Осциллографы

Электронный осциллограф относится к числу универсальных радиоизмерительных приборов. Он позволяет визуально наблюдать и исследовать токи и напряжения в различных участках радиотехнических схем, измерять амплитуду, частоту, фазу, длительность импульсов, коэффициент амплитудной модуляции и другие параметры сигналов.

У электронного осциллографа большое входное сопротивление, что обусловливает минимальное влияние его подключения на электрический режим работы исследуемой цепи. Безынерщгонность осциллографа дает возможность изучать электрические процессы в широком диапазоне частот, высокая чувствительность—вести наблюдения сигналов небольшой амплитуды, широкая полоса пропускания — исследовать несинусоидальные напряжения с минимальными искажениями.

Осциллограф универсальный С1-5

Прибор (рис. 6-1) предназначен для визуального исследования непрерывных (частотой 20 Гц... 1 МГц) и импульсных (длительностью 0,1... 3000 мкс) периодических сигналов, позволяя измерять их длительность и амплитуду.

Основные технические характеристики

Чувствительность усилителя вертикального отклонения луча на частоте 100 кГц— 25 мм на 0,3 В эффективного значения напряжения при широкой полосе и 25 мм на 0,1 В при узкой полосе; неравномерность частотной характеристики в диапазоне частот 10 Гц... 10 МГц — не более 3 дБ; входное сопротивление высокоомного входа — не менее 0,5 МОм (с параллельной емкостью не более 50 пФ), низкоомного входа— 500 Ом.

Чувствительность усилителя горизонтального отклонения луча на частоте 10 кГц — 22 мм на 0,3 В эффективного значения напряжения; неравномерность частотной характеристики в диапазоне частот 20 Гц... 400 кГц — не более 0,3 дБ; входное сопротивление — не менее 80 кОм.

Пределы изменения разверток: непрерывной — 20 Гц...200 кГц, ждущей—1, 2, 5, 10, 30, 100, 300, 1000 и 3000 мкс.

Погрешность установки калибровочных меток е временными интервалами 0,05; 0,2; 1; 5 и 100 мкс — не более 5%.

Погрешность измерения амплитуды сигналов на участке шкалы 0,2...1,2 В—не более ±10%.

Входное сопротивление со стороны отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки с параллелькой емкостью не более 30 пФ (для обеих пар пластин) — не менее 3,6 МОм.

Погрешность входного делителя —не более ±5%.

Прибор может непрерывно работать в течение 8 ч при температуре окружающей среды +40...—40° С.

Питание прибора осуществляется от сети переменного напряжения 127 или 220 В частотой 50 Гц либо напряжения 115 В частотой 400 Гц с допустимым колебанием напряжения в пределах +5...—10%.

10. Потребляемая мощность— не более 180 В • А.

Схема прибора

Структурная схема прибора С1-5 (рис. 6-2) содержит канал сигнала, канал синхронизации и разверток, калибратор длительности импульсов, калибратор амплитуды, электроннолучевую трубку с элементами управления лучом и блок питания.

Канал сигнала состоит из входного делителя, катодного повторителя, линии задержки, усилителя, фазоинвертора и выходного усилителя. Исследуемый сигнал через гнездо ВХОД Y подается на входной делитель типа RC (рис. 6-3), коэффициент деления которого изменяется переключателем S1 ДЕЛИТЕЛЬ (при этом одновременно меняется входное сопротивление осциллографа). С делителя сигнал поступает на катодный повторитель, собранный на лампе VI (за исключением положения КАЛИБР. переключателя S1, когда на вход повторителя подается калибровочное напряжение). Нагрузкой катодного повторителя служат резисторы R7 и R8, включенные после линии задержки ИЛ1, которая обеспечивает задержку сигнала в тракте усиления на 0,2 мкс по отношению к началу развертки.

С потенциометра R8 УСИЛЕНИЕ задержанный сигнал подается на усилитель V2, затем (через фазоинвертор V3) — на выходной двухтактный усилитель V4, V5 и дальше — на вертикально отклоняющие пластины трубки V14. Дроссели L1... L6 служат для коррекции частотной характеристики усилителя. Переключателем S2 ПОЛОСА 500 кГц — 10 МГц, установленным на задней стенке прибора, изменяется полоса пропускания выходного усилителя. При широкой полосе включаются корректирующие элементы L7, R19 и L8, R20, а усиление выходного каскада падает.

