показана на рис. 1, служит для визуального наблюдения электрических сигналов в различной радиоэлектронной аппаратуре, выполненной на транзисторах и микросхемах. Прибор сравнительно прост по конструкции, содержит небольшое количество элементов и обладает следующими техническими характеристиками:

— полоса пропускания усилителей вертикального и горизонтального отклонения луча от 10 Гц до 5 МГц;

— чувствительность усилителей “X” и “У” порядка 200 мм/В эфф;

— входное сопротивление 1 МОм;

— неравномерность частотной характеристики обоих каналов не хуже ±2 дБ в диапазоне частот от 50 Гц до 3 МГц;

— развертка — непрерывная и ждущая;

— диапазон частот непрерывной развертки от 20 Гц до 200 кГц разбит на 5 поддиапазонов;

— потребляемый ток не более 1,5 А;

габариты прибора 160 X 80 X 160 мм.

Осциллограф снабжен калибратором амплитуды, наличие которого позволяет измерять величину напряжений с точностью до 10%. Питается прибор от аккумулятора напряжением 12 В. Для увеличения чувствительности электроннолучевой трубки напряжение питания второго анода несколько понижено при сохранении удовлетворительной фокусировки.

Основными узлами осциллографа являются: усилители вертикального и горизонтального отклонения луча, формирователь импульсов синхронизации, генератор развертки, усилитель гашения обратного хода луча и индикатор. Так как усилители отклонения луча идентичны, здесь будет рассмотрен только один из них.

Со входа “У” исследуемый сигнал через разделительный конденсатор С1 поступает на регулятор усиления — резистор R1 и далее через резистор R2, шунтированный конденсатором С2, на вход катодного повторителя, собранного на половине лампы Л1. Катодный повторитель необходим для получения большого входного сопротивления и малой входной емкости усилителя. Цепочка R2C2 ограничивает сеточный ток лампы при перегрузках. Диод Д1 предотвращает выход из строя транзистора 77 балансного усилителя при подаче на вход усилителя больших положительных напряжений. Диод Д1 заперт напряжением +6,3 В, поступающим с цепей питания накала лампы Л1. При напряжении свыше + 6,3 В диод открывается и напряжение на базе T1 не может быть больше указанной величины. Защитой от попадания на базу транзистора T1 больших отрицательных напряжений служит лампа Л1, которая закрывается при появлении на ее сетке большого отрицательного потенциала.

Балансный усилитель, выполненный на транзисторах T1 и T2, симметрирует и усиливает напряжение, снимаемое с нагрузки катодного повторителя. Общей эмиттерной нагрузкой усилителя является резистор R7. Для подъема усиления в области верхних частот в коллекторную цепь транзистора Т2 включена катушка индуктивности L1 (10 мкГн). Цепи R3C4 и R5 R6 С5 служат для коррекции характеристики усилителя на низких частотах. Стабильность каскада, собранного по схеме эмиттерного повторителя на транзисторе ТЗ, обеспечивается отрицательной обратной связью, подаваемой с эмиттера ТЗ на базу Т2 через резистор R9.

Выходной каскад усилителя вертикального отклонения луча выполнен по видоизмененной каскадной схеме “общий эмиттер — общая база” на транзисторах Т4 и 75. Включение выходного транзистора по схеме с общей базой позволило значительно снизить требования к параметрам транзистора, в частности, к предельному напряжению между эмиттером и коллектором и усилению по току. Отсутствие усиления по току в выходном каскаде полностью компенсируется усилением предыдущего каскада, включенного по схеме с общим эмиттером (T5), который может быть низковольтным. (Напряжение между эмиттером Т4 и общей шиной не превышает 15 В). Все транзисторы связаны между собой непосредственно, что позволило упростить конструкцию и расширить полосу частот, пропускаемых усилителем. Для коррекции частотной характеристики выходного каскада в коллекторной цепи транзистора Т4 включена катушка индуктивности L2 (35 мкГн), а в эмиттерной цепи 75 имеются элементы R13, R14, С7, С8.

