Осциллограф... без трубки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Электрический сигнал. Можно ли его видеть?

"Конечно", - скажете вы. Для этого имеются специальные приборы - осциллографы, главная деталь которых - электронно-лучевая трубка. Конечно, вы знаете, как получается изображение на ее экране. Поэтому мы не станем останавливаться на этом вопросе.

А нельзя ли обойтись без трубки?

Оказывается, можно. Если вместо трубки применить электронно-оптический индикатор (ЭОИ). Он есть почти во всех ламповых радиоприемниках и магнитофонах.

Блок-схема такого осциллографа - на рисунке 1.

Рис. 1. Блок-схема осциллографа:1 - ЭОИ, 2 - диск, 3 - электродвигатель.

Перед экраном ЭОИ поместим непрозрачный диск с узкими радиальными щелями и будем равномерно вращать его с такой скоростью, чтобы за время, равное одному периоду входного сигнала, щель успевала пройти от одного края светящейся полосы до другого. На экране будет видна огибающая одного колебания входного сигнала (рис. 2). А так как входной сигнал периодический, следующая щель, находящаяся от первой на расстоянии ширины экрана ЭОИ, даст точно такое же изображение огибающей (в силу инерционности зрительного восприятия человека мы увидим неподвижную картину формы входного сигнала).

Рис.2. Так действует механическая развертки: 1 - ЭОИ, 2 - экран, 3 - диск со щелями.

Для получения устойчивого изображения необходима высокая стабильность скорости вращения диска. Поэтому электродвигатель, на валу которого находится диск, питается от стабилизированного источника питания.

Краткие технические данные

Входное сопротивление - 300 кОм
Чувствительность - 200 мм/В
Полоса пропускания при неравномерности 6дВ - 50-13000 Гц
Частота развертки - 0-1500 Гц
Размер изображения при нелинейности 15% - 6X6 мм
Максимальный размер изображения - 15 X 6 мм
Диапазон измеряемых напряжений - 0,01-10 В
Диапазон измеряемых частот - 100-10000 Гц
Мощность, потребляемая от сети - 6 Вт
Габариты - 164x148X84 мм

Принципиальная схема осциллографа - на рисунке 3. Блок 1 имеет два каскада усиления на транзисторах Т2, Т3 и эмиттерный повторитель (Т1) для повышения входного сопротивления. Т1 и Т2 связаны между собой по постоянному току. Выходной каскад должен обеспечивать неискаженный сигнал амплитудой 7-8 В, поэтому в нем используется транзистор с высоким значением напряжения перехода "коллектор - эмиттер". Все каскады термостабилизированы, имеют автоподстройку режима работы, что позволяет устанавливать в них транзисторы без предварительного отбора. Для предотвращения помех от электродвигателя питание на усилитель поступает через фильтрирующую цепочку Др1, С6 и стабилизируется диодом Д1.

Рис.3. Принципиальная схема осциллографа с электронно-оптическим индикатором.

Блок 2 представляет собой регулируемый стабилизатор скорости вращения вала электродвигателя, выполненный на транзисторах Т4, Т5. Если нагрузка на валу двигателя увеличивается (трение в подшипниках, вибрации диска), скорость вращения падает. В результате ток через резистор R25 увеличивается " напряжение смещения на базе Т4 возрастает. Это вызывает увеличение коллекторного тока последнего, а значит - и базового тока Т5. Сопротивление участка "эмиттер - коллектор" Т5 уменьшается, напряжение на электродвигателе увеличивается, и скорость вращения восстанавливается до номинальной. Уменьшение нагрузки вызывает обратный процесс.

При изменении напряжения питания ток через цепочку Д2, R24 поддерживает такой режим Т4, Т5, при котором напряжение на электродвигателе остается постоянным. Частота развертки устанавливается с помощью переменных резисторов R18 "Плавно" и R19 "Грубо".

Калибратор выполнен по схеме симметричкого мультивибратора с изменяемой частотой следования импульсов. Амплитуда входного сигнала измеряйся путем сравнения ее с амплитудой напряжения от калибратора. При определении частоты прибор используется в качестве нуль-индикатора.

Блок питания обеспечивает напряжение: 280 В, 12 В и 6,3 В, Стабилизатор напряжения 12 В выполнен на транзисторе Т6 и диоде Д3 по типовой схеме.

Конструкция и детали

Схема прибора смонтирована на трех печатных платах (рис. 4-6) из фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной 2-3 мм.

Печатная плата блока 1

Печатная плата блока 2

Печатная плата блока 3

Корпус прибора выполнен из уголке 10X10 мм. Его стенки сделаны съемными. На передней панели (см, рис 7) установлены электродвигатель и девятиштырьковая ламповая панелька.

