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無線電子工学および電気工学の百科事典 オシロスコープ。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
オシロスコープは、アマチュア無線の実践においてマルチメータに次いで最も必要なデバイスの XNUMX つです。 いいえ、工業デザインには事欠きません。 しかし、そのようなデバイスを持っている読者はどれだけいるでしょうか? おそらくそうではありません - 高価です。 そして、この記事のデバイスの説明に注目してください。 この装置は製造とセットアップが難しくなく、増幅器、磁気録音装置、各種自動家庭用機器などの低周波無線電子機器製品のセットアップに大いに役立ちます。 雑誌「ラジオ」、2000 年、第 9 号、p. 56 A. ピルタキアンの記事「ミニラボの測定このデバイスでは、他のデバイスとともに、オシロスコープが読者の注目を集めました。この記事で提案されているオシロスコープの違いは、スイープジェネレーターの高周波特性と、ACだけでなくプロセスを研究できる機能にあります。 、DC 回路も含む スイープジェネレータの最小周波数は 25 Hz、最大 - 25 kHz 入力インピーダンス - 100 kOhm 以上 このデバイスは、さまざまな無線機器のオーディオ周波数パスの信号図を相対精度で観察するのに適しています、テレビの水平および垂直走査、およびさまざまなスイッチング回路の過渡プロセスの観察に使用されます。 オシロスコープの概略図を図に示します。 1. 直流電圧の研究は、垂直偏向増幅器としてラジオ管を使用することにより可能になりました (入力「V」)。 図からわかるように、デバイスのケースに関連してランプの右側の三極管のグリッドには電圧がないため、分離コンデンサを使用せずにアンプを研究対象のデバイスに直接接続できます。 カスケードの動作に必要な -1,5 V の動作点オフセット電圧は依然として存在します。 これらは、三極管とその負荷と直列に接続された HL3 LED の両端の電圧降下です。 この電圧は、グリッド回路内の抵抗器 R37 および R18 を介してランプの制御グリッドに供給され、その抵抗はランプの入力抵抗と比較して非常に小さく、カソードに対するグリッドのバイアス電圧です。はマイナスになりますが、これはラジオ管の動作に必要なだけです。 この場合、LED は電圧安定器としても機能します。
カスケードを構築するためのこのオプションは偶然に選択されたわけではありません。 ランプのカソード回路で抵抗を使用して自動バイアスを生成する古典的な方法では、負帰還 (NFB) が発生します。 NFB 自体はカスケードの周波数特性を改善するため便利ですが、この場合は取り除く必要があります。 これは、DC 増幅回路 (UCA) に応じてカスケードを構築する必要があるためです。 水平偏差（図によると左側）と垂直偏差のアンプのランプ三極管の組み込みは同じです。 唯一の違いは、水平掃引アンプのカソードの電圧がわずかに高く、約 2,8 V に等しいことです。このカスケードの LED HL1 と HL2 は自動バイアス安定化の役割も果たします。これは、 LED とダイオード VD1 の電圧値。 この場合のグリッド抵抗の役割は、ダイオード VD1 と、論理素子 DD1.4 の出力トランジスタのエミッタとコレクタ間の抵抗によって実行されます。 したがって、このデバイスの直流ランプの動作モードは、必要な安定化電圧を持つ LED を選択することによって設定されます。 水平ノコギリ波電圧発生器は 1 つのノードで構成されます。 2 つ目は、SA5 スイッチ セクションによって接続された、コンデンサ C15 ～ C1.1 (掃引期間に応じて) を介した正帰還を備えた非反転アンプの回路による、トランジスタ VT15 および VT8.2 に基づくマスター パルス発生器です。 これらのコンデンサの 8 つは、抵抗 RXNUMX および RXNUMX とともに、発電機の出力パルスの持続時間を設定する回路の機能を実行します。 可変抵抗器 RXNUMX を使用すると、スイープの継続時間をスムーズに調整できます。 デバイスの 1 番目のノードは、DD1.1 チップの論理要素のチェーンです。 