ПРОСТОЙ ДВУХ-ЛАМПОВЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ

Е. МИХАЙЛОВ, В. ЕРМАКОВ, Радио №5/1966, ст.56

В статье описан простой двухламповый осциллограф, изготовление и налаживание которого доступно радиолюбителям средней квалификации. Осцил­лограф (см. вкладку стр. 4) отличается небольшими раз­мерами (75X100X275 мм) и весом (1,5 кг); потребля­емая мощность не превышает 12 вт.

Питается осциллограф напряжением 6,3 и +240-280 в. Чувствительность усилителя вертикального отклонения не менее 20 мм на 1 в амплитудного значения напряжения. Полоса пропускания усилителя на уровне 0,7 не менее 1,5 Мгц, спад плоской вершины импульса длительностью 1500 мксек не превышает 15% от ампли­туды в начале импульса.

Входное сопротивление усилителя вертикального отклонения не менее 500 ком, а емкость не более 50 пф. Генератор горизонтальной развертки имеет два диа­пазона: 20—50 гц и 5—20 кгц. С помощью калиброван­ного напряжения (1 в) можно определять амплитуду исследуемых сигналов от 1 до 150 в с точностью не менее 20%. Максимальная погрешность входного делителя ±5%.

Принципиальная схема осциллографа приведена на 4-й стр. вкладки. Осциллограф содержит усилитель вертикального отклонения, выполненный на лампе Л₂, генератор развертки па лампе Л1 и выпрямитель (рис, 1).

Двухкаскадный усилитель собран на двойном триоде 6НЗП. Каждый каскад охвачен обратной связью по току. Катодная цепь каскада не вносит искажений при усилении сигналов низких частот. Вместо обычной большой блокирующей емкости в цепь катода включен конденсатор небольшой емкости, подобранной экспе­риментально. Благодаря этому не искажается плоская вершина импульса. Постоянная времени цепи катода выбрана с таким расчетом, чтобы получить наилучшую частотную характеристику. Первый каскад без иска­жения усиливает напряжение сигнала до 1,5 в.

Для расширения пределов измерения на входе уси­лителя включен ступенчатый компенсированный де­литель напряжения. Степень усиления двухкаскадного усилителя можно регулировать потенциометром R₁₆. Общий коэффициент усиления усилителя вертикального отклонения равен 50. Переключением резисторов R₁₉, R₂₃ можно регулировать напряжение сигнала, посту­пающее в положительной полярности (независимо от полярности исследуемого сигнала) на генератор раз­вертки. Это напряжение служит для синхронизации последнего. С сопротивления анодной нагрузки R₂₄ через разделительный конденсатор С₁₄ усиленное на­пряжение сигнала подается на вертикальные отклоня­ющие пластины электронно-лучевой трубки.

Генератор развертки выполнен на лампе Л₁ (6Ж5П) но схеме с емкостной обратной связью. Как уже сказано выше, генератор синхронизирован непосредственно исследуемым напряжением. Напряжение синхрониза­ции из анодных цепей одного из каскадов усилителя (в зависимости от положения переключателя П₂) через конденсатор С₁₂ и диод Д₁ подается на управ­ляющую сетку генераторной лампы Л₁. Разделительный диод Д₁ исключает влияние генератора развертки на источник синхронизирующих импульсов. Частоту ге­нератора развертки можно плавно менять, изменяя напряжение смещения на первой сетке лампы, пли же ступенями (переключатели П_1а—П_1б).

Отрицательные импульсы гашения обратного хода луча поступают на управляющий электрод электрон­но-лучевой трубки с экранной сетки лампы генератора развертки. На горизонтальные отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки через конденсатор С₇ пода­ется пилообразное напряжение, амплитуду которого можно регулировать потенциометром R₁₀. При помощи потенциометров R₂₉ и R₃₀ можно смещать изображение в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Осциллограф можно питать непосредственно от теле­визора, поскольку в любом телевизоре имеются источ­ники напряжения — 6,3 в и +(240—280 в). Электронно­лучевая трубка питается выпрямленным напряжением вторичной обмотки трансформатора (см. вкладку). Пол­ная схема выпрямителя показана на рис. 1. Напряжения (200—220) в, (220—240) в для питания анодных цепей ламп усилителя и генератора поступают с конденсаторов фильтра C1и С₂. Индикатором подключения осцил­лографа к телевизору служит неоновая лампа.

Конструкция и детали. Основанием конструкции осциллографа служит металлический каркас, изготов­ленный из листовой стали толщиной 0,8 мм. Он име­ет размеры 76Х100Х275 мм.

Сначала надо изготовить переднюю и заднюю стенки каркаса (из листовой стали толщиной 0,8 мм). По размерам они должны быть одинаковы. Затем изготав­ливают четыре уголка, соединяющие эти две стенки. Кроме того, необходимы небольшие по длине подкладки того же профиля, что и уголки, которые подкладываются с внутренней стороны в месте стыка стенки каркаса (передней или задней) с уголком. Скрепляются они заклепками.

