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:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Протонные водородные батареи 11.02.2014 Исследователи Мельбурнского королевского технологического института (RMIT) разработали новый концепт аккумулятора, использующего в своей основе энергетический потенциал водорода. Именно данный химический элемент, по мнению учёных, должен выступить в качестве замены лития как главного источника энергии в большинстве современных аккумуляторных устройствах. Озвученная концепция устранит необходимость в производстве, восстановлении, а главное - хранении газообразного водорода, что на сегодня является самым серьёзным фактором, ограничивающим эффективность и распространение подобных систем. Представленное решение сочетает в себе лучшие наработки в области водородных топливных элементов в совокупности с традиционными принципами аккумулирования электрической энергии. "Так как для процедуры зарядки батареи достаточно лишь притока воды для её дальнейшего расщепления и использования ядер атомов водорода - протонов, а в режиме разряда - воздух, то мы назвали наше изобретение "протонно-потоковая батарея". Кроме перспективных технических решений, заложенных в изобретение, наш аккумулятор имеет внушительный потенциал и в экономическом плане. Производство лития для современных батарей - это достаточно трудоёмкий процесс, а само сырьё - относительно дефицитное, если проводить аналогию с водородом", - пояснил в своём докладе руководитель исследования из RMIT профессор Джон Эндрюс (John Andrews). Продемонстрированный концепт базируется на интеграции металлогидридного электрода в протонообменную мембрану топливного элемента - Proton Exchange Membrane (PEM). Во время зарядки протоны, полученные при расщеплении воды, непосредственно "связываются" с электронами и металлическими частицами на электроде топливного элемента, который интегрируется в PEМ. Вследствие этого образуется твердотельный водородный металлогидрид. Именно он и выступает в качестве "хранилища" электрической энергии. При использовании же электрического ресурса подобной протонной батареи описанные процессы идут в обратной последовательности. Опубликованные в Международном журнале водородной энергетики исследования показали, что энергоэффективность протонно-потоковых батарей может достигать аналогичных показателей в сравнении с классическими литий-ионными аккумуляторами, однако первые способны хранить значительно больше энергии на единицу массы и объёма. "Водород сочетает в себе громадный потенциал в качестве экологически чистого источника питания. Это выставляет его в выгодном свете и подталкивает современную науку к применению элемента в достаточно широком диапазоне областей", - резюмировал господин Эндрюс. Проведённое австралийскими учёными исследование и продемонстрированная разработка может быть успешно внедрена во многие аспекты современное жизни: начиная от бытовых устройств и заканчивая транспортными средствами, а также промышленными системами хранения электроэнергии.

Другие интересные новости:

▪ Первый советский метеоспутник через 43 года после запуска сошел с орбиты

▪ Магнитометр солнечного ветра

▪ Специализированный акселерометр IIS2ICLX

▪ За просмотр пиратского DVD-фильма в Германии можно сесть в тюрьму

▪ Ярчайший OLED-дисплей для смартфонов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Уж не жду от жизни ничего я. Крылатое выражение

▪ статья Как быстро растут деревья? Подробный ответ

▪ статья Компасные румбы, угловая разметка. Советы туристу

▪ статья Ремонт новогодней гирлянды. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Загадки про транспорт и технику

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026