Канал синхронизации и разверток содержит усилитель синхронизации, фазоинвертор, генератор развертки, катодный повторитель и усилитель горизонтального отклонения луча. Усилитель синхронизации выполнен на лампах V10, Vila. На его вход подается синхронизирующее напряжение с катода лампы VI при внутренней синхронизации, с мостикового стабилизатора — при синхронизации от сети или (через гнездо ВХОД X) от внешнего источника — при внешней синхронизации. Выбор синхронизации осуществляется переключателем 55 РОД СИНХР., регулировка синхронизирующего напряжения производится потенциометром R44 СИНХРОНИЗ.. С выхода усилителя напряжение синхронизации поступает в зависимости от положения переключателя S7 РОД РАБОТЫ на антиди-натронную сетку лампы V6 генератора непрерывной развертки (в положении НЕПР.), на сетку или катод пусковой лампы V116 генератора ждущей развертки (в положении ЖД.) или на катодный повторитель V76 (в положении УСИЛИТ.), когда усилитель синхронизации работает в качестве предварительного усилителя горизонтального отклонения луча.

Генератор непрерывной развертки собран на лампах V6, V7a и V8 по схеме мультивибратора с разрядной лампой V8. Ступенчатое изменение частоты генерируемых колебаний производится переключателем S12 РАЗВЕРТКА путем изменения емкости зарядного конденсатора, плавное — потенциометром R32 ЧАСТОТА ПЛАВНО за счет изменения напряжения на экранной сетке разрядной лампы V8. В ждущем режиме генератор развертки запирается напряжением, снимаемым с резистора R73. Пилообразное напряжение с разрядного конденсатора поступает на катодный повторитель V76, с нагрузки R36 которого подается на одну из горизонтально отклоняющих пластин трубки V14 и через фазоинвертор V9 на другую пластину трубки. Подсветный импульс на трубку поступает с анода лампы V~7a.

. Затухание колебаний в контуре компенсируется подачей напряжения положительной обратной связи (через лампу V13) на средний отвод катушки контура. Напряжение с анода лампы V13 подается на катод трубки, периодически увеличивая и уменьшая яркость изображения, т. е. луч модулируется по яркости. По количеству ярких точек и темных промежутков между ними, а также по известной резонансной частоте контура можно определить длительность исследуемых импульсов.

Калибратор амплитуды, предназначенный для определения амплитуды исследуемого сигнала, представляет собой стабилизатор напряжения, собранный по схеме моста на лампах накаливания HI, H2 (3,5 В; 0,28 А) и резисторах R90, R91. На вход моста напряжение поступает с обмотки силового трансформатора. В диагонали моста вследствие нелинейности характеристик ламп HI, H2 создается стабильное напряжение, которое снимается с потенциометра R93 КАЛИБРОВКА АМПЛИТУДЫ. Значение калибровочного напряжения отсчитывается непосредственно по шкале потенциометра. Амплитуду исследуемого сигнала определяют путем сравнения изображений сигнала и известного калибровочного напряжения на экране трубки.

Электронно-лучевая трубка в приборе — типа 8Л029. Напряжения на ее электроды подаются с делителя R72... R76, R78, R81. Яркость свечения луча регулируется изменением напряжения на модуляторе с помощью потенциометра R78 ЯРКОСТЬ, фокусировка луча — изменением напряжения на первом аноде посредством потенциометра R75 ФОКУС. Смещение изображения на экране осуществляется с помощью потенциометров R63 СМЕЩ. Y и R68 СМЕЩ. X.

Блок питания состоит из силового трансформатора, выпрямителя напряжения питания анодных и экранных цепей прибора, собранного на диодах V15... V22, и выпрямителя напряжения смещения и питания электродов трубки, выполненного на селеновых столбиках V23, V24 по схеме удвоения.

Работа с прибором

Для подготовки прибора С1-5 к работе необходимо:

1. Убедиться в соответствии положения переключателя сети значению питающего напряжения.

2. Переключатель СЕТЬ установить в выключенное положение, ручку ЯРКОСТЬ— в левое крайнее положение (против часовой стрелки).

Подключив кабель питания к колодке прибора и к сети, подать напряжение на прибор, переведя переключатель СЕТЬ в положение ВКЛ. (при этом должна загореться лампочка подсвета шкалы прибора).

Ручками ЯРКОСТЬ и ФОКУС установить необходимые яркость и четкость свечения экрана.