На передней стенке каркаса по углам расположены четыре отверстия для вывода ручек потенциометров. R₃₇ (яркость), R₃₃ (фокус), R29 (перемещение луча по горизонтали), R₃₀ (перемещение луча по вертикали). Эти потенциометры находятся под большим отрица­тельным потенциалом относительно шасси и поэтому должны быть тщательно изолированы от корпуса при­бора. Их устанавливают через изолирующие втулки, а ручки управления изготавливают из хорошего изоля­ционного материала.

На задней стенке каркаса имеются отверстия для предохранителя и проводов. Каркас сверху закрыт кожухом П-образной формы. В верхней части кожуха находится окно для панели управления, а в боковых стенках просверлены отверстия для улучшения условий охлаждения. Нижняя часть каркаса закрыта планкой с многочисленными отверстиями для воздухообмена.

Кожух и нижняя планка изготовлены из листового дюралюминия толщиной 1 мм и прикреплены к каркасу винтами М3. Нарезать полноценную резьбу для креп­ления обшивки к каркасу из-за небольшой толщины материала нельзя. Поэтому для крепления кожуха и нижней планки к каркасу необходимо в каркас за- вальцевать втулку с резьбой М3. К нижней планке каркаса прикреплена откидывающаяся рамка, с по­мощью которой осциллограф можно поставить в более удобное для работы положение.

Почти все детали смонтированы на четырех отдельных панелях: панели усилителя, панели блока развертки, панели блока питания и панели управления. Чертеж панели усилителя 2 показан на вкладке. Изготовлена она из дюралюминия толщиной 4 мм. Центральное отверстие диаметром 39 мм служит для прохода элект­ронно-лучевой трубки; отверстия диаметром 22,5 мм и 14,5 мм— соответственно для ламповой панели ПЛК-9 и электролитического конденсатора. Панель распола­гается вертикально.

Панель блока развертки 3 аналогична панели уси­лителя. Центральное отверстие этой панели несколько меньшего диаметра (35 мм), так как через него проходит только цокольная часть электронно-лучевой трубки. Отверстие диаметром 19,5 мм предназначено для лам­повой панели ПЛК-7, другое отверстие — для элект­ролитического конденсатора. Панель блока развертки так же, как и панель усилителя, укреплена вертикально.

Панель блока питания изготовлена из стали толщиной 1 мм. В ней имеются отверстия для крепления транс­форматора, конденсаторов и монтажной планки. Па­нель укреплена в задней части каркаса горизонтально. Схема блока питания показана на рис. 1 (в тексте).

Сердечник силового трансформатора Тр₁ набран из пластин ШЛ-12, толщина набора 20 мм, размер окна 12X20 мм. Обмотка I содержит 80 витков провода ПЭВ 0,51; обмотка II—7000 витков ПЭВ 0,08; обмотка III— 100 витков ПЭВ 0,51. Если осциллограф питается от сети, силовой трансформатор Тр₁ должен иметь сердеч­ник, набранный из пластин ШЛ-16 при толщине набора 20 мм и размерах окна 16×40 мм. Обмотка 1а будет насчитывать 1400, а 16 — 900 витков провода ПЭВ 0,21; обмотка II—5600 витков провода ПЭВ 0,09* III—2500 витков провода ПЭВ 0,12; IV—80 витков провода ПЭВ 0,41; V—80 витков провода ПЭВ 0,41.

Сборку осциллографа начинают с того, что устанав­ливают в каркасе потенциометры. К задней стенке каркаса прикрепляют предохранитель и пистоны для прохода проводов. Потом устанавливают панели уси­лителя, блока развертки и блока питания и панель управления. Далее переходят к межпанельному мон­тажу. Через отверстие в передней стенке каркаса пропускают электронно-лучевую трубку, устанавливают обрамление и вставляют трубку в обрамление, фикси­руя ее хомутиком на панели блока развертки.

Налаживание. Налаживание осциллографа следует начинать с проверки правильности монтажа. Затем вставляют все лампы и подключают осциллограф к телевизору (или к любому другому источнику питания, выходные напряжения которого 6,3 в и +(250-300 в).

Установив ручки потенциометров R29 и R₃₀ ^в вреднее положение, с помощью ампервольтомметра проверяют режимы ламп, напряжение на выходе высоковольтного выпрямителя. После этого вынимают лампу Л₂. Ручку потенциометра R₁₉ выводят до конца влево. Подбирают сопротивления резисторов R₂₇ и R₃₄ так, чтобы хорошо сфокусированный электронный луч находился в центре экрана.

Если луч на экране двоится, значит имеются маг­нитные наводки от трансформатора Тр₁ на электронно­лучевую трубку. Чтобы устранить их, необходимо изменить положение трансформатора Тр₁.

Потенциометр R₃₇ должен плавно регулировать яр­кость электронного пятна, при этом положение пятна на экране не меняется, а потенциометры R₂₉ и R₃₀— перемещать луч по горизонтали и вертикали примерно на 25 мм.

