Универсальный генератор

Г. Кисель, Радио №3/1965, ст. 54

Описание лампового вольтомметра опубликовано в журнале «Радио» № 1, 1965, стр. 48. Там же приведена схема блока питания. Выпрямитель, собранный на диоде Д₁₈, используется для питания вольтомметра. Двух- полупериодный выпрямитель (Д₇—Д₁₀) предназначен для питания сигнал- генератора, либо прибора для настройки телевизоров.

Приборы, сконструированные Г. Киселем, полезно иметь в лаборато­риях радиоклуба, радиокружка и в личной лаборатории радиолюбителя. Их изготовление вполне доступно квалифицированному радиолюбителю

Универсальный генератор, схема которого приведена на стр. 3 обложки, включает в себя прибор для настройки телевизоров и сиг­нал-генератор.

Сигнал-генератор работает в пяти­частотных диапазонах 100—300 кгц, 300 кгц—1 Мгц, 1—3 Мгц’, 3—10 Мгц и 10—25 Мгц. Он может быть ис­пользован при измерении резонанс­ной частоты колебательных конту­ров, при измерении индуктивностей (11200—1100 мкгн, 1100—110 мкгн, 110—11 мкгн-, 11—1,1 мкгн’, 2—0,16 мкгн) по градуировочным кривым, построенным для каждого диапазона частот, а также при измерении емкостей 2—60 пф и 20—1000 пф резонансным методом. Кроме того, сигнал-генератор может работать как генератор ка­чающейся частоты. При этом девиация частоты определяется напряжением генератора развертки применяемого осциллографа или видеоблока теле­визора. Прибор имеет плавный и ступенчатый дели­тели выходного напряжения во всех диапазонах частот. Ступени деления: 0—1 в, 0—100 мв, 0—10 мв, 0 — 1 мв, 0—100 мкв, 0—10 мкв и 0—1 мкв. Основная погрешность при различного рода измерениях составляет по частоте ±2%, по индуктивности ±2%, по емкости ±1,5%.

Прибор для настройки телевизоров объединяет в се­бе генератор качающейся частоты, дополнительный осциллограф или видеоблок настраиваемого телеви­зора. Его частотные диапазоны 2—13 Мгц-, 13—40 Мгц-, 30—60 М^гц-, 60—100 Мгц. Выходное напряжение можно регулировать от 0 до 1 в. Калибровочная частотная сетка имеет шаг 1 Мгц с выделением по амплитуде ме­ток, кратных 10 Мгц. Погрешность калибровки опре­деляется точностью частоты кварца.

Принципиальная схема. Универсальный сигнал- генератор состоит из задающего генератора (Л₅), уси­лителя-модулятора (Л₆), оконечного усилителя (ле­вый триод лампы Л₇) и модулирующего генератора НЧ (правый триод Л₇). Напряжение питания подается через переключатель П₅.

Двухкаскадный задающий генератор ВЧ собран по схеме с заземленной сеткой. Первый каскад задающего генератора (левый триод Л₅) работает как катодный повторитель с нагрузкой Др₂ и R₃₉. Напряжение ВЧ с нагрузки подается на сетку правого триода, но в про­тивофазе. Оно усиливается и поступает на сопротивле­ние анодной нагрузки R₃₈, причем оно совпадает по фазе с входным напряжением, приложенным между сеткой левого триода и катодом. Далее напряжение подается на делитель, состоящий из конденсатора С₁₆ и колеба­тельного контура С₂₃, С₁₁—С₁₅, L1—L₅. Возбуждение воз­никает лишь на определенной частоте (несколько пре­вышающей резонансную), при которой сопротивление контура имеет емкостный характер. Поэтому измене­ние резонансной частоты контура приводит к соответ­ствующему изменению частоты возбуждаемых колеба­ний. Оптимальный режим генератора достигается под­бором величины сопротивления R₃₉. Добиваются глубокой отрицательной обратной связи при малой амп­литуде генерируемых колебаний. При этом форма ко­лебаний становится близкой к синусоидальной, а ча­стота очень стабильной и мало зависящей от напряже­ний питания.