Рис. 7

Экраны, разделяющие корпус на три отсека, изготовлены из жести толщиной 1 мм. Во избежание случайных электрических замыканий стенки экрана оклеены плотной бумагой. Фальш-панель сделана из гетинакса толщиной 2 мм и четырьмя винтами крепится к передней стенке.

Насадка на ось электродвигателя, прижимная гайка и диск развертки представлены на рисунке 8. Диск с одной стороны оклеен черной бумагой (для упаковки фотоматериалов), а которой прорезаны 44 радиальные щели шириной 0,3 мм. Прибор снабжен поворотной ручкой, изготовленной из стальной трубки 0 6 мм.

Рис.8. Насадка, прижимная гайка и диск.

Силовой трансформатор Тр1 намотан на сердечнике Ш16Х24 мм. Обмотка I содержит 1750 витков провода ПЭВ-1 0,15, 11 - 1950 витков ПЭВ-1 0,С 111-170 витков ПЭВ-1 0,35, IV-54 витка ПЭВ-1 0,25.

Обмотка дросселя Др1 намотана на сердечнике ШЗ X 6,3 и содержит 500 витков провода ПЭВ-1 0,15. Постоянные резисторы R16 и R30 - МЛТ-1, R25 представляют собой 45 см провода ПЭВ-1 0,1, намотанного на корпус резистора МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 50 Ом. Остальные резисторы - МЛТ-0,25 или УЛМ. Переменные резисторы: R40 -• СПО-0.5-В, остальные - СПО-0.5-А. Электролитические конденсаторы С5, СЮ, С11, С12, С13, С14- К50-6; С2, С3, С6 -ЭТО-1; С1, С9 - ЭМ. Конденсаторы С7, С8, С15, С17, С19 - МБМ; С16, С18 - К10-7В. Конденсаторы С7, С19 рассчитаны на рабочее напряжение 300 В. Естественно, все детали могут быть заменены на другие с рабочими напряжениями не ниже указанных на схеме.

Транзисторы МП41 можно заменить на МП39 - МП42; МП26Б - на МП26, МЛ26А; МП38 - на МП35, МП37; П214 - на П213 - П217, П201 - П203.

Лампу 6ЕЗП можно заменить на 6Е2П, соединив между собой управляющие сетки.

Электродвигатель ДРВ-0,1 можно заменить любым малогабаритным двигателем постоянного тока с напряжением питания 10 В. В частности, на ДП-13 - микродвигатель от игрушек. Его необходимо поместить в экран из мягкой стали толщиной 0,5-1 мм и амортизировать.

В качестве Др1 можно использовать готовый трансформатор от транзисторного радиоприемника.

Переключатели В1 - В5 - микротумблеры МП3-1, МП-7. Корпус прибора должен быть соединен с общей "плюсовой" шиной и заземлен. Особое внимание следует обратить не экранировку входа и выхода цепей усилителя.

Настройка

Для настройки осциллографа необходимы следующие приборы: авометр, звуковой генератор, электроннолучевой осциллограф.

Проверяют монтаж выпрямителя и, подсоединив блок 2, включают прибор есть. Режимы элементов не должны отличаться от указанных на схеме более чем на ±20%. При вращении ручки R23 высота светящихся секторов лампы должна меняться от нуля до максимальной. Если это не удается сделать, подбирают величину R21. Затем устанавливают движок R18 в левое по схеме положение и, вращая ручку "Частота грубо", контролируют напряжение на электродвигателе. Оно должно изменяться от нуля до максимального (для данного мотора).

Скорость вращения электродвигателя проверяют с установленным на его оси диском.

Затем приступают к настройке блока 1. Диск останавливают, переключатель В1 переводят в положение "1 :1", а к коллектору ТЗ через конденсатор-, емкостью 0,1 мкФ подключают осциллограф. На вход прибора подают сигнал от ЗГ частотой 400-1000 Гц и напряжением 100-200 мВ. На выходе усилителя амплитуда сигнала равна 7--8в. В противном случае необходимо подобрать величины резисторов R5 и R13. Затем, переключив В1 в положение "1 :20", с помощью резистора R2 добиваются, чтобы уровень входного сигнала ослаблялся в 20 раз. Остается проверить общий коэффициент усиления. Сигнал от ЗГ уменьшают до 10 мВ, а настраиваемый прибор устанавливают в режим максимальной чувствительности (В1 в положении "1 :1", движок R3 - в верхнем по схеме положении). Высота сектора на экране ЭОИ должна увеличиться на 2 мм при начальной высоте сектора 5 мм. Это соответствует чувствительности 200 мм/В.