Режим работы осциллографа зависит от вида и частоты развертки, входного сопротивления, вида синхронизации и особенностей исследуемой схемы. Обычно он определяется характером и амплитудой исследуемого сигнала, а также особенностями схемы. Если эти факторы неизвестны, то режим подбирается. При этом надо иметь в виду следующее:

а) ждущей разверткой нужно пользоваться при исследовании сигналов с длительностью импульсов меньше 3000 мкс, в остальных случаях необходимо использовать непрерывную развертку. Частоту развертки следует выбирать с таким расчетом, чтобы на экране были видны все детали исследуемого сигнала. При увеличении частоты развертки изображение на экране растягивается, при уменьшении — сжимается;

б) для получения устойчивого изображения на экране развертку обычно синхронизируют исследуемым сигналом. В том случае, когда амплитуда сигнала мала или его форма для синхронизации непригодна, работают с внешним источником синхронизации, который подсоединяют к гнезду ВХОД X. Если частота исследуемого сигнала соответствует частоте питающего напряжения, то выбирают синхронизацию ОТ СЕТИ;

в) входное сопротивление осциллографа зависит от положения переключателя ДЕЛИТЕЛЬ. В первом положении 50Ω оно соответствует 50 Ом, при этом амплитудное значение сигнала на входе осциллографа должно быть не более 2 В. В положениях 1 : 1, 1 : : 10 и 1 :100 входное сопротивление равно 0,5 МОм, а амплитудное значение сигнала не должно превышать 200 В (в положении переключателя 1 : 100). Выбором ослабления сигнала подбирают изображение на экране, удобное для наблюдения.

Для работы с прибором в режиме непрерывной развертки с синхронизацией исследуемым сигналом необходимо:

должен быть в положении ВЫКЛ.).

2. Установив требуемую частоту развертки, ручками ЧАСТОТА ПЛАВНО и СИНХРОНИЗ. добиться получения неподвижного изображения на экране осциллографа.

Для работы с прибором в режиме ждущей развертки с синхронизацией исследуемым сигналом нужно:

1. Подготовив прибор к работе, переключатель РОД РАБОТЫ установить в положение ЖД., переключатель РОД

СИНХР. — в положение ВНУТР. и выбрать положение переключателя ДЕЛИТЕЛЬ.

Подать исследуемый сигнал на гнездо ВХОД Y и ручкой СИНХРОНИЗ. добиться его устойчивого изображения на экране осциллографа. Если изображение не появляется или не устанавливается, следует выбрать другую полярность ждущей развертки.

При необходимости измерения длительности импульсов переключатель МЕТКИ

установить в положение, при котором на изображении укладывается наибольшее число легко различимых меток, и по их количеству и цене метки (на шкале переключателя) определить длительность сигнала.

Для работы с прибором с разверткой от внешнего источника надо:

Переключатель РОД РАБОТЫ установить в положение УСИЛИТ., переключатель РОД СИНХР. — в положение ВНЕШ..

Подать развертывающее напряжение на гнездо ВХОД X.

Установить необходимое напряжение развертки ручной СИНХРОНИЗ..

Для измерения амлитуды импульса необходимо:

Получив на экране удобное для наблюдения изображение импульса, отсчитать амплитуду импульса по масштабной сетке, установленной перед экраном.

Запомнить положение переключателя ДЕЛИТЕЛЬ и ручку УСИЛЕНИЕ до конца измерений не поворачивать.

Переключатель ДЕЛИТЕЛЬ перевести в положение КАЛИБР..

Ручкой КАЛИБРОВКА АМПЛИТУДЫ установить такое калибровочное напряжение, чтобы на экране получилось изображение его, равное по амплитуде изображению исследуемого импульса. Если достичь этого не удается, можно установить другие удобные для отсчета размеры изображения.

Отсчитать по верхней шкале импульсное значение калибровочного напряжения.

Амплитуду исследуемого импульса определить по формуле

где а — размер изображения импульса по вертикали, мм; b — размер изображения калибровочного сигнала, мм; К — коэффициент деления входного делителя; U _К — калибровочное напряжение, соответствующее изображению импульса по вертикали, В.

При равенстве изображений импульса и калибровочного сигнала амплитуда импульса определяется умножением отсчитанного размера по верхней шкале на коэффициент деления входного делителя. Если изображение калибровочного сигнала при ждущей развертке неустойчиво, калибровку амплитуды можно производить при непрерывной развертке.

Напряжение синусоидальной формы измеряется аналогично, но калибровочное напряжение (эффективное значение) отсчитывается по нижней шкале потенциометра КАЛИБРОВКА АМПЛИТУДЫ.