Из сеточной цепи левого триода лампы Л₅ напряжение ВЧ через переключатель П_зб подается на управляющую сетку усилителя-модулятора Л₆. Усиленное лампой напряжение поступает на управляющую сетку левого триода Л₇, включенного по схеме катодного повторителя, а затем — на низкоомный выходной делитель R_б1 — R₇₁.

Сигнал-генератор может работать в режиме качания частоты. Для этого переключатель П₆, расположенный на передней панели, необходимо перевести в положение «част, кач.» При этом с выпрямителя на диоде Д₁₅ (см. «Радио» № 1, 1965 г., стр. 48) питающее напряжение подается на обмотку реле P₁ Реле располагают в непос­редственной близости от конденсатора переменной ем­кости С₂₃, чтобы уменьшить паразитную емкость соединительных проводников, иначе говоря, параллель­но контуру через С₃₂ подключается динамическая ем­кость р—п — перехода кремниевого диода Д214. На этот диод с делителя R46—R₄₇ подается положительное напря­жение (около 10 в). С другого делителя R₁₀₈—R₁₀₉, через диод Д₂₀, на него поступает положительное пилообраз­ное напряжение. Последнее является напряжением раз­вертки осциллографа (или кадровой развертки телеви­зора), подаваемое через гнездо панели ШР-3. Известно, что емкость р-п перехода, уменьшается с увеличением обратного напряжения и, наоборот, увеличивается сего уменьшением. В соответствии с изменением амплитуды напряжения развертки осциллографа изменяется ем­кость диода Д₁₉, которая подключена параллельно кон­туру. Поэтому и резонансная частота контура меняется синхронно с изменением напряжения развертки. Проис­ходит так называемое «качание частоты». Девиация (диа­пазон качания), в первую очередь, зависит от величины изменения емкости, то есть от размаха пилы развертки. А значение средней частоты, вокруг которой происхо­дит качание, изменяется с изменением емкости конден­сатора С₂₃ (ручки «грубо» и «частота плавно») на всех диапазонах. При этом необходимо учесть, что добавоч­ная емкость, вносимая в контур р-п переходом, изме­няет значение средней частоты, так что ее истинное значение всегда меньше того, на которое указывает стрелка визира.

На диод Д₁₉ подается такое положительное напряже­ние, чтобы в отрицательный полупериод ВЧ колебаний диод не отпирался, то есть, чтобы не было детектиро­вания ВЧ колебаний. Сигнал-генератор переводят в режим качающейся частоты, если необходимо визуаль­ное наблюдение частотной характеристики исследуе­мого устройства. Для этого к выходу сигнал-генератора подключают испытуемое устройство, а к выходу пос­леднего, в свою очередь,— осциллограф.

В приборе для настройки телевизоров (ПНТ) цент­ральным каскадом является генератор качающейся ча­стоты, выполненный на правом триоде лампы Л_1о. Качание частоты этого генератора вызвано тем, что в его колебательные контуры включены катушки с пе­ременной индуктивностью L₁₀, L₁₁ и L₁₂. Ферритовые сердечники этих катушек плотно вставлены в зазор электромагнита Др₃, который является нагрузкой ча­стотного модулятора Л₉. Лампа Л₉ работает как мощ­ный усилитель пилообразного напряжения, поступаю­щего из блока развертки видеоконтрольного устройства или осциллографа на ее управляющую сетку Колеба­ния тока в анодной цепи этой лампы создают изменения магнитного поля в пазах электромагнита, в результате чего меняется магнитная проницаемость ферритовых сердечников катушек Л_1о—Л₁₂. Последнее влечет за со­бой изменение их индуктивности, а следовательно, и резонансной частоты контуров по определенному за­кону. Изменяя величину постоянной составляющей анодного тока этой лампы, можно регулировать по­стоянный ток подмагничивания Др₃, то есть смещать среднюю частоту генератора, относительно которой происходит качание частоты. ЧМ-напряжение ПНТ поступает на выходной делитель из сеточной цепи лам­пы Л₁₀ через конденсатор С₅₇. Между анодной цепью левого триода лампы Л₁₂ и сеточной цепью смесителя ( Л₁₃) включен полосовой фильтр, настроенный на десятую гармонику кварца 10 Мгц. На сетку смесителя, кроме того, поступает также напряжение частоты 1 Мгц, снимаемое с катод­ного сопротивления лампы Л₁₂ через конденсатор С₇₄, и ЧМ напряжение из сеточной цепи Л₁₀ (через С₇₃). Напряжение нулевых биений, полученное на анодной нагрузке смесителя R₉₃, усиливается двумя каскадами (левый триод Л₁₀ и Л₁₁) и поступает на гнездо 3 ШР-З для подачи его через специальный кабель на сетку вы­ходной лампы видеоусилителя осциллографа или теле­визора. Через специальный смесительный каскад на лампе Л₄ можно подключить к ПНТ видеоблок любого телевизора, который в этом случае будет использован в качестве осциллографа. Этот каскад применен в ком­бинированном приборе для настройки телевизоров («Радио», № 7, 1963 г. стр. 46—48).

