Ю. ТАРАСОВ, Радио №11/1969, ст.46
Основные характеристики прибора. Сигнал-генератор работает в диапазоне частот от 25 гц до 560 кгц. Этот диапазон разбит на пять поддиапазонов (см. таблицу), в пределах которых частота изменяется плавно.
Температурный коэффициент частоты при температуре окружающей среды от минус 10 градусов Цельсия до плюс 40 градусов Цельсия не превышает 0,1%. Выход прибора — симметричный относительно шасси, что представляет определенные удобства при налаживании различных симметричных схем (двухтактных усилителей, дискриминаторов, дифференциальных схем и т. п.). Максимальное выходное напряжение не менее 2 в. Регулировка выходного напряжения плавная и ступенчатая, обеспечивающая деление выходного напряжения в 10, 100, 1000 и 10 000 раз. Погрешность делителя не более 5%. Выходное сопротивление генератора с выхода оконечного каскада — 60 ом, а с выхода задающего генератора — 600 ом. Коэффициент гармоник не превышает 0,5% с выхода оконечного каскада и 0,15% с выхода задающего генератора в диапазоне частот 50—20 000 гц и соответственно 0,8% и 0,25% в диапазоне частот 30 гц — 50 гц и выше 20 000 гц.
Питание прибора осуществляется от сети переменного тока с напряжением 127—220 в плюс-минус 10%, или от комплекта батарей (в отдельной упаковке) напряжением 30 в. Прибор потребляет ток 90 ма.
Таблица поддиапазонов:
Схема. Генератор выполнен на десяти транзисторах (рисунок в тексте; точка соединения конденсаторов C19, C20, C26 должна быть заземлена, а резистор R34 включен в цепь коллектора транзистора T8), из которых три работают в схеме задающего генератора (T1, T2, T3), один в согласующем каскаде (T4), три в оконечном усилителе (T5, T6, T7), один в индикации выходного напряжения (T8) и два в блоке питания (T9, T10).
Задающий генератор представляет собой обычный трехкаскадный избирательный усилитель с обратной связью. Первый и третий каскады выполнены на транзисторах T1 и T3 и работают как усилители напряжения. Для согласования этих двух каскадов и увеличения входного сопротивления первого каскада (на транзисторе T1) в задающий генератор введен промежуточный каскад-эмиттерный повторитель (T2). Связь первого каскада с эмиттерным повторителем непосредственная. Первый и третий каскады охвачены отрицательной обратной связью (R3, R4, C2 и R16). Конденсатор C3 служит для предотвращения возможной паразитной генерации на высоких частотах.
Для стабилизации амплитуды колебаний и подбора необходимого выходного напряжения задающего генератора в нем есть еще одна цепь отрицательной обратной связи — с выхода третьего каскада на базу транзистора T2 эмиттерного повторителя (резистор R7, термистор R12 и конденсатор C17).
Избирательная (фазирующая) цепь выполнена по Г-образной схеме и совместно с цепью отрицательной обратной связи (R7, C17, R12) образует RC-мост. Диагонали моста включены на вход и выход усилителя.
Выходной усилитель состоит из фазоинвертора на транзисторе T5 и двухтактного каскада на транзисторах T6, T7. Между задающим генератором и выходным усилителем включен эмиттерный повторитель, который в значительной степени ослабляет влияние потенциометра R22 (амплитуда) на стабильность частоты, генерируемой задающим генератором.
Ступенчатое изменение частоты осуществляется переключателем П1, а плавное внутри поддиапазона производится прецизионным сдвоенным потенциометром R14 типа ПТП-2-Б. Этот потенциометр имеет логарифмический закон изменения сопротивления и специально разработан для использования в транзисторных RC-генераторарах.
Для настройки узкополосных радиотехнических устройств (фильтров, контуров и т. п.), когда требуется небольшая перестройка частоты, служит потенциометр R15, включенный последовательно с основным потенциометром R14. С помощью потенциометра R15 частоту, указанную на основной шкале, можно изменить на плюс-минус 4%. Резистор R13 устраняет некоторое рассогласование между R14а и R14б, появившееся в результате введения потенциометра R15.
В эмиттерных цепях транзисторов выходного каскада установлены отдельные аттенюаторы. Нижний (по схеме) аттенюатор подключен к зажиму Выход II через переключатель-тумблер П3, с помощью которого на этот выход прибора можно подать напряжение синусоидальной формы или с выходного каскада (Rвых = 60 ом, коэффициент гармоник 0,5%), или непосредственно с выхода задающего генератора (Rвых = 600 ом, коэффициент гармоник не более 0,15%).
Индикатором уровня выходного напряжения является микроамперметр магнитоэлектрической системы М-1951 (от магнитофона Орбита-1). Для увеличения чувствительности и входного сопротивления блока индикатора применен усилитель на транзисторе Т8. Усиленный сигнал выпрямляется диодным мостом Д1 — Д4. Требуемая чувствительность устанавливается входным делителем R28 и R29. Конденсатор С24 компенсирует завал частотной характеристики на высокочастотных диапазонах. Микроамперметр зашунтирован резистором R23, что увеличивает ток диодов и, в конечном итоге, улучшает линейность шкалы.
