Осциллограф-ваш помощник [приставки к осциллографу]

Выводы деталей припаяны непосредственно к проводникам — полоскам фольги. Плата служит одновременно лицевой стенкой корпуса (рис. 41), на ней укреплены переключатели и переменные резисторы (резистор R2 снабжен шкалой).

На одной боковой стенке корпуса установлен входной разъем XS1, на другой — выходные XS2 и XS3. Между выводами переключателей, переменных резисторов и разъемов смонтированы детали, не показанные на чертеже печатной платы. Через отверстия в боковой стенке выведены проводники питания с вилками на концах — их вставляют в гнезда блока питания («ли подключают к выводам источника, например, составленного из двух последовательно соединенных батарей 3336). Нижняя крышка корпуса — съемная.

Если приставка смонтирована без ошибок и в ней использованы исправные детали, оба генератора начнут работать сразу. Чтобы убедиться в этом, нужно нажать кнопку SB1, подать на приставку питание, установить движки переменных резисторов в верхнее по схеме положение и подключить разъему XS2 входные щупы осциллографа— он должен работать в автоматическом режиме с внутренней синхронизацией и закрытым (можно и открытым) входом.

Подобрав входным аттенюатором осциллографа такую чувствительность, чтобы размах изображения на экране составлял не менее двух делений, можно включить на осциллографе ждущий режим и «остановить» изображение соответствующими ручками. Форма колебаний должна быть близка к синусоидальной, а частота — в диапазоне 400…600 кГц.

Далее можно проверить работу второго генератора, подключив осциллограф к выводу эмиттера транзистора VT4 (вход осциллографа — закрытый). Здесь также должны быть колебания синусоидальной формы с частотой в указанных для первого генератора пределах.

Вот теперь можно приступить к настройке генераторов и градуировке шкал (их две — для колебаний ПЧ и 3Ч) переменного резистора R2. Понадобится частотомер, который подключают к разъему XS2. Движок переменного резистора R14.1 оставляют в положении максимального выходного сигнала, а движок резистора R2 перемещают в нижнее по схеме, т. е. на варикапы не подают постоянное напряжение.

Контролируя частоту генератора, устанавливают ее равной 475 кГц подстроечником катушек L1, L2. Затем перемещают движок резистора R2 в верхнее по схеме положение и измеряют частоту генератора-она должна быть равной 455…450 кГц. Если она больше, подбирают конденсатор С3 меньшей емкости или вообще исключают его. При меньшей частоте подбирают конденсатор большей емкости, после чего вновь настраивают генератор на частоту 475 кГц при нижнем положении движка резистора R2.

Оставив движок резистора в таком положении, переключают частотомер к разъему XS3 и измеряют разностную частоту. Уменьшают ее подстроечником катушки L3 до минимально возможной, стараясь получить «нулевые биения». Подстроечники катушек можно после этого законтрить нитрокраской или каплей клея.

Подключив к разъему XS3 осциллограф и установив движок переменного резистора R2, например, в среднее положение, контролируют форму колебаний. При необходимости улучшить ее подбирают резистор R15.

Вновь подключают частотомер к разъему XS2 и, плавно перемещая движок переменного резистора R2 от нижнего положения до верхнего, измеряют частоту генератора в различных точках. На шкале резистора проставляют значения частоты. Аналогично градуируют вторую шкалу, подключив частотомер к разъему XS3.

Следующий этап — проверка и налаживание двухкаскадного усилителя пилообразного напряжения (если вы решили его собрать).

Вначале подают на разъем XS1 сигнал с гнезда на задней стенке осциллографа ОМЛ-2М (ОМЛ-3М), а входной щуп подключают к нижнему по схеме выводу резистора R21 (т. е. практически контролируют входной сигнал). Чувствительность осциллографа устанавливают равной 1 В/дел., а начало линии развертки смещают в нижний левый угол шкалы. Осциллограф работает в автоматическом режиме с закрытым входом, длительность развертки 5 мс/дел. На экране увидите нарастающее пилообразное напряжение, вершина пилы может уходить за пределы крайней вертикальной линии шкалы. Ручкой регулировки длины развертки установите такое пилообразное напряжение, чтобы оно уместилось точно между край ними вертикальными линиями шкалы (рис 42, а), и измерьте амплитуду пилы — она может быть около 3 В.

