Калибратор осциллографа. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Основной и наиболее широко применяемый прибор для исследования формы напряжения - электронный осциллограф. Для того чтобы не только визуально наблюдать электрические сигналы, но и измерять их параметры, осциллографы калибруют с помощью калибраторов. Калибратор амплитуды предназначен для градуировки или проверки точности градуировки вертикальной оси экрана осциллографа в единицах напряжения, а калибратор длительности соответственно для горизонтальной оси в единицах времени.

У многих радиолюбителей находятся в эксплуатации множество осциллографов, произведенных еще в СССР, причем давным-давно не поверявшихся. Некоторые из них не имеют встроенного генератора эталонного сигнала. У других моделей он есть, но спустя десятилетия доверять ему можно лишь с большой осторожностью. Например, в имеющемся в моем распоряжении осциллографе С1-5 (СИ-1) есть встроенный калибратор амплитуды. Но, во-первых, он формирует синусоидальный сигнал частотой 50 Гц, а во-вторых, даже во времена его "детства" погрешность измерения амплитуды сигналов на участке шкалы 0,2...1,2 В была ±10%, что по современным меркам слишком много.

Вниманию радиолюбителей, имеющих подобные приборы, предлагается калибратор для осциллографа с погрешностью измерений, определяемой лишь возможностями имеющихся в распоряжении радиолюбителей измерительных приборов, в моем случае - цифрового мультиметра M890G, основная погрешность измерения которого - погрешность меры. Устройство формирует сигнал прямоугольной формы (меандр) размахом 2 В, частотой 1 и 20 кГц. Это позволяет использовать калибратор, например, при настройке компенсации высокочастотного щупа осциллографа или для проверки динамических параметров усилителей мощности звуковой частоты.

Как было сказано выше, для налаживания (а затем и для периодической поверки) калибратора используется цифровой мультиметр M890G. Относительная погрешность измерения постоянного напряжения мультиметром M890G, согласно паспортным данным, равна ±0,5 % от измеряемого значения плюс/минус единица младшего разряда, а измерения частоты - ±1 % от измеряемого значения плюс/ минус единица младшего разряда с дискретностью 10 Гц. При измерении максимального напряжения на пределе 2 В абсолютная погрешность равна ±11 мВ при дискретности 1 мВ, измерения частоты 10ОО Гц - ±20 Гц, а частоты 20 кГц - ±210 Гц. К сожалению, индикатор мультиметра M890G, как и большинства других, позволяет отобразить всего лишь 3,5 разряда. Поэтому можно гарантировать только следующие технические характеристики калибратора: амплитуда выходного сигнала 1,999 В ±11 мВ, частота выходного сигнала 1 кГц ±20 Гц и 19,99 кГц ±210 Гц.

Рис. 1. Схема калибратора

Схема калибратора показана на рис. 1. Источник прецизионного напряжения 1,999 В (калибратор амплитуды) собран на регулируемом стабилизаторе напряжения LM317T (DA1). У этой микросхемы между выходом и управляющим выводом с высокой точностью поддерживается стабильное образцовое напряжение 1,25 В. Поскольку вывод управления потребляет очень небольшой ток, выходное напряжение U_вых=1,25(1±R3/R4). Обычно сопротивление резистора R4 выбирают равным 240 Ом. Но в нашем случае для того, чтобы не учитывать ток через управляющий вывод и сделать его независимым от изменений на входе и в нагрузке, от выхода стабилизатора через резисторы R3, R4 должен отбираться ток, равный начальному току нагрузки (он должен быть больше 10 мА, поскольку таймер DA2 при напряжении питания 2 В потребляет ток не более 60 мкА). Если нагрузка недостаточна, напряжение на выходе увеличится [1].

Калибратор длительности собран на интегральном таймере ICM7555IN (DA2). Он выполнен по технологии КМОП, поэтому напряжение на его выходе (выводе 3) может изменяться от нуля до напряжения питания. Кроме того, эта микросхема работает и при напряжении питания 2 В. Таймер включен по типовой схеме генератора. Времязадающие цепи R1C1 и R2C1 подключены к выходу таймера. Этим обеспечивается высокая точность формирования меандра, поскольку зарядка и разрядка конденсатора С1 происходят через один и тот же резистор (либо R1, либо R2). Частоту генерируемых импульсов можно рассчитать по формуле f=0,7215/(R1•C1) [2]. Резистор R6 предохраняет таймер от замыкания выхода.

Учитывая, что подавляющее большинство осциллографов имеют входное сопротивление не менее 1 МОм, это практически не сказывается на точности калибровки. Резистор R5 вместе с внутренним разрядным транзистором таймера образует дополнительный высокоомный выход прямоугольного сигнала. Конденсаторы С2 и С3 сглаживают всплески выходного напряжения стабилизатора DA1 в моменты переключения таймера DA2.

Рис. 2. Чертеж платы калибратора

Калибратор собран на печатной плате из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита толщиной 2 мм, чертеж которой приведен на рис. 2. При повторении конструкции особых требований к элементам не предъявляется. Главное, чтобы резистор R3 был многооборотным (в авторском варианте - СП5-2). Вместо импортного можно применить отечественный таймер КР1441ВИ1. Конденсатор С1 - СГМЭ-А с допуском ±1 %, но возможно применение и других конденсаторов с другими номиналами и с минимальным ТКЕ, тем более, что калиброванная частота выходных импульсов устанавливается подборкой резисторов R1 и R2. В авторском варианте каждый составлен из двух резисторов МЛТ-0,25 с допуском ±5 %, соединенных последовательно. Место на печатной плате для этого предусмотрено. Конденсатор С2 - любой керамический, С3 - К53-1А или импортный, подходящий по размерам. Перемычка S1 применена от устройства СВП телевизора ЗУСЦТ.