Конструкция и детали. Внешний вид прибора показан на рис. 1 (этот рисунок и все дальнейшие помещены на 3 странице вкладки). Передняя панель изготовлена из дюралюминия толщиной 2 мм.
На передней панели генератора размещены: выходные зажимы (или гнезда), индикатор выходного напряжения, переключатели Диапазон (П1) и Ослабление (П2), ручки Частота грубо, Частота точно (R14), Расстройка (R15), Амплитуда (R22) и переключатель — тумблер П3. На задней панели расположены корпус предохранителя и гнезда для подключения сети и внешних батарей.
Платы задающего генератора и выходного усилителя расположены горизонтально в нижней части конструкции. Усилитель индикатора выходного напряжения, а также диодный мост собраны на отдельной плате, которая размещается вертикально (см. рис. 2 и 3). Чертежи печатных плат даны на рис. 4 и 5. Детали аттенюатора, так же как и конденсаторы С4 — С13 расположены непосредственно на переключателях.
В конструкции использованы резисторы типа МЛТ-0,5, электролитические конденсаторы типа К50-6, К53-1. Конденсаторы С4 — С13 типа КМ, с ТКЕ (33 плюс-минус 10) на 10 в минус 6 степени. Все резисторы на платах задающего генератора и выходного усилителя расположены вертикально. Это позволяет значительно уменьшить размеры печатных плат. В качестве верньерного устройства используется фрикционный верньер с замедлением в 10 раз (ручка Частота точно). Ручка Частота грубо укреплена непосредственно на оси потенциометра R14.
Шкала прибора защищена крышкой, изготовленной из эбонита. В крышке вырезано окно, закрытое пластинкой из органического стекла. Всю пластинку пересекает вертикальная риска, по которой производится отсчет частоты. Вдоль вертикальной риски очень тонким сверлом (0,2 — 0,3 мм) высверлены пять отверстий, с помощью которых производится градуировка прибора. Под крышкой размещена неоновая лампочка ТН-0,3, подсвечивающая шкалу. Потенциометр R15 (расстройка) также снабжен шкалой, на которой указывается процентная расстройка частоты относительно указанной на основной шкале (+4; +3; +2; +1; 0; -1; -2; -3; -4). Против шкалы в крышке высверлено отверстие, закрытое круглой линзой, изготовленной из органического стекла.
Вместо прецизионного спаренного переменного резистора можно применять и другие типы резисторов, например СП-IIIБ или СП-IIIВ. Так как эти резисторы выпускаются с большим допуском и по номинальному значению и по точности согласования между собой, то необходимо из нескольких резисторов выбрать один, имеющий наименьшие отклонения. Особенно необходимо обращать внимание на последний параметр (точность согласования). Термистор ТП2/0,5 можно заменить на термистор ТП2/2 или на ТКП-300. Последний имеет обмотку подогрева, которая в случае применения его в описываемом генераторе не используется.
Трансформатор стабилизатора наматывается на тороидальный магнитопровод МТ-10, имеющий наружный и внутренний диаметры 55 и 37 мм соответственно. Марка стали Э330. Сетевая обмотка имеет 2800 витков провода ПЭВ-2 0,18 с отводом от 1630 витка. Вторичная обмотка имеет 470 витков ПЭВ-2 0,18. Между сетевой и вторичной обмоткой наматывается в один слой экранная обмотка.
Налаживание. Генератор будет обладать отличными эксплуатационными параметрами только тогда, когда он будет правильно налажен. Для этого необходимо иметь осциллограф, звуковой генератор (желательно ГЗ-35), измеритель нелинейных искажений, частотомер, авометр. Перед тем, как собирать прибор на печатных платах, желательно выполнить его на экспериментальной плате. В этом случае процесс настройки будет значительно облегчен.
Налаживание производится в такой последовательности: стабилизатор напряжения — задающий генератор — выходной усилитель.
На время настройки стабилизатора к нему в качестве нагрузки необходимо подключить резистор величиной порядка 300 ом и мощностью не менее 5 вт. При правильном монтаже и исправных деталях стабилизатор сразу же заработает, обеспечивая все выходные параметры. Напряжение на выходе стабилизатора (коллектор транзистора Т10) должно быть в пределах 25 — 35 в. Регулируя переменное сопротивление R42 необходимо установить выходное напряжение 30 в. В случае, если напряжение на выходе стабилизатора отличается от указанной величины, или оно не регулируется, необходимо проверить напряжение на диоде Д5, а также режимы стабилизатора (указаны на принципиальной схеме).
При изменении напряжения питания на плюс-минус 10% выходное напряжение должно меняться не более чем на плюс-минус 1—1,5%. При большой величине пульсаций на выходе (больше 3 мв) следует проверить исправность электролитического конденсатора С31 (пульсации на нем должны быть не более 2 в).