Убедившись в нормальной работе цепей питания осциллографической трубки, можно перейти к налажи­ванию генератора развертки. Лучше всего иметь для этой цели контрольный осциллограф. Переключатель П₁ («диапазон развертки») устанавливают в положение 20—50 кгц (нижнее по схеме). Контрольный- осцил­лограф подключают к анодной цепи генераторной лампы Л₁. При этом амплитудное значение напряжения на аноде лампы Л₁ должно быть примерно 80 в. Проверяют устойчивость генерации в частотном диапазоне 15— 30 кгц.                          .

Дальше изменением сопротивления потенциометра R₁₇ добиваются плавного перекрытия частотных диа­пазонов развертки. Оно должно быть не менее 2. Гра­ницы диапазонов частот разверток уточняют подбором емкостей конденсаторов С₃, C4, С₉, С_1о и сопротивления резистора R₁₈.

Для проверки усилителя рекомендуется снять его частотную характеристику. При этом необходимы сиг­нал генератор, калиброванный но частоте н амплитуде, а также ламповый вольтметр с большим входным со­противлением и с малой входной емкостью. Напряжение с сигнал-генератора подается на вход осциллографа, а к отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки подключается ламповый вольтметр. Меняя частоту сигнал-генератора и поддерживая его выходное напря­жение на всех частотах постоянным, снимают частотную характеристику. При налаживании компенсированного делителя вначале подбирают сопротивления резисторов R₅, R₈, чтобы коэффициент деления был точно равен 1 : 10, 1 : 100. После этого на вход осциллографа по­дают импульсный сигнал и с помощью конденсаторов С₂ и С₅ добиваются минимальных искажений сигнала.

Перед калибровкой осциллографа по напряжению необходимо резистор R₃ заменить потенциометром 1— 1,5 ком, измерить ламповым вольтметром напряжение накала. Затем надо измерить напряжение на потенциометре ламповым вольтметром. Оно должно быть равно 1 в (при номинальном напряжении накала 6,3 в). После этого измеряют сопротивление потенциометра и снова заменяют его резистором, сопротивление которого равно измеренному.

Работа с прибором. Подключают прибор к источнику питания (телевизору или сети), включают питание (Bк₁ замкнут). При этом на верхней панели должна заго­реться сигнальная лампа. Следует только заметить, что нельзя путать между собой щупы, предназначенные для подключения к телевизору. Ручкой «яркость» устанавливают минимальную яркость луча и дают прибору прогреться примерно в течение минуты. Если при вращении ручки «яркость» вправо до упора изоб­ражение луча не появляется на экране, необходимо руч­ками R₂₉ и R₃₀ установить его в центре экрана.

После этого ручками «фокус» и «яркость» устанавли­вают максимальную четкостьи желаемую яркость луча. В работе с прибором большое значение имеет правиль­ный выбор режима, то есть необходимо определить частоту развертки, степень ослабления входного сиг­нала и амплитуду синхронизирующего напряжения. Выбор режима работы определяется характером и величиной исследуемого напряжения и особенностями исследуемой аппаратуры.

Степень ослабления устанавливают в зависимости от амплитуды исследуемого сигнала: при входном напря­жении от 0,1 до 1,5 в — деление 1:1, при 1,5—15 в— 1 :10, а при 15—150 в — 1 : 100.

Особенно важно правильно подобрать амплитуду син­хронизирующего напряжения. Для этого ручку потен­циометра R₂₁ необходимо вращать по часовой стрелке от крайнего левого положения до тех пор, пока на экране не получится устойчивое изображение. Даль­нейшее вращение ручки может привести к нарушению синхронизации/Например, чтобы получить изображение импульсов строчной развертки (15626 гц) при амплитуде 100 в, следует выбрать частоту непрерывной развертки примерно 7,5 кгц. При этом получим на экране изоб­ражение двух импульсов. Переключатель ослабления сигнала устанавливают в положение 1 : 100. Установив переключатель П1 в положение 5—20 кгц и ручку «уси­ление синхронизации» в крайнее левое положение, подают исследуемый сигнал на вход осциллографа и вращают ручку «частота» до тех пор, пока на экране не получится медленно перемещающееся изображение двух импульсов. После этого увеличивают амплитуду син­хронизирующего напряжения ручкой «усиление» до тех пор, пока изображение не станет неподвижным

Амплитуду исследуемого напряжения определяют следующим образом. Вначале на экране получают изоб­ражение исследуемого процесса. Затем, пользуясь руч­ками регулировки величины изображения по вертикали устанавливают по сетке, наложенной на экран, высоту изображения в пределах 20—30 мм. При этом не­обходимо запомнить положение переключателя ослаб­ления входного сигнала, а затем перевести его в по­ложение 1 в и отметить величину калибровочного сигнала.

Амплитуду исследуемого напряжения в вольтах вычисляют по формуле:

В заключение следует сказать, что описанный осцил­лограф, при увеличении числа диапазонов развертки, можно широко использовать для исследования и нала­живания различной аппаратуры