ОСЦИЛЛОГРАФ НА 18 ТРАНЗИСТОРАХ

Ю. Андреев, Радио №8/1964, ст.43
В течение последних лет радиолю­бители создали разнообразные измерительные приборы на транзи­сторах, которые успешно конкури­руют с аналогичными ламповыми.

Наименее популярны в этом отно­шении осциллографы. Транзистор­ная аппаратура в основном низко­вольтная, а отклоняющие напряже­ния должны быть достаточно высо­кими. Кроме того, транзисторы весь­ма чувствительны к перегрузкам, и при подаче на вход осциллографа исследуемого напряжения выше 20— 30 в часто наблюдаются пробои во входных каскадах.

Батарейный осциллограф на тран­зисторах можно использовать как в лабораторных, так и в полевых условиях для исследования напряже­ний до 250 в. Чувствительность уси­лителя вертикального отклонения 1,5 мм/мв эфф (18 мв на весь экран) при входном сопротивлении 350 ком и входной емкости 95 пф. Чувстви­тельность усилителя горизонтального отклонения 50 мм\в (0,5 в на весь экран) при входном сопротивлении 50 ком и емкости 45 пф.

Неравномерность частотной ха­рактеристики обоих каналов не ху­же ± 1,5 дб в полосе частот 1,5 гц— 20 кгц. Диапазон частот непрерыв­ной развертки 2 гц — 20 кгц разбит на 7 поддиапазонов.

Осциллограф снабжен калибрато­ром амплитуды, так что точность измерения напряжений 10%. Пи­тается он от аккумулятора напряже­нием 10—13 в, потребляемый ток 1,2 а. Размеры прибора без крышки 175 X 220 X 280 мм, вес 5 кг

Одна из основных задач, стоящих перед конструктором осциллографа на транзисторах, заключается в том, чтобы добиться полного отклонения луча на весь экран.

При использовании транзисторов П26 (Uкэ макс =100D) это отклоняю­щее напряжение не может превы­шать 90 в. Для полного отклонения луча в осциллографах с любой из наиболее распространенных элект­роннолучевых трубок, 5ЛО38, 8ЛО29, 13ЛО37 требуется не менее 170 в,

В данном случае анодное напряже­ние электроннолучевой трубки ис­кусственно занижено, поэтому зна­чительно повышена ее чувствитель­ность, и достигается полное откло­нение луча при значительно меньших отклоняющих напряжениях. Для за­щиты от перегрузок применены вход­ные ограничители.

Принципиальная схема. На рис. 1 приведена блок — схема осциллогра­фа, а на рис. 2 его принципиальная схема. Со входа через разделительный конденсатор Ci сигнал поступает на трехступенчатый делитель 1:1, 1 : 10, и 1 : 100, а затем на двусто­ронний ограничитель Д1—Д2 с поро­гом ограничения 8 в. Благодаря ограничению даже при подключе­нии к осциллографу напряжения 250 в и ошибочной установке пере­ключателя делителя в положение 1:1 на вход усилителя поступит напряжение не более 8 в, то есть воз­можность пробоя практически ис­ключена. В то же время при уста­новке переключателя в положение, при котором луч не отклоняется за пределы экрана, напряжение сиг­нала не ограничивается Стабилит­роны при этом практически не про­водят тока, чем достигается доста­точно высокое входное сопротив­ление.

Предварительный усилитель вы­полнен на шести транзисторах T1- T6. Первые три транзистора включе­ны по схеме эмиттерного повторите­ля, его выходное сопротивление, а следовательно, и входное сопротив­ление усилителя 600 ком. Кремние­вые транзисторы T1—Тз применены для повышения термостабильности.

Каскад на транзисторе Т4 охвачен­ный обратной связью по току и на­пряжению, имеет коэффициент уси­ления около 20. Транзистор Т5 являетя согласующим. Последний ка­скад на транзисторе Т₆ работает как фазоинвертер. Максимальное неиска­жённое напряжение, снимаемое с вы­ходов фазоинвертера, составляет 1.5в. Усиление можно плавно регу­лировать потенциометром R7.

Выходные усилители вертикаль­ного (T7, Т8) и горизонтального (Т₁₅, T16) отклонения, совершенно одинаковые, собраны по симметрич­ной двухтактной схеме с индуктив­ной коррекцией. Коэффициент уси­ления каждого плеча равен 50, максимальное неискаженное напря­жение, снимаемое с коллекторной нагрузки, 30—32 в эфф (60—64 в эфф между коллекторами транзисторов T7 и Т8).