要素 DD1.2 および DD1.3 では、シュミット トリガーが作成されます。 これにより、トランジェントの時間を短縮し、パルスの形状を長方形に近づけることができます。 実際のところ、鋸歯状電圧発生器自体はかなり厳密な形式のパルスを生成するため、トリガがなくてもノコギリ波電圧発生器自体の動作に悪影響を与えることはありません。 ここで、論理回路素子を使用する理由は他にもあります。 管の逆光ビームを減衰させるために発生器に接続された装置には、逆位相のパルスの入力が必要です。 要素 DDXNUMX の出力のパルスにより、消火装置の通常の動作が保証されます。 マスターオシレータの周波数が増加すると、その出力におけるパルスの振幅が減少します。 シュミット トリガーにより、周波数スペクトル全体にわたってそれらが同じになります。 デバイス内のシュミット トリガは、マスター オシレータとクロック出力回路の間のバッファとしても機能します。 ジェネレーターの 1 番目のノードは、鋸歯状電圧ドライバーです。 これは、ダイオード VD7、抵抗 R8.1、R1.2、およびスイッチ SA16 によって選択されるコンデンサ C26 ～ C1 の 1.4 つで構成されます。 ダイオード VD7 は、素子 DD8.1 の出力電流によるコンデンサの充電を防止します。 抵抗 R1 と R4 を流れる電流はコンデンサをスムーズに充電し、コンデンサの放電は素子 DDXNUMX を介して発生します。 したがって、高い線形性を備えた鋸歯状掃引電圧が発生器の出力で形成されます。 スイープ ジェネレータ同期デバイスは、VT3 電界効果トランジスタをベースにした 36 段アンプの形で作られています。 トランジスタの入力は、結合コンデンサ C2 を介して垂直信号分割器の出力から信号を受け取ります。 トランジスタのドレイン回路からの増幅された信号は、整合回路 VD23、R14、R27、C1 を介してパルス発生器の駆動段の入力に供給されます。 正のパルスがトランジスタ VTXNUMX の入力に現れると、発電機フィードバック回路のコンデンサが追加の電荷を取得します。 この場合、ジェネレータの切り替えプロセスが加速され、調査対象のデバイスと同期して動作し始めます。 オシロスコープ管 VL1 のスイッチング回路を考えてみましょう。 真空管の動作に必要な電圧を供給する分圧回路です。 その電源には、-290 V と +220 V の 290 つの高電圧源が含まれています。真空管のカソードは、抵抗 R16 を備えた調光回路を介して -10 V 電源に接続されています。 可変抵抗器 R220 から電圧を印加することにより、ビームは管の最初の陽極に焦点を合わせます。 真空管の 3 番目のアノードには、抵抗 R6 と R115 の分圧器を介して +400 V 電源から電力が供給され、デバイス ケースに対して約 +5 V の電圧が供給されます。 その結果、038 番目のアノードとカソードの間の電位差は 2 V に達します。これは、5LXNUMXI 管の通常の動作には十分です。 XNUMX 番目の陽極を分配器に接続するのは、この陽極と偏向板の間の電圧差を最小限に抑える必要があるためです。 この条件を遵守しないと、管球スクリーンの境界でビームの焦点が大きくぼけ、それに応じて「画像のぼやけ」が発生します。 可変抵抗器 RXNUMX および RXNUMX は、受像管の反対側の偏向板間の電位差を変更することによって、管のスクリーン上の画像の位置を垂直および水平に調整します。 管の逆ビームを減衰するための装置の主な機能は、トランジスタ VT4 に作られたスイッチによって実行されます。 そのコレクタは、デカップリング コンデンサ C29 を介してキネスコープ変調器に接続されています。 DD1.3 素子の出力から、パルスは抵抗 R29 と R30 の分圧器を介してトランジスタ VT4 の入力に供給されます。トランジスタが開くと、追加の電圧がキネスコープ変調器に現れ、電子の通過を確実に阻止します。が流れ、画面上のリバースビームが消えます。 抵抗Ｒ２９、Ｒ３０は、要素ＤＤ１．３の出力が論理０である瞬間のトランジスタＶＴ４のベースの電圧を最小化する。 これは、トランジスタをより確実に閉じるために必要です。 入力減衰器は、抵抗 R32、R33、R37 の分圧器と、DA1.1 チップ上の DC アンプで構成されます。 