Электроннолучевой осциллограф с трубкой 8Л029И

В. ПАВЛЮЧЕНКО, Радио №8/1966, ст.53

При конструировании описыва­емого осциллографа ставилась задача создать портативный прибор высокой чувствительности с большим входным сопротивлением, с широкой полосой исследуемых ча­стот и равномерной частотной ха­рактеристикой.

С помощью такого осциллографа можно исследовать периодические процессы в частотном диапазоне 20 гц — 1,5 Мгц. Неравномерность частотной характеристики усилителя вертикального отклонения в этом диапазоне не выше ±1 дб. Чувстви­тельность усилителя вертикального отклонения 250 мм/в, а усилите­ля горизонтального отклонения —25 мм/в. В приборе применена не­прерывная развертка, нелинейность которой не превышает 15%. Частот­ный диапазон развертки от 20 гц до 158 кгц разбит на 5 поддиапа­зонов .

Входное сопротивление усилителя вертикального отклонения не менее 500 ком, входная емкость не более 50 пф. Входной делитель может ос­лаблять напряжение сигнала в 10 и 100 раз.

Используя внешнюю фазосдвигаю­щую цепь и круговую развертку с модуляцией яркости луча, можно с большой точностью сравнивать кратные частоты, находящиеся в соотношении до 50 : 1.

Питание осциллографа осущест­вляется от сети переменного тока напряжением 127 или 220 в ±20%.

Принципиальная схема осцилло­графа показана на рис. 1. Усилитель вертикального отклонения имеет час- тотнокомпенсировакный ступенчатый делитель напряжений (1 : 1, 1 : 10 и 1 : 100). Равномерность частотной характеристики входного устройства в широком диапазоне частот дости­гается подбором емкости конденса­торов С₂, С₃ и С₄.

Первый каскад усилителя собран на лампе Л_г по схеме катодного по­вторителя, что позволило при вы­соком входном сопротивлении при­бора использовать низкоомный плав­ный делитель напряжения Т?₈. Кон­денсатор С ₈ в катодной цепи лампы следующего каскада корректирует частотную характеристику усилителя вертикального отклонения в области высших частот. Для этой же цели в сеточных и анодных цепях двух­тактного выходного каскада вклю­чены катушки индуктивностиL₁—L4,

Усилитель горизонтального откло­нения собран на правом триоде лам­пы Л₆ и на лампе Л₇. Конденсатор С₃₃ служит для выравнивания час­тотной характеристики усилителя в области высших частот.

Генератор развертки Л₅ собран по транзитронной схеме, имеет широкий диапазон генерируемых частот и хо­рошую форму пилы. Генератор раз­вертки синхронизирован исследу­емым напряжением, снимаемым с час­ти анодной нагрузки (резистор R₁₈) лампы Л₃. Это напряжение усили­вается левым триодом лампы Л₆ и с ее анодной нагрузки (R₄₇) подается на экранную сетку генератора раз­вертки. Уровень синхронизации мож­но регулировать потенциометром R₄₈. С помощью резистора R₃₃ вы­бирают нижнюю границу частоты генератора развертки на первом ди­апазоне. Частоту колебаний генера­тора можно плавно менять потенцио­метром R₄₂ на каждом из пяти диа­пазонов в следующих пределах: 20 гц — 60 гц, 60 гц — 380 гц, 380 гц — 3,2 кгц, 3,2 кгц — 26 кгц, 26 кгц — 158 кгц,

С выхода генератора развертки отрицательные импульсы через цепь R32 и C17 подаются на модулирующий электрод трубки для гашения линий обратного хода луча на экране труб­ки.

При большом соотношении крат­ных измеряемых частот используют метод- круговой развертки с моду­ляцией яркости луча, для чего на оба входа осциллографа («Вход У» и «Вход X») одновременно подают оди­наковые по амплитуде напряжения известной частоты, сдвинутые по фа­зе на 90°. Последнее достигается с помощью фазосдвигающей цепи, а на­пряжение более высокой измеряемой частоты подается на вход «Модуля­тор». При этом на экране трубки появится эллипс. Регулируя усиле- низ по горизонтали и вертикали, необходимо добиться превращения эллипса в окружность.

Как только на вход «Модулятор» будет подано напряжение измеряемой частоты, на окружности появятся светлые пятна. Вращая ручки «Яр­кость» и «Фокус» осциллографа и подстраивая в небольших пределах частоты (низшую из сравниваемых) генератора, добиваются четкого и неподвижного изображения на эк­ране.