Постепенно увеличивая частоту вращения диска ручкой "Развертка грубо", добиваются получения на экране изображения полного периода колебаний входного сигнала частотой 400-800 Гц. Подстройку производят ручкой "Развертка плавно". Остается подключить блок 3, прокалибровать его, и прибор готов к работе.

Сначала проверяют, есть ли генерация. Замыкают В4 и 85. Высота светящихся секторов ЭОИ должна резко увеличиться и не пропадать в любом положении движка резистора R40 и переключателя ВЗ.

Затем от звукового генератора подают сигнал напряжением 80-100 мВ на вход осциллографа. Диск остановят, В4 разомкнут. Ручкой "Усиление V" устанавливают такой уровень напряжения, чтобы секторы ЭОИ почти сошлись. Замыкают В4. Плавно изменяют частоту ЗГ, находят положение, когда светящиеся полоски на экране резко расходятся. Это происходит в момент совпадения частот генератора и калибратора. Подбирая величины резистора R39 и конденсаторов С15-С18, устанавливают пределы изменения частот 100-1000 Гц, 1000-10000 Гц (первый и второй диапазоны) и наносят промежуточные деления на частотную шкалу калибратора.

Далее на ЗГ устанавливают частоту 1000 Гц амплитудой 1 В. Ручкой "Усиление У" высоту светящегося сектора устанавливают равной 10 мм. ЗГ отсоединяют от входа прибора. В4 разомкнут, диск остановлен, а движок резистора R32 находится в верхнем положении. Экранированным проводом соединяют выход калибратора со. входом усилителя "У". Калибратор настраивают на частоту 1000 Гц и включают. Если высота сектора будет отлична от 10 мм (амплитуда напряжения 1 В), подбирают сопротивление резистора R31. Изменяя величину выходного напряжения генератора, наносят промежуточные деления на шкалу резистора R32.

Теперь мы не только наладили осциллограф, но и научились им пользоваться.

Автор: В. Прохорин, пос. Черноголовка, Московская обл.; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Процессор Snapdragon 8 Gen 2 15.11.2022 Компания Qualcomm представила новый высококачественный чип второго поколения Qualcomm Snapdragon 8. Snapdragon 8 Gen 2 - это приверженность вычислительной обработке изображений, высокой эффективности и максимальной производительности. Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 производится по 4-нм техпроцессу и является процессором с восемью ядрами, с тремя четко дифференцированными группами кластеров (1+3+4). Первый состоит из основного ядра, работающего на максимальной частоте 3,2 ГГц. Второй - это кластер из трех ядер с максимальной частотой 2,8 ГГц, и, наконец, у нас есть кластер ядер, предназначенный для повышения эффективности, с четырьмя ядрами с максимальной частотой 2,0 ГГц. Qualcomm обещает, что этот процессор до 60% эффективнее ватта, что является одной из основных проблем, с которыми сталкивалось предыдущее поколение. Пиковая производительность, которую они достигли, была великолепна, но потребление было неустойчивым с течением времени, и им пришлось снизить производительность, чтобы не перегреваться. С этим 2-м поколением можно забыть о проблемах, хотя бы на бумаге. Кроме того, что он эффективнее, компания обещает на 35% более быстрый процессор и 40% общей энергосбережения по сравнению с предыдущим поколением. Что касается графического процессора, то новый Adreno на 45% экономит энергию и на 25% быстрее. В этом поколении совместимые игры смогут наслаждаться трассировкой лучей в реальном времени, что обещает улучшить отражение, детализацию теней и общий реализм. Кроме того, это первый Snapdragon, включающий кодек AV1 посредством даже воспроизведения видео 8K HDR со скоростью 60 кадров в секунду. Qualcomm также гордится своим первым "когнитивным интернет-провайдером". Эта часть процессора отвечает за обработку сегментации изображения в реальном времени. Это похоже на то, что Google сделал в 2017 году из Pixel 2: разделение разных частей сцены с помощью семантических категорий, чтобы лучше обработать финальное изображение. Возможности подключения улучшены благодаря совместимости с WiFi 7 и увеличенной задержке, что обещает большую эффективность благодаря новому модему FastConnect 7800, способному развивать скорость до 5,8 Гбит/с сетей Wi-Fi. Ожидается, что первые мобильные телефоны с этим процессором появятся в конце 2022 и начале 2023 года.

Другие интересные новости:

▪ С возрастом люди становятся более милосердными

▪ Умная повязка для лечения хронических ран

▪ Золотой клад в долине роз

▪ Микроскопический 3D-принтер от IBM

▪ Прибор анализа емкости кислотных аккумуляторов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовая электроника. Подборка статей

▪ статья Отдавать честь. Крылатое выражение

▪ статья Какие языки не имеют родственных себе языков? Подробный ответ

▪ статья Мята луговая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Блок управления мощностью на солнечных элементах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Водяной подсвечник. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026