Налаживание задающего генератора начинают с проверки режима работы транзисторов по постоянному току. Для этого необходимо отключить цепь частотно — зависимой обратной связи, отпаяв провод от движка потенциометра R17 и вынув термистор из его панели. Режимы транзисторов должны соответствовать приведенным на принципиальной схеме. При небольших отличиях, подбирая резистор R5, устанавливают режимы транзисторов Т1 и Т2, а подбирая резистор R11 — режим транзистора T3. Если же разница значительна, то следует проверить полярность включения и качество конденсаторов C2, C14, C15, C16, C17.
Проверка работы каскадов по переменному току производится при помощи звукового генератора и осциллографа, начиная с последнего каскада задающего генератора. Осциллограф подключают к выходу задающего генератора (коллектор T3). Правильно отрегулированный каскад должен обеспечить на выходе неискаженный сигнал напряжением не менее 3,5 — 4 в. В случае, если наблюдается искажение формы синусоидального напряжения, или его недостаточный размах, необходимо, изменяя резисторы R10 и R11 делителя, установить правильный режим работы каскада.
После этого производят проверку совместной работы всех трех каскадов задающего генератора. Сигнал с звукового генератора через конденсатор подается на базу T1. При амплитуде входного сигнала 25 мв частотой 1000 гц, амплитуда выходного сигнала должна быть не менее 3,5 в.
Отрегулировав работу генератора на частоте 1000 гц, следует проверить его частотную характеристику. При изменении частоты и неизменном напряжении эталонного генератора, подключенного на вход первого каскада, напряжение, снимаемое с выхода генератора, должно оставаться практически постоянным в диапазоне 40 гц — 500 кгц. При подаче входного сигнала 25 мв частотой 30 гц, амплитуда выходного сигнала должна быть не менее 3 в, а разность выходных напряжений на частотах 1000 гц и 30 гц должна быть не более 0,5 в. В случае недостаточной амплитуды выходного напряжения на частоте 30 гц необходимо проверить качество и величину емкости конденсаторов C14 и C16.
Если сигнал на выходе задающего генератора не искажен, имеет достаточную амплитуду и частотная характеристика линейна во всем рабочем диапазоне, то необходимо отключить эталонный генератор и восстановить схему, подключив к ней цепь частотнозависимой обратной связи. При отключенном термисторе R12 форма генерируемого выходного напряжения должна быть близка к прямоугольной, а при включенном R12 — к синусоидальной. Регулировкой резистора R7, включенного последовательно с термистором, выходное напряжение устанавливают порядка 2,8—3,0 в. После проверки работоспособности генератора на всех поддиапазонах проверяют коэффициент нелинейных искажений с помощью соответствующего измерителя (например ИНИ-12). Коэффициент гармоник правильно отрегулированного задающего генератора не должен превышать 0,1—0,15%. При измерении таких малых искажений следует принять определенные меры предосторожности (провода, соединяющие налаживаемый генератор с измерителем нелинейных искажений должны быть экранированы, а сам генератор надо поместить в какой-либо простейший металлический экран). В противном случае показания измерителя нелинейных искажений будут завышены. Если коэффициент гармоник превышает 0,1—0,15%, то необходимо подобрать другой термистор.
На этом регулировка задающего генератора заканчивается. Подгонка частотных границ на поддиапазонах производится после отладки выходного усилителя.
Налаживание выходного усилителя начинают с фазоинверсного каскада. Основное внимание здесь должно быть обращено на получение строго одинаковых амплитуд напряжений на коллекторной и эмиттерной нагрузках. Это достигается правильным выбором резисторов R32 и R34. Подбором резисторов R30 и R31 устанавливают такой режим работы каскада, при котором нелинейные искажения минимальны.
Обе половины выходного каскада налаживают поочередно, причем второй выход фазоинверсного каскада отключают. После этого проверяют напряжения, снимаемые с обеих половин двухтактного каскада, которые должны быть равны и составлять 2,5 — 3 в. Если они различаются более чем на 5%, то необходимо отсимметрировать каскад, что достигается либо подбором пары транзисторов T6 и T7, либо включением резистора в цепь базы одного из транзисторов.
Заключительный этап — проверка нелинейных искажений. При правильно работающем выходном усилителе искажения, как правило, не превышают 0,4—0,5% в звуковом диапазоне и 0,7—0,8% в ультразвуковом диапазоне. В этом диапазоне частот измерить нелинейные искажения можно или с помощью фильтра RC, или анализатора гармоник (например АГ-10), обеспечивающего погрешность не более 15%. Коэффициент гармоник в этом случае рассчитывается по формуле:
Kr = корень из (U2 в квадрате + U3 в квадрате + U4 в квадрате) / U1,
где U1 — напряжение первой гармоники;
U2, U3, U4 — напряжения второй, третьей и четвертой гармоники соответственно.
