Двопроменевий осцилограф, авторська платформа

В. ФІЛІП'ЄВ

двопроменевий осцилограф

До уваги радіоаматорів пропонується малогабаритний двопроменевий осцилограф на інтегральних мікросхемах (ІМС) і транзисторах, призначений для візуального дослідження одночасно двох електричних сигналів, вольтамперних і фазових характеристик і т. П.

В осцилографі застосована електронно-променева трубка (ЕПТ) 8Л039В з тривалим післясвіченням, що дає можливість спостерігати медленноменяющіеся процеси. На відміну від традиційних методів відтворення другого променя комутацією сигналів на вході, в даному приладі перемикання каналів проводиться після попереднього посилення, що дозволило зберегти достатньо високими вхідні параметри каналів.

Генератор розгортки осцилографа крім основних режимів (безперервного і чекає) може працювати з автоматичним переходом з безперервного режиму в режим при появі сигналу: тим самим, крім зручності експлуатації, виключена можливість прогорання люмінофора екрану ЕПТ.

Прилад дозволяє порівнювати досліджувані сигнали по амплітуді. Інформація в цьому випадку відтворюється на екрані у вигляді двох світяться вертикальних ліній, положення яких можна довільно змінювати.

Діапазон амплітуд досліджуваних сигналів 1 мВ - 12 В. Максимальна чутливість підсилювачів відхилення 0,5 мм / мВ; регулювання чутливості плавна і ступінчаста з коефіцієнтом перерахунку 10 (1. 1, 1. 10, 1. 100). Смуга пропускання осцилографа за рівнем 3 дБ становить 0 - 100 кГц. Вхідний опір 1,6 МОм на всіх межах. Тривалість розгортки на кожному з п'яти діапазонів плавно регулюється в межах: 10 с - 1 с; 1 с - 0,1 с; 0,1 с - 10 мс; 10 мс - 1 мс; 1 мс - 0,1 мс. Коефіцієнт нелінійності розгортки не гірше 3%.

Синхронізація розгортки осцилографа внутрішня і зовнішня. Амплітуда напруги зовнішньої синхронізації 0,15 - 10 В.

Осцилограф живиться від мережі змінного струму напругою 220 В. Споживана їм потужність не преишает 25 Вт. Габарити приладу 115 X 230 X 320 мм.

Осцилограф, функціональна схема якого приведена на рис. 1, містить: ЕПТ, ідентичні канали вертикального і горизонтального відхилення, комутатор каналів, керований тригером, мультивибратор, генератор розгортки з вузлом гасіння зворотного ходу променя ЕПТ і блок живлення. Кожен з каналів відхилення включає в себе атенюатор, попередній підсилювач і підсилювач відхилення. Схема комутації забезпечує включення осцилографа в будь-який з трьох основних режимів роботи: режим «1 промінь». Включення в цей режим роботи здійснюється натисканням клавіші S4.1 осередку скидання блоку перемикачів S4. При цьому вихід генератора розгортки осцилографа підключається до входу підсилювача горизонтального відхилення, вихід попереднього уси літеля X каналу горизонтального відхилення відключається, а тригер встановлюється в такий стан, що керований ним комутатор каналів забезпечує підключення виходу попереднього підсилювача У до входу підсилювача вертикального відхилення.

Мал. 1. Функціональна схема осцилографа

Таким чином, в режимі роботи «1 промінь» досліджуваний сигнал подають на вхід У каналу вертикального відхилення, а розгортка променя ЕПТ по горизонталі здійснюється від генератора розгортки. Залежно від положення перемикача S6 запуск генератора розгортки здійснюється сигналом з виходу попереднього підсилювача У (внутрішня синхронізація), або від зовнішнього генератора через роз'єм «Вхід синхрон»;

режим X - У. Натисканням клавіші S4.2 вихід попереднього підсилювача X підключається до входу усили-

теля горизонтального відхилення. В цьому режимі використовуються, таким чином, обидва канали відхилення: один з досліджуваних сигналів подають на вхід У каналу вертикального відхилення осцилографа, а розгортку променя ЕПТ по горизонталі здійснюють другим досліджуваним сигналом, що подається на вхід X каналу горизонтального відхилення. Як відомо, такий режим роботи дуже зручний для дослідження різного роду функціональних залежностей - вольтамперних характеристик, фазових зрушень, для визначення частоти сигналу методом фігур Ліссажу і т. П .;

режим «2 променя». Утримуючи клавішу S4.3 вихід попереднього підсилювача X каналу горизонтального відхилення підключається до входу комутатора каналів. При цьому на вхід підсилювача вертикального відхилення осцилографа за допомогою комутатора по черзі подаються досліджувані сигнали.