Формирователь импульсов синхронизации собран на транзисторах T7, Т8 и Т9 и служит для преобразования исследуемых сигналов (при внутренней синхронизации) в короткие положительные импульсы для жесткой синхронизации генератора развертки. Сигналы на вход формирователя подаются либо с усилителя вертикального отклонения луча через резистор R15, либо с гнезда ГЗ (при внешней синхронизации). Выбор источника синхронизации осуществляется с помощью переключателя В1. На транзисторе T7 собран усилитель-ограничитель, а на транзисторах T5 и Т9 — дифференциальный усилитель. Уровень синхронизирующего сигнала устанавливается потенциометром R21. Диод Д2 служит для сужения динамического диапазона и предохраняет транзистор T7 от перегрузки.

В зависимости от полярности входных сигналов импульсы синхронизации могут сниматься либо с коллектора транзистора Т8, либо с коллектора T9. Полярность импульсов синхронизации выбирается переключателем В2. При этом, как в том, так и в другом случае, сигнал, поступающий на вход генератора развертки, сохраняет свою полярность.

Генератор развертки собран на транзисторах Т10— Т12. Частота следования пилообразных импульсов может быть изменена от 10 Гц до 200 кГц. Нелинейность прямого хода развертки не превышает 2% во всем диапазоне. Амплитуда выходного напряжения порядка 4 В. Работа генератора происходит следующим образом. При подаче напряжения питания транзистор Т10 открывается, ток, протекающий через резисторы R29 и R32, открывает транзистор T12 Конденсаторы С12 и С13 заряжаются через резистор R37. Сопротивление этого резистора выбрано небольшим, чтобы время заряда конденсаторов было короче времени длительности прямого

хода развертки. Когда конденсаторы С12 и С13 зарядятся, транзистор Т10 закрывается. В зависимости от положения переключателя ВЗ в цепь эмиттера Т11 включен один из конденсаторов С16—С20, емкость которых определяет длительность прямого хода развертки. Выбранный конденсатор заряжается током эмиттера TJ1. По мере заряда конденсатора ток эмиттера Т11 уменьшается, транзистор закрывается.

Синхронизирующий импульс открывает транзистор 770. В результате этого все напряжение питания падает на его нагрузке R29, и транзистор Т11 удерживается в закрытом состоянии. Конденсатор, выбранный переключателем ВЗ, разряжается через резисторы R38, R40; конденсаторы С12, С13 перезаряжаются, что приводит к закрыванию транзистора Т10 и открыванию транзистора Т11. Каскад на транзисторе T12, с которого снимается пилообразное напряжение, служит для линеаризации последнего. Для регулировки линейности предусмотрен резистор R32. Режим работы генератора (автоколебательный или ждущий) устанавливается с помощью переменного резистора R30. Плавная регулировка частоты осуществляется потенциометром R40.

Для гашения обратного хода луча служит усилитель, собранный на транзисторе Т6. Короткий положительный импульс с коллектора транзистора Т11 через цепь R36 С14 поступает на базу транзистора Т6, усиливается им и в отрицательной полярности подается на модулятор электроннолучевой трубки через конденсатор С10.

С выхода генератора развертки пилообразное напряжение через переключатель В4 поступает на вход усилителя горизонтального отклонения луча, который собран на второй половине лампы Л1 и транзисторах Т13—Т17.

При измерении частоты гармонических колебаний путем наблюдения интерференционных фигур (фигур Лиссажу) сигнал с выхода эталонного генератора (или другого источника) можно подавать непосредственно на вход усилителя горизонтального отклонения луча через гнездо Г2.

Напряжения, необходимые для питания трубки, поступают на ее электроды с делителя, образованного резисторами R58—R65. Регулятором яркости служит потенциометр R64, фокусировки — потенциометр R61. Смещение луча по осям “X” и “У” осуществляется потенциометрами R58 и R59.