Конструкции и детали. Расположение деталей на шасси показано на обложке (стр. 3). Намоточные данные трансформаторов, дросселей и катушек сведены в табл. 1.

К наиболее сложным узлам относится магнитный мо­дулятор (Др₃), который состоит из электромагнита, в зазор которого введены катушки L_lo, L₁₁ и L₁₂ с фер­ритовыми сердечниками. Сердечник электромагнита набран из пермаллоевых пластин (рис. 1), которые нарезаны из стандартных Ш-12 Каркас электромагнита заполняют этими пла­стинами и подгоняют размер зазора под размеры ферритовых колец. Затем сердечник разбирают, нама­тывают обмотку электромагнита и полируют торцы зазора.

Катушки намотаны на ферритовых кольцах Ф-1000, наружный диаметр которых 8 мм, внутренний 4 мм, высота 2 мм. Каждый ферритовый сердечник состоит, из двух колец. Эти кольца склеивают клеем БФ-2 (рис. 2), стачивают кольцо с четырех сторон, так что оно приобретает форму квадрата с закругленными уг­лами. Высота сердечников перед их помещением в за­зор должна быть одинаковой. По этой высоте подго­няют размер зазора сердечника электромагнита. Когда электромагнит собран и торцы отполированы, ферри­товые сердечники должны входить в зазор плотно, но без большого усилия, так как они очень хрупки. На первый сердечник наматывают катушку Л₁₀ по половине от общего числа витков на каждую сторону. Концы об­мотки закрепляют с помощью ниток. На втором сердеч­нике с одной стороны наматывают катушку L_u, а с про­тивоположной—1₁₂. Сердечники катушек после сборки закрепляют в зазоре клеем БФ-2.

Магнитный модулятор расположен в подвале шасси, причем катушки L_1о—L₁₂ должны находиться на малом расстоянии от плат переключателя П₈. При этом концы обмоток каждой катушки переплетают между собой.

Анодный контур L₁₃, С_б6 расположен на шасси рядом с панелью лампы Л₁₂, а со стороны панели, между лам­пами Л₁₂ и Л₁₃ помещены катушки полосового фильтра с карбонильным сердечником, обмотки которых намо­таны на каркасе из органического стекла. Они намота­ны на бумажных полосках таким образом, чтобы в про­цессе настройки их можно было или сближать или уда­лять друг от друга, чтобы выбрать оптимальную связь. Концы обмоток катушек выводят под шасси,где укреп­лены два подстроечных конденсатора С₆₈ и С₇₀ с при­паянными к ним С₆₇ и С₇₁.

Цепь R₉₄, С₆₂, С₆₁, R₉₁, С_б0 и R₈₉, формирующая частот­ную метку, помещена в алюминиевый экран и выводы ее экранированы. Сопротивления выходного делителя ПИТ припаяны к высокочастотным гнездам, а R₈₁ рас­положено вблизи этих гнезд.

Специальный смесительный каскад на лампе Л₄ смонтирован в верхнем левом углу передней панели блока рядом с ШР-3.

Конденсаторы переменной емкости С₂₃ и С₂₄ имеют общую ось, на которую насажена ручка грубого изме­нения частоты, снабженная стрелкой, перемещающей­ся по шкале.

Настройка прибора. Ширина полосы частот ПНТ за­висит в основном только от качества изготовления маг­нитного модулятора. В небольших пределах ее можно менять только изменением средней частоты, которое возникает при изменении анодного тока лампы Л₉ и пилообразного напряжения развертки осциллографа, снимаемого с делителя R₁₀₈—ТR₁₀₉.