Отношение сравниваемых частот определяется из следующих сообра­жений. Луч делает один оборот за один период напряжения, поданного на входы осциллографа. Поэтому, если на окружности появилось, на­пример, 10 пятен, значит за время одного оборота луча прошло 10 пе­риодов измеряемого напряжения. Следовательно, частота измеряемого напряжения в 10 раз выше частоты напряжения эталонного генератора.

Описанный метод измерения часто­ты имеет недостаток. При соотноше­ниях частот, отличающихся в два раза (например, 2 : 5 и 4 : 5), на эк­ране появится одинаковая картина. На самом же деле в первом случае за два оборота луча на окружности появится пять меток, а во втором те же пять меток появятся уже за че­тыре оборота луча. Чтобы не до­пустить ошибки при измерении, не­обходимо проверять соотношение ча­стот несколько раз при различных эталонных частотах. Практически величина измеряемой частоты в боль­шинстве случаев приблизительно из­вестна, и поэтому вероятность ошиб­ки в два раза при измерении часто­ты данным методом весьма мала.

Схема фазосдвигающей цепи, ис­пользуемой при измерении кратных частот методом круговой развертки, изображена на рис. 2. Для получения суммарного угла сдвига фаз, равного 90°, параметры обеих ВС-цепей должны быть оди­наковы. Их определяют по формуле:

Чтобы повысить чувствительность усилителя по горизонтали, не уве­личивая число радиоламп и не ухуд­шая частотную характеристику уси­лителя, вертикально отклоняющие пластины трубки, имеющие большую чувствительность, подключаются к выходу усилителя горизонтального отклонения.

Низковольтный выпрямитель сети питания осциллографа собран по мостовой схеме на диодах Д₂ — Д₉. Его выходное напряжение под на­грузкой около 280 в.

Высоковольтный выпрямитель соб­ран по схеме удвоения на селеновых вентилях типа ОСВ-Т-3. С его вы­хода снимается -отрицательное на­пряжение — 1400 в.

В осциллографе имеется выход с контрольным напряжением«3 в 50 гц», которое снимается с части накаль­ной обмотки трансформатора. Его можно использовать для приблизи­тельного определения амплитуды ис­следуемого сигнала.

Настройка прибора. Регулировку прибора начинают с проверки пи­тающих напряжений. Убедившись в их соответствии указанным на схеме величинам, приступают к регулиров­ке системы управления электронным лучом.

Перед этим нужно удалить все ра­диолампы из ламповых панелей и, поочередно вращая по часовой стрел­ке ручки потенциометров «Яркость», «Смещение по Y» и «Смещение по X», проверить, изменяется ли при этом яркость свечения луча и переместит­ся ли он снизу вверх и слева на­право.

Подбором сопротивлении резисто­ров R₆₀ и R₆₂ добиваются наилучшей фокусировки луча при среднем по­ложении ручки потенциометра R61 Перемещая луч из центра экрана по всей его поверхности с помощью потенциометра R₃₀, ось которого вы­ведена под шлиц, добиваются, чтобы луч не расфокусировался.

Отрегулировав управление элек­тронным лучом, приступают к на­стройке генератора развертки, пред­варительно установив все лампы в ламповые панели. Переключатель П₃ надо установить в положение «раз­вертка», переключатель П1 — в поло­жение «1 : 1», а П₂ — в верхнее по­ложение. Ручки «Усиление по X» и «Усиление по Y» поставить в поло­жение, соответствующее максималь­ному усилению. При этом на экране должна появиться осциллограмма на­пряжения развертки и не должно быть никаких наводок. Настройка генератора сводится к выбору границ частотных диапазонов генератора. Соседние диапазоны обя­зательно должны иметь небольшое перекрытие по частоте.

Подавая от генератора синусои­дальных колебаний напряжение ча­стотой 20 гц и подбирая сопротивле­ние резистора R₃₃, устанавливают низшую частоту первого диапазона генератора развертки (по появлению на экране одного периода синусоиды). Потенциометр R₄₈ («Синхронизациям) при этом должен быть полностью вы­веден, а R₄₂ («Частота плавно») — установлен в положение, соответст­вующее минимальной частоте. Вра­щая ручку потенциометра «Частота плавно» по часовой стрелке до упора, по числу периодов синусоиды на экране определяют Высшую частоту первого диапазона. Далее изменяют частоту напряжения звукового ге­нератора так, чтобы она была не­сколько ниже высшей частоты гене­ратора развертки на первом диапазо­не. Подбором емкостей конденсато­ров С₁₉ и С₂₇ добиваются получения одной синусоиды на экране. При этом переключатель П₂ стоит в положе­нии, соответствующем второму диапа­зону развертки, а ручка «Частота плавно» находится в крайнем левом положении. Подобным же образом определяется и высшая частота гене­ратора развертки на втором диапа­зоне.