При модуляции луча по яркости используют вход “Z”, в этом случае сигнал подается на гнезда Г5 и Г6 (перемычка, соединяющая их, убирается).

Для питания осциллографа используется отдельный блок, схема которого показана на рис. 2. В блок питания входят преобразователь напряжения, выпрямители и фильтры. Преобразователь напряжения выполнен по симметричной двухтактной схеме с самовозбуждением и обратной связью по напряжению. Транзисторы Т1 и Т2 включены по схеме с общим эмиттером. Частота генерации порядка 2 кГц, форма импульсов прямоугольная. В некоторых пределах частоту генерации можно регулировать подбором емкости конденсатора С2. Диод Д1 служит для защиты транзисторов преобразователя при ошибочном включении источника питания (аккумулятора).

Напряжения, снимаемые со вторичной обмотки трансформатора, выпрямляются и фильтруются. Все выпрямители, кроме высоковольтного, выполнены по однополупериодной схеме. Выпрямитель — 650 В собран по схеме утроения напряжения на диодах Д2—Д4 и конденсаторах СЗ—С5. Фильтром служит резистор R5 и конденсатор С18. С обмотки IV снимается переменное напряжение 6,3 В. Обмотку используют для питания двустороннего ограничителя на диодах Д11, Д12. Напряжение прямоугольной формы, снимаемое с ограничителя, используется в качестве эталонного при калибровке осциллографа. Амплитуду калибровочного напряжения можно изменять с помощью резистора R13 в пределах от 0 до 10 В.

Трансформатор преобразователя намотан на тороидальном сердечнике из пермаллоя марки 50 НП. Наружный диаметр тороида 40 мм, внутренний 25, высота 14 мм. Намоточные данные трансформатора Tp1 приведены в таблице.

В осциллографе применены постоянные резисторы типа МЛТ и ОМЛТ с мощностью рассеивания 0,12 — 0,5 Вт, за исключением резисторов R16 и R52, которые имеют мощность рассеивания 2 Вт. Переменные резисторы типа СП и СПО. Электролитические конденсаторы типа ЭМ, ЭТО, К50-6, К53-1, К50-ЗА, К50-ЗБ; керамические конденсаторы типа КМ-4, КС и К.ЛС; металлобумажные — МБМ, БМ, КБГ-М2. Коаксиальные разъемы типа ВР-75; переключатель ВЗ-ПМ типа 5П2Н.

Транзисторы для балансных усилителей (T7, Т2 и T13, Т14 на рис. 1) и для генераторов преобразователя напряжения (77, Т2 на рис. 2) желательно подбирать с одинаковыми параметрами. Катушки индуктивности LI, L3 и L2, L4 намотаны на резисторах типа МЛТ-0,5 сопротивлением 100 кОм и содержат: первые 30 витков, а вторые—100 витков провода ПЭЛШО 01. Так как заранее невозможно точно учесть величину паразитных емкостей схемы, число витков корректирующих катушек подбирается при налаживании прибора.

Большинство элементов осциллографа смонтировано на печатных платах, изготовленных из фольгированного стеклотекстолита марки ФС-1,5. Шасси прибора имеет П-образную форму. Передняя и задняя панели скреплены с шасси уголковыми кронштейнами. Платы с деталями установлены вертикально. На лицевой панели расположены основные органы управления: потенциометры регулировки яркости и фокуса, уровня синхронизации, регулировки усиления и частоты, переключатели ВЗ, В1 и гнезда Г1, Г2 и ГЗ. Колодка подключения блока питания и остальные органы управления укреплены на задней панели осциллографа. Для защиты электроннолучевой трубки от воздействия магнитных полей она помещена в стальной экран.

Общий вид осциллографа и расположение элементов на шасси показаны на рис. 3 и 4.

ВРЛ