Чтобы определить точные границы диапазона, нуж­но иметь резонансный усилитель, частота настройки которого ориентировочно известна (с точностью до +-2 Мгц).

Такой усилитель подключают к ПНТ как испытуе­мое устройство. На экране осциллографа при этом появится кривая, соответствующая частотной харак­теристике резонансного усилителя. По частотным мет­кам на этой кривой уточняют частоту настройки кон­тура усилителя, а также определяют, какой частоте соот­ветствуют правая и левая крупные (кратные десяти) частотные отметки. Например, ориентировочно извест­но, что резонансная частота контура усилителя 8 Мгц. Когда просматривают частотную характеристику уси­лителя с помощью ПНТ, то максимум характеристики находится между 6 и 7 отметками первого диапазона. Значит большая по амплитуде метка, находящаяся правее точки максимума (в сторону увеличения часто­ты) через 3 метки соответствует 10 Мгц. Зная это, нетрудно определить по меткам границы первого диа­пазона, вращая ручки «средняя частота» и «девиация». Таким же методом определяют границы и градуировку всех остальных диапазонов. Линейность собственной частотной характеристики ПНТ проверяют, соединяя через детектор вход усилителя осцилографа с выходом ПНТ. На экране осциллографа при этом появится соб­ственная нулевая частотная характеристика ПНТ. Она должна лишь незначительно отличаться от прямой линии.

Для настройки ГСС в положении «F» используется стандартный гетеродинный волномер, имеющий соот­ветствующие частотные диапазоны. Менее точный спо­соб настройки — использование эталонного генератора сигналов совместно с резонансным усилителем, имею­щим сменные катушки и переменный конденсатор С₂. Резонансный усилитель настраивают на частоту эталон­ного генератора, затем подключают к выходу градуи­руемого. Частоту градуируемого генератора изменяют до получения максимального коэффициента усиления, то есть до наступления резонанса. Против стрелки гра­дуируемого генератора ставят отметку, соответствую­щую частоте настройки эталонного генератора. На час­тотах, начиная с 2 Мгц, можно использовать в качестве эталона описываемый ПНТ, однако такой способ не­достаточно точен. К нему можно прибегнуть только при отсутствии гетеродинного волномера.

Прежде чем приступить к градуировке диапазонов, необходимо с помощью конденсаторов С₁₈—С₂₁ и соп­ротивлений R₄₂ и R₄₃ добиться относительного равен­ства выходного напряжения ГСС на всех диапазонах.

В режиме качания частоты резонансный усилитель включают как настраиваемое устройство и просматри­вают частотную характеристику этого усилителя. Если при переходе на этот режим колебания задающего генератора срываются, необходимо увеличить напря­жение, подаваемое на диод Д₁₉ подбором сопротивлений делителя R₄₄—R₄₇.

В режиме измерения емкостей подстраивают конден­саторы С₂₆ или С₂₇ на соответствующем диапазоне так, чтобы ламповый вольтметр, высокочастотный пробник которого вставлен в гнездо Г₄, фиксировал наступление резонанса при полностью введенных емкостях кон­денсаторов С₂₃, С₂₄ и среднем положении ротора кон­денсатора С₃₈. Это будет соответствовать нулю шкалы емкостей. При изменении емкости блока переменных конденсаторов до минимального значения не должны наступать повторные резонансы. Если они наблюдают­ся, значит задающий генератор генерирует частоты высших гармоник. Их необходимо устранить уменьше­нием сопротивления R₃₉. Эту проверку наличия гармо­ник необходимо провести перед градуировкой частот­ных шкал. Шкалы емкостей градуируют по эталонным конденсаторам.

В режиме измерения индуктивностей необходимо точно подобрать емкость конденсатора, подключенного параллельно измеряемым индуктивностям (она должна быть 253 пф). Цля этого ставят перемычку между кон­тактами 3 и 2 переключателя П4б и в режиме «Сб» под­страивают конденсатор С₃₇.

Затем, зная частоты всех пяти диапазонов и эталон­ную емкость—253 пф„ строят градуировочные кривые, используя градусную сетку.