Увеличение коэффициента пере­крытия частот по диапазону с по­мощью изменения сопротивлений ре­зисторов R₃₀, R₄₂ и R₄₃ не рекомен­дуется, так как это приводит к сни­жению стабильности работы гене­ратора и к некоторому ухудшению формы пилообразного напряжения. Каскад усиления напряжения, син­хронизирующего частоту генератора развертки, а также цепь гашения обратного хода луча не требуют регулировки.

После настройки генератора надо снять частотную характеристику уси­лителей и скорректировать ее, если это необходимо» Коррекцию частот­ных характеристик и регулировку усилителей начинают с выходных каскадов. Регулировочные элементы указаны в предыдущем разделе опи­сания, а методика налаживания уси­лителей подробно описана в журна­лах «Радио» и в специальной радио­технической литературе. Закончив регулировку усилителей, проверяют и подстраивают входной делитель усилителя по вертикали. Коэффи­циент деления напряжений во всей полосе исследуемых частот должен быть постоянным. В заключение определяют чувствительность усили­теля.

Описываемый осциллограф был на­строен с помощью приборов АВО-5М, ЗГ-12 и ГСС-6 после их двадцати­минутного прогрева.

Конструкция и детали. Размеры осциллографа 205x287x290 мм, вес 11 кг. Смонтирован он на двух вертикальных симметричных шасси, скрепленных лицевой панелью и зад­ней стенкой.

На одном шасси (рис. 3) располо­жены все лампы и детали усилителя горизонтального отклонения, гене­ратора развертки и высоковольтного выпрямителя. На другом (рис. 4) — все лампы и детали усилителя вер­тикального отклонения, низковольт­ного выпрямителя и его фильтра. Лицевую панель (рис. 5), на которой смонтированы все органы управле­ния осциллографом, можно закрыть съемной крышкой, прикрепляемой к кожуху пружинящими кнопочными защелками.

На задней стенке имеются зажимы для подключения осциллографа к се­ти, два держателя предохранителей, монтажная плата с конденсаторами С₁₃, С₁₄ ^и резисторами R₂₆ R₂₉ ^и силовой трансформатор.

Силовой трансформатор (от теле­визора «Спутник-61») имеет коротко­замкнутый виток из медного листа толщиной 2 мм. Его сердечник на­бран из пластин Ш-32, толщина набора 50 мм. Сетевая обмотка 1—2 содержит 300 витков провода ПЭЛ 0,41; обмотка 2—3 — 220 витков провода ПЭВ 0,35; повышающая обмотка 4—5—6—7— 700+50+50 витков провода ПЭВ 0,25; накальная 8—9 — 16 витков провода ПЭВ 1,16; обмотка для питания нити накала трубки 10—11 — 16 витков провода ПЭВ 0,69; высоковольтная 12—13 — 1500 витков провода ПЭВ 0,1; на­кальная 14—15 — 16 витков провода ПЭВ 1,35.

Обмотки 10—11 и 12—13 изоли­рованы друг от друга и остальных обмоток тремя слоями лакоткани. Между сетевой и повышающей об­моткой расположен экран из медной фольги.

Обмотки дросселей фильтра Др₁ иДр₂ намотаны проводом ПЭВ 0,15 на сердечниках из пластин Ш-12 при толщине набора 20 мм. Они насчитывают по 3000 витков. Пла­стины собраны встык с зазором 0,2 мм.

Для защиты от воздействия маг­нитных полей электроннолучевая трубка закрыта двумя стальными экранами. Для удобства работы с осциллографом экран трубки за­ключен в тубус, и на него наложен прозрачный круг из органического стекла с масштабной сеткой. В приборе использованы резисто­ры типа ВС и МЛТ, конденсаторы типа МБМ и КСО, переключатель П₂ типа 5П4Н (вторая плата его используется для монтажа конден­саторов С₁₈ — С₂₂ и С₂₆ — С₃₀), пере­ключатели П₁ и П₃ типа ЗПЗН, потенциометры типа СП-2, типа II. Чтобы добиться плавной регулировки усиления по горизонтали, рекомен­дуется в качестве R₄₀ применить по­тенциометр типа В. Потенциометры R_5б — R₅₇ и R27 — R₂₈ спаренные. Катушки индуктивности L₁ — L4 на­мотаны на каркасах диаметром 8 мм проводом ПЭЛШО 0,11 и имеют 210 витков. Намотка типа универсаль. Карбонильные цилиндрические сердечники СЦР-1Б позволяют изме­нять их индуктивность от 440 до 520 мкгн (рис. 6). Прибор заключен в дюралюминиевый кожух.