電圧測定の制限の変更は、スイッチ SA3 によって実行されます。 図では、コンデンサ C3З と C35 はピックアップとして指定されていますが、これらは取り付けることはできません。 ただし、AC 電圧測定の精度を向上させたい場合は、経験に基づいて選択してインストールする必要があります。 これは、振幅が既知の交流信号をオシロスコープの入力に加えることによって実行できます。 スイッチ SA2 を使用すると、デバイスを被試験デバイスに直接 (オープン入力) または絶縁コンデンサ C32 を介して接続できます。 したがって、測定モード「DC および AC 電圧」(接点が閉じた状態) または「AC 電圧」のみを選択することが可能です。 XNUMX 番目のモードは、かなり大きな定数 (電源のリップルなど) に交流電圧が重畳された画像を観察する場合に便利です。 「定数および可変」モードは、主要なデバイスの一時的なプロセスを監視するために使用すると非常に便利です。 このノードを製造する際には、入力回路のシールドに特に注意してください。 測定リミットが 50 mV/div に設定されているときにオペアンプの入力の静電気保護が不十分な場合、オシロスコープ自体のノードで発生する過渡プロセスの画像が画面に表示されることがあります。 電源は、オシロスコープの動作に必要ないくつかの電圧を生成します。 主電源電圧は T2 変圧器によって変換され、VD8-VD11 ダイオードの整流ブリッジによって +8 V の定電圧が生成され、そこから DA2 マイクロ回路スタビライザーによって +5 V に調整され、コンデンサ C40 と C43 が平滑化します。 。 -6,3 V の電圧の巻線は、真空管とラジオ管のフィラメントに電力を供給します。 高電圧の受信は追加のパルスコンバーターによって行われます。 これは、周波数が約 16 kHz の単純なシングルサイクル トランジスタ発振器です。 マイクロ回路スタビライザから L2C1C42 フィルタを介して DA44 に送られる電圧は、発電機から残りのノードの電源回路へのリップルの侵入を防ぐために必要で、VT5 トランジスタと T1 トランスで作られたデバイスに供給されます。 トランジスタの負荷はトランスの巻線 I であり、巻線 II はフィードバックの機能を実行します。 このような発生器の動作の前提条件の 5 つは、トランジスタ VTXNUMX に基づくバイアス電圧の存在です。 コンバータ スタビライザは、DA1.2 チップ上のコンパレータと VT6 トランジスタ上の制御負荷で構成されます。 このデバイスの動作原理は従来のツェナー ダイオードに似ていますが、ツェナー ダイオードとの重要な違いは、電圧と安定化電流を調整する機能です。 安定化電圧はトリミング抵抗 R47 で設定してください。 最大安定化電流は、抵抗 R40 を選択することで調整できます。 電圧 -5 V は、DA1 チップに電力を供給するためにのみ使用されます。 電源トランス T2。 磁気回路と一次巻線として、真空管テレビの既製トランス TVK-110LM を使用できます。 二次巻線は独立して巻く必要がありますが、それらは同じです - 直径約2 mmのPEV-0,6ワイヤで作られ、それぞれ110回巻かれています。 トランス T1 は M28NM フェライトで作られた K16x9x2000 リング磁気回路で作られ、巻線 I と II は PEV-2 0,5 ワイヤで作られ、それぞれ 14 と 4 ターンあります。巻線 III と IV - PEV-2 ワイヤ 0,25 を使用し、巻線数は 200 です。ターン数は 300 と 16、巻線 V は 2 ターン、ワイヤ PEV-0,35 1 で巻かれています。 この変圧器の製造では、「高電圧」巻線を相互に、および他の巻線から絶縁することに注意を払う必要があり、コンデンサ紙を絶縁材料として使用できます。 巻線 III ～ V は「ターンツーターン」方式で作られており、I と II は磁気回路に沿って均等に配置されています。 巻線 III と IV を最初に巻いてから V を巻く必要があります。巻線 I と II は最後に巻かれます。 この巻き順により、必要に応じて、巻線 I または II の巻数を変更することが容易になります。 トランスを巻く前に、フェライト リングを絶縁材の層で包みます。 コンバータが他のデバイスの動作に影響を与えないようにするには、その要素をコンパクトに配置し、可能であれば共通の電力バスに接続された金属スクリーン内に完全に配置することが望ましい。 平滑フィルターコイル L2 は M0,6NM フェライトから K20*12x5 磁気回路が満たされるまで PEV-2000 XNUMX 線で巻かれます。