Розгортка променя ЕПТ по горизонталі проводиться в цьому режимі від генератора розгортки, вихід якого через перемикачі S4.2 і 55 підключений до входу підсилювача горизонтального відхилення.

Управління комутатором каналів здійснюється вихідними сигналами тригера, який, в свою чергу, запускається від мультивібратора з частотою 10 кГц, або - утримуючи клавішу перемикача 57 - від генератора розгортки. Цей режим використовується при дослідженнях сигналів частотою вище 20 Гц. При дослідженнях більш низькочастотних процесів для запуску тригера доцільно використовувати мультивибратор; осциллограмма при цьому буде представляти собою дві безперервні світні лінії;

при натисканні клавіші перемикача 55 вхід підсилювача горизонтального відхилення осцилографа підключається в одному з виходів тригера. При подачі на входи X і У осцилографа досліджуваних сигналів частотою вище 20 Гц на екрані відтворюються дві вертикальні лінії, що світяться, висоти яких визначаються амплітудами досліджуваних сигналів. Цей додатковий режим зручний при порівнянні амплітуд досліджуваних сигналів і дослідженні повільних процесів.

Принципова електрична схема осцилографа наведена на рис. 2.

Канали вертикального і горизонтального відхилення ідентичні, тому розглянемо побудову і роботу одного з них - каналу вертикального відхилення.

Досліджуваний сигнал через роз'єм «ВходY» (відкритий вхід осцилографа) або через роз'єм «ВходY '» (закритий вхід) надходить на ступінчастий аттенюатор S1 з коефіцієнтами ділення: 1. 1, 1. 10, 1. 100. Вихід атенюатора через резистор R11 пов'язаний з неінверті-рующим входом попереднього підсилювача У - диференціального підсилювача, виконаного на ІМС А1 (КШТ591Е) і А2 (К1УТ401Б). Транзистори мікросхеми працюють в режимі диференціального емітерного повторювача: їх навантаженням є вхідний опір ІМС А2. В цілому попередній підсилювач охоплений негативним зворотним зв'язком з виходу на інвертується вхід через резистори R10, R15.

Змінним резистором R10 здійснюється плавне регулювання посилення від 10 до 100. Зсув променя ЕПТ по вертикалі регулюють резистором R7, а напруга зміщення нуля на вході підсилювача компенсують підлаштування резистором R14. Діоди VI і V2 встановлені для захисту вхідних ланцюгів підсилювача від перевантажень по напрузі. Елементи С4, R16 усувають самозбудження ІМС А2.

Мал. 2 (а і б). Принципова схема осцилографа

Така побудова попереднього підсилювача забезпечує вхідний опір осцилографа не менше 2 МОм на частоті 1000 Гц, малі шуми і дрейф вихідного сигналу.

Підсилювач вертикального відхилення виконаний на транзисторах V5 і V6 по балансовій схемі з емітерний повторювачем (транзистор V4) на вході. Балансування підсилювача виробляють змінним резистором R28.

В якості комутатора каналів використаний ін - тегралький переривник на польових транзисторах К1КТ901 (A3).

Під вхідні кола комутатора включені діоди V3 і V13, що запобігають одночасне включення обох каналів у випадках великих амплітуд сигналів з виходів мікросхем А2 і А5.

Для нормальної роботи мікросхеми A3 необхідно, щоб потенціал, що відкриває ключ, був більше суми максимального перемикається напруги і напруги спрацьовування ключа. Тому тригер на транзисторах V7 і V10 харчується підвищеною напругою.