Налаживают устройство так. Подают напряжение питания и подстроенным резистором R3 на выходе стабилизатора напряжения устанавливают напряжение 1,999 В, контролируя его мультиметром M890G на пределе 2 В. Эта операция очень кропотливая. Сопротивление подстроенного резистора следует медленно увеличивать от минимума до получения необходимого напряжения. Затем мультиметр переключают на измерение частоты и подбором резисторов R1 и R2 устанавливают выходную частоту 1 и 19,99 кГц. При налаживании удобно пользоваться многооборотным резистором СП5-1ВА сопротивлением 10 кОм, последовательно включенным с постоянным резистором 5,1 кОм, для частоты 20 кГц и многооборотным резистором СП3-36 сопротивлением 100 кОм (от СВП телевизора 3УСЦТ) с последовательно включенным постоянным резистором 180 кОм для частоты 1 кГц.

Работоспособность калибратора сохраняется при снижении напряжения батареи GB1 (G6F22) до 5 В. Учитывая, что потребляемый нагрузкой ток чуть больше 10 мА, а калибратор используется лишь периодически, ее емкости хватает надолго.

Литература

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, т. 3. - М.: Мир, 1993.
2. Алексенко А. Г., Коломбет Е. А., Стародуб Г. И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.: Радио и связь, 1985.

Автор: С. Семихатский

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Полет на Марс: испытание для тела и выживания человечества 10.11.2025

Исследование космоса и перспективы полета на Марс привлекают внимание ученых и инженеров по всему миру. Но за технологическими достижениями скрывается серьезная угроза для здоровья астронавтов. Как отмечает Interesting Engineering, даже самые современные ракеты и системы жизнеобеспечения не способны полностью защитить человека от физических и генетических изменений, возникающих во время длительных космических миссий. Эти риски включают потерю костной массы, ослабление мышц и даже потенциальные повреждения ДНК. Путешествие на Марс длится от шести до девяти месяцев. В условиях невесомости организм, привыкший к земной гравитации, претерпевает значительные изменения. Мышцы атрофируются, кости теряют до 1% плотности в месяц, сердце уменьшается в размерах, а позвоночник удлиняется, вызывая боль и дискомфорт. После возвращения на Землю астронавты сталкиваются с головокружением и проблемами при вставании из-за адаптации к гравитации. Особую опасность представляет перераспределение жидкос ...>>

Зеркальные спутники и их угрозы для астрономии и экологии 09.11.2025

Калифорнийский космический стартап Reflect Orbital, который планирует к 2030 году вывести на орбиту 4 000 зеркальных спутников, отражающих солнечный свет на Землю даже ночью. Главная цель - увеличить эффективность солнечных электростанций, обеспечивая непрерывное освещение в ночное время. Первый демонстрационный аппарат EARENDIL-1 с зеркалом площадью 334 м2 предполагается запустить в апреле 2026 года, а соответствующая заявка уже подана в Федеральную комиссию связи США (FCC). Проект получил 1,25 млн долларов поддержки от ВВС США в рамках программы для малого бизнеса. Идея заключается в том, чтобы спутники создавали дополнительное освещение для энергетических систем, однако многие ученые выражают сомнения как в технической реализуемости, так и в потенциальном вреде для окружающей среды. Астрономы, включая Майкла Брауна и Мэтью Кенворти, подсчитали, что отраженный свет будет примерно в 15 000 раз слабее дневного солнца, хотя и ярче полной Луны. Для того чтобы создать хотя бы 20% дн ...>>

Случайная новость из Архива Искусственные нервы 26.04.2010 Углерод проводит электричество. Так почему бы не сделать из него искусственные нервы? А потому, что нерв человека состоит из многих тысяч тончайших нервных волокон, и, значит, надо придумать технологию изготовления аналогичных волокон, иначе нерв выйдет толщиной с добрый кабель. С этой задачей справились ученые из Окриджской национальной лаборатории (США). "На уроке химии стеклянную трубочку превращают в пипетку, нагревая ее в пламени горелки и растягивая размягчившееся стекло. Примерно так поступаем мы со стеклянными трубочками, которые наполнены порошком углеродных нанотрубок", - рассказывает участник работы Илья Иванов. Рекордом их деятельности стало создание кабеля диаметром всего в четыре раза больше, чем человеческий волос, который содержал 19 600 индивидуальных углеродных волокон, каждое - в стеклянной изоляции. Таким образом, каждое волокно представляет собой отдельный канал связи. Для сравнения: общее число нервных окончаний на поверхности человеческой руки - 17000. Этот метод может найти применение не только в хирургии, но и в аэрокосмической технике, где столь важно иметь легкие, компактные устройства.

Другие интересные новости:

▪ Наушники Xiaomi Buds 4 Pro

▪ Флэш-карта 64 Мбит DataFlash от ATMEL

▪ Рукава для ощущений в виртуальной реальности

▪ Zaurus Sharp

▪ Быстрые SSD SanDisk с интерфейсом USB 3.1 Type-C

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Мобильная связь. Подборка статей

▪ статья По гамбургскому счету. Крылатое выражение

▪ статья Почему Антарктида - самый высокий материк Земли? Подробный ответ

▪ статья Кузнец-молотобойца. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Маргарин. Простые рецепты и советы

▪ статья Как сделать надписи на цветочных лепестках. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025