デバイスの「高電圧」回路では、ポリスチレンコンデンサを使用することをお勧めします。 スイープ ジェネレータのコンデンサの TKE はできるだけ小さくする必要があります。 同じ掃引期間のペアのコンデンサ (C5 と C16、... C15 と C26) は同じタイプである必要があります。 それらの宗派の価値は表に示されています。 デバイスで使用されている部品は、対応する類似品と交換できます。 K157UD2 チップは、任意のデュアル オペアンプと置き換えることができます。 主な要件は、5 V 電源 (バイポーラ) からの通常動作です。 より高い周波数のオペアンプを使用すると、デバイスの動作に有利な影響を与えます。 KR142EN5V チップは、K142EN5A または外国の同等品と置き換えることができます。 ダイオード 1 N4004 は、順電流が少なくとも 0,5 A、逆電圧が少なくとも 20 V のダイオードで置き換え可能です - D226、KD105、KD102、またはダイオード アセンブリ KTs404、KTs405 が適しています。MP39A トランジスタを MP 13 に置き換えます。 MP15、MP40～MP42。 MP38A トランジスタの代わりに、MP35 または MP37 が適しています。 デバイスを調整するには、マルチメーターと、測定限界が 25 kHz を超える周波数メーターが必要です。 機器を校正したい場合は、工業用オシロスコープも必要になります。 調整は電源の性能を確認することから始めてください。 まず、コンデンサ C43 と DA2 マイクロ回路のマイクロ回路安定器の後の電圧を測定し、次に「高電圧」コンバータの動作をチェックする必要があります。 コンバータをセットアップするときは、無負荷でコンバータをオンにしてはいけないことに注意してください。 公称モードで取り付けられた電源アセンブリ自体は、負荷の不足を心配しません。 スタビライザーが故障を防ぎます。 ただし、スタビライザが調整されるまでは、220 kOhm (200 W) の抵抗を +0,5 V ソース出力に接続し、すべての電流消費者をコンバータから切り離してください。 コンバータのセットアップは、発電機の動作確認から始めます。 その性能は、整流器の 38 つの出力における電圧の存在によって決まります。 発電機が始動しない場合は、I 巻線の端子を入れ替えてください。発電機が断続的に励磁される場合は、I 巻線の巻数を減らすか、抵抗 R240 を選択してください。 コンバータが確実に起動したことを確認した後、ソースの出力電圧を調整します。 コンバータの動作周波数と出力電圧は巻線 II の巻き数に大きく影響されます。 負荷の電圧を測定します。 +XNUMX V 程度かそれより少し高いはずです。 電圧が一致しない場合は、巻線 II の巻数を増やしてください。 次にスタビライザーを接続して調整します。 このための唯一の要件は、最初の電源投入前にトリマ抵抗器 R47 を中間の位置に設定することです。 スイッチをオンにした後、この抵抗のスライダーを回転させてコンバータの出力を +220 V に設定する必要があります。 次に、トランジスタ VT6 のコレクタの電圧をチェックする必要があります。 +160 V 未満であってはなりません。電圧がこの値を下回っている場合は、R40 抵抗を抵抗値の低い別の抵抗と交換してください。 次に、+220 V ソースの出力 (変化しないはずです) と VT6 コレクタ (増加します) の電圧を測定します。 スタビライザの調整後は、負荷抵抗を外してください。 これで電源の準備が整いました。 スタビライザーの特徴としては、+220 V 電源だけでなく -290 V 電源でも電圧を安定に保つことができます。これは、ツェナー ダイオード アナログがダイオード ブリッジの出力に直接接続され、電圧を保持するためです。 T1 変圧器の巻線 III に直接かかる電圧。 