Экспериментально установлено (с учетом разброса параметров труб­ки 5ЛО38 и разной чувствительности обеих пар пластин), что для откло­нения луча на весь экран требуется напряжение 40—65 в при анодном напряжении трубки 480 в. Напряже­ние питания обоих выходных ка­скадов стабилизировано газовым ста­билизатором Лз. Усилитель синхро­низации выполнен на транзисторе Т9 по схеме с общим эмиттером. Коэффициент усиления каскада 12— 15. Амплитуду синхронизации можно изменять с помощью потенциометра R1, включенного в эмиттерную цепь транзистора Т5. Генератор развертки содержит три транзистора Т_1о — T12. Два из них, T10 и Т11, включены по видоизмененной схеме мульти­вибратора. Третий, Т12, используется как линеаризующий элемент, то есть поддерживает постоянным разрядный ток конденсаторов С₂₈—С35. Пере­ключателем П2 можно регулировать частоту ступенями, а потенциомет­рам К57 плавно. Сигнал синхрониза­ции подается в цепь базы транзи­стора T10. Напряжение питания ге­нератора стабилизировано кремние­вым стабилитроном Д14. Согласую­щий усилитель горизонтального от­клонения на транзисторах Т13, Т14 по схеме аналогичен вертикальному усилителю на транзисторах Т5, Т6. Этот усилитель, входное сопротивле­ние которого около 80 ком, служит для согласования генератора раз­вертки с выходным каскадом гори­зонтального усиления. Кроме того он используется для согласования при подаче сигнала на вход «X» осциллографа. Размер изображения по оси «X» регулируется потенцио­метром К61- Для защиты усилителя от пробоя при поступлении на вход больших напряжений используется ограничитель Д15—Д16, аналогич­ный примененному в канале верти­кального усиления.

Блок питания осциллографа со­стоит из преобразователя напряже­ния, выпрямителей и фильтров. Пре­образователь собран по схеме сим­метричного блокинг-генератора на транзисторах Т17, T19- Частота пре­образования 900 гц.

Выпрямитель для питания пред­варительных усилителей и генера­тора развертки выполнен по мосто­вой схеме, а для питания электрон­нолучевой трубки — по схеме удвоения.

Обмотка V трансформатора Tp1 использована для питания двухсто­роннего ограничителя Д12, Д13.

Напряжение прямоугольной формы, снимаемое с ограничителя, имеет стабильную амплитуду. Оно исполь­зуется в калибраторе. Напряжение калибратора можно регулировать по­тенциометром R45, лимб которого проградуирован в милливольтах.

Диод Д18 служит для защиты преобразователя при ошибочном под­ключении источника питания в об­ратной полярности. Благодаря стабилитронам прибор может нормально работать при изме­нении напряжения питания в преде­лах 10—-13 в. Питающее напряжение поступает на электроды электронно­лучевой трубки с делителя напря­жения R38—R41

Регулятором яркости служит по­тенциометр R38, фокусировки— потенциометр R₄₀. Для центровки луча по осям служат потенциометры R29 И R32.

Детали и конструкция. Все де­тали, использованные в осцилло­графе, за исключением корректи­рующих дросселей Др1—Др4 и тран­сформатора преобразователя, стан­дартные.

Постоянные сопротивления могут быть типа МЛТ или УЛМ с мощ­ностью рассеивания 0,12—0,5 вт. Только сопротивления R4, R₆₀ и R78 должны иметь мощность рассеи­вания не менее 2 вт. Переменные сопротивления R21, R27, R71 И R76 типа СПО, сопротивление R45 типа ПП1-3; все остальные — типа СП.

Электролитические конденсаторы типа ЭТО, ЭГЦ и ЭМ, остальные бумажные БМ и МБМ. Малогаба­ритные коаксиальные разъемы типа ВР-73. Транзисторы типа П15 можно за­менить на П13, П14, транзисторы П202 на П201, П203. Вместо газового стабилитрона СГ2П можно приме­нить кремниевый стабилитрон Д817Г. Транзисторы П26 для двухтактных каскадов надо брать одинаковыми по параметрам. Коэффициент усиления по току транзисторов T1—Тз должен быть не менее 20. Остальные транзи­сторы отбора не требуют.

Дроссели Др1—Др4 намотаны на броневых сердечниках СБ-3 прово­дом ПЭЛ 0,12. Число витков обмотки 700, индуктивность — 30 мгн.