スイープジェネレータの確立は、ペアのコンデンサの選択で構成されます。 表内の掃引期間は、オシロスコープのフロントパネルに書き込むためのものです。 抵抗器 R8.1 と R8.2 のスライダーの位置が図に従って上の位置で測定されます。 ジェネレーターの周波数設定を制御するには、周波数メーターをクロック出力 (DD6 チップのピン 1.2) に接続します。 次に、ジェネレーターが 5 Hz ... 15 kHz の範囲を完全にカバーするようにコンデンサ C25 ～ C25 を選択します。つまり、SA1 スイッチで範囲を切り替え、抵抗 R8 スライダーを回転させることで、指定された範囲内の任意の周波数を選択できます。スペクトラム。 コンデンサ C16 ～ C26 を選択することにより、水平掃引発生器の鋸歯状電圧の振幅が調整されます。 鋸の振幅は最後に調整する必要があります。 その値によって画像の水平サイズが決まります。 静電容量を大幅に変更しないでください。これにより、鋸の形状が歪む可能性があります。 歪んだ鋸により、発光ストリップの端に明るい点が現れます (図 2、a)。オシロスコープの入力に交流電圧が印加されると、画像の端に垂直なストリップが現れます (図 2,6、a)。図2)。 スイープジェネレータが正しく動作していることは、チューブの画面上に均一に発光する水平ストリップによって示されます。 掃引の直線性は、掃引発生器の周波数よりも数倍高い周波数の正弦波信号をオシロスコープの入力に加えることによって簡単にチェックできます。 掃引電圧が十分に線形である場合、画面に正弦波が表示されます (図 2、c)。 鋸が強く歪んでいると、正弦波は画面の一方の端で引き伸ばされ、もう一方の端で圧縮されます (図 XNUMXd)。
垂直偏向アセンブリを調整するときは、スキームに従ってランプの右半分のアノードの電圧を測定します。 これは電源電圧の半分にほぼ等しいはずです。 使用されている 6N2P ランプは、約 1 V の電圧が制御グリッドに印加されたときに、中心からほぼ管スクリーンの境界までビームを偏向します。 同期ノードを確立するには、トランジスタ VT3 のモードを直流用に調整します。 ドレインの電圧を測定します。 これは電源電圧の半分にほぼ等しいはずです。 電圧が必要な電圧と大きく異なる場合は、抵抗 R27 の抵抗値を小さな範囲内で変更してください。 消火装置の動作制御が非常に簡単です。 これを行うには、スイープジェネレータの最大周波数を設定し、スイッチSA3を「0,5 V / div」の位置に設定し、スイッチSA2の接点を閉じて、オシロスコープの入力をトランジスタVT4のベースに接続します。 ブランキング装置の通常の動作中は、キネスコープ画面に変化は起こりません。 次に、コンデンサ C29 を変調器から切り離します。 その後、約 0,7 V の振幅を持つパルスの画像が、輝くストリップの上の画面に表示されるはずです (図 2e)。 調整の最後の仕上げは、チューブのスクリーンにスケールを適用することです。 これを行うには、定規、通常の万年筆 (できれば黒のインク付き)、および薄いポリエチレンのシートが必要です。 ポリエチレンに正方形のセルのグリッドを描きます。 セルの辺の長さを決定するには、7N6P ランプの端子 2 に 0,5 V の定電圧を印加し、ビームが逸れる距離を測定します。 大きさは約1cmになりますので、作製したグリッド付きプラスチックフィルムをキネスコープの画面に十字線が中心になるように貼り付けます。 その後、ナイロンリングでフィルムを押さえます。 適用されたグリッドは画面を 16 の正方形に分割します (図 2、e) スケールの作成が完了したら、デバイス画面上の発光水平ストリップが 16 分割になるようにコンデンサ C26 ～ CXNUMX の静電容量を選択します。 デバイスの本体は金属製が最適です。 車のバッテリー用の工場出荷時の充電器からデバイスをケースに入れました。 220 V の主電源から電気的に絶縁されていないデバイスにオシロスコープを接続する場合は、デバイスのケースに高電圧が発生する可能性があるので注意してください。 著者: P. Venderevsky、ノボシビルスク
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