Трансформатор преобразователя намотан на тороидальном сердеч­нике из стали Э-310. Наружный диаметр тороида 36 мм, внутренний 24 мм, высота 13 мм. Обмотки со­держат: 1 — 30 X 2 витков провода ПЭЛ 0,74; II —15 X 2 витков про­вода ПЭЛ 0,12; III—560 витков провода ПЭЛ 0,12; IV—16 витков провода ПЭЛ 0,51; V—45 витков провода ПЭЛ 0,12; VI—700 витков провода ПЭЛ 0,1; VII—90 витков провода ПЭЛ 0,27.

Футляр, лицевая панель и крыш­ка осциллографа выполнены из ли­стового дюралюминия толщиной 1,5мм
На лицевую панель выведены все ручки управления за исключе­нием потенциометров центровки по осям R29, R32. Оси последних выведены на заднюю стенку.
Детали блока питания (трансфор­матор, диоды и конденсаторы) смон­тированы внутри стального экрана прямоугольной формы размерами 80 X 140 X 100 мм. Сопротивления входного делителя, корректирующие емкости C2— С4 и стабилитроны Д1, Д2 смонтированы непосредствен­но на плате переключателя П1. Все остальные детали осциллографа раз­мещены на семи гетинаксовых платах толщиной 2 мм.

Общий вид осциллографа и распо­ложение отдельных деталей пока­заны на рис. 3 и 4.

Настройка осциллографа. Для настройки осциллографа необходимо иметь осциллограф с частотой непре­рывной развертки от 1—2 гц (С1-1, С1-4), ламповый вольтметр с вход­ным сопротивлением не менее 1 Мом (ВЗ-2А) и звуковой генератор, на­пример ГЗ-З. Неравномерность ча­стотной характеристики осциллогра­фа на частотах ниже 20 гц, если это требуется, можно проверить с по­мощью генератора ГЗ-16

После проверки правильности мон­тажа приступают к настройке от­дельных блоков. Прежде всего сле­дует убедиться в правильности режимов питания транзисторов (табл. 1) и электроннолучевой труб­ки (табл. 2).

Если режимы транзисторов отли­чаются более чем на 20—25% от указанных, необходимо подобрать величины сопротивлений цепи базы.

Во время настройки блоков их удобнее подключать к автономному источнику питания. При проверке работы усилителей на его вход по­дают напряжение от звукового гене­ратора, к выходу усилителя подклю­чают ламповый вольтметр и осцилло­граф. Проверяют коэффициент уси­ления, входное сопротивление и ма­ксимальное неискаженное напряже­ние на выходе усилителя. После того как усилители порознь налажены, необходимо включить их вместе и снять сквозную частотную характеристику. Для коррекции усилителей на высокочастотном участке диапазона служат дроссели Др1—Др4 Точное значение индук­тивности подбирают таким образом, чтобы подъем частотной характери­стики в области частот 18—25 кгц не превышал 1 — 1,5 дб.

По окончании настройки усилите­лей уточняют параметры входного делителя. Сначала подбирают вели­чину емкости С4, компенсирующей собственную емкость стабилитронов Д1 и Д2, затем величины емкостей С2 и Сз.

Правильно налаженные усилители горизонтального и вертикального от­клонения должны иметь равномер­ные частотные характеристики в по­лосе частот не менее 1,5 гц—20 кгц. Настройку генератора следует на­чинать на какой-нибудь средней частоте, например, 100 гц. В первую очередь надо подобрать ограничи­вающие сопротивления R56 и R58. В зависимости от коэффициента уси­ления по току транзистора Т12 ве­личину сопротивления R58 можно изменять в довольно широких пре­делах. Сопротивление R58 подби­рается так, чтобы при установке движка сопротивления R57 в нижнее по схеме положение, форма кривой генератора оставалась близкой к ли­нейной.

Последним этапом настройки гене­ратора является проверка по частоте с помощью осциллографа и звуко­вого генератора (по фигурам Лиссажу).

Амплитуда напряжения генера­тора приблизительно равна напря­жению стабилизации кремниевого стабилитрона Д14.

Регулировка преобразователя сво­дится к подбору величины сопротив­ления R79 по минимуму потребляе­мого тока. Последний измеряют ам­перметром, включенным в цепь пита­ния преобразователя. Ток, потреб­ляемый преобразователем с нагруз­кой, при напряжении источника пи­тания 12 в, не должен превышать 1 — 1,2 а.

Последним этапом настройки яв­ляется градуировка лимба калибра­тора напряжения. .

Если использовать трубку с дли­тельным послесвечением и большим размером экрана, то размеры при­бора несколько увеличатся. При этом необходимо увеличить анодное напряжение трубки до 1500—-1700 в.