Затем переключите входной щуп осциллографа на вывод коллектора транзистора VT6, а чувствительность осциллографа установите равной 0,5 В/дел. На экране увидите изображение спадающей пилы. Подведите начало линии развертки к средней линии шкалы и измерьте амплитуду сигнала — она должна быть около 0,8 В (рис. 42, б). Если характер пилы будет сильно искажен (появится «ступенька» в конце ее), придется подобрать резистор R21.

Рис. 42, а, б

Установите на осциллографе чувствительность 2 В/дел. и подключите его входной щуп к выводу коллектора транзистора VT7, а на приставке нажмите кнопку SB1, чтобы резистор R2 оказался подключенным к R24. На экране осциллографа может появиться изображение, показанное на рис. 42, в, — искаженная пила. Избавиться от искажения можно более точным подбором резистора R23, а иногда еще и резистора R21, так, чтобы на экране получилось изображение, приведенное на рис. 42, г. Небольшая нелинейность пилы в начале появляется из-за некоторого «запаздывания» открывания транзистора VT6 по мере нарастания пилообразного напряжения. На работе ГКЧ эта нелинейность практически не отразится.

Рис. 42, в, г

Что касается максимальной амплитуды пилы, то она ненамного отличается от 9 В. Конечно, ее можно увеличить, но в этом случае придется питать двухкаскадный усилитель несколько большим напряжением — 10…12 В.

На время налаживания усилителя вместо резисторов R21 и R23 желательно впаять переменные, сопротивлением 1,5…2,2 МОм и 1 МОм соответственно.

Как работать с нашим ГКЧ? Вы уже знаете, что в зависимости от проверяемого устройства (усилитель ПЧ или 3Ч) используется тот или иной выходной разъем генератора — его соединяют с входом устройства. К выходу же проверяемого устройства подключают входной щуп осциллографа. При включении ГКЧ на экране осциллографа можно увидеть огибающую амплитудно-частотной характеристики устройства.

Более конкретно можно сказать следующее. При проверке усилителя ПЧ супергетеродина разъем XS2 соединяют высокочастотным кабелем (или экранированным проводом) через конденсатор емкостью 0,05..0,1 мкФ с базой транзистора преобразователи частоты, а входной щуп осциллографа подключают к детектору приемника. Переменным резистором R14.1 устанавливают такой выходной сигнал ГКЧ, чтобы наблюдаемое изображение не искажалось (не было ограничении характеристики сверху), а переменным резистором R2 подбирают такую частоту генератора, чтобы П-образная огибающая характеристики усилителя ПЧ располагалась посредине экрана осциллографа. Если сигнал с ГКЧ окажется избыточным даже почти в нижнем положении движка резистора R14.1, уменьшить его можно включением между ГКЧ и приемником дополнительного делителя напряжения.

А теперь проведем некоторые практические работы по проверке усилителя 3Ч. Лучше всего ориентироваться на усилитель с регуляторами тембра по низшим и высшим частотам, подключить к усилителю вместо динамической головки эквивалент нагрузки сопротивлением 6…8 Ом и соединить вход усилителя с разъемом XS3 нашей приставки (рис. 43) через оксидный конденсатор емкостью 1…10 мкФ (поскольку на выходе приставки его может не оказаться и на входе усилителя) разделительного конденсатора нет.

На осциллографе устанавливают длительность развертки 5 мс/дел., чувствительность 2 В/дел., вход — закрытый, развертка — автоматическая с внутренней синхронизацией (регулятор синхронизации должен быть в среднем положении, чтобы исключить подергивания изображения в начале развертки), линия развертки — посредине шкалы.

Ручки регулировки тембра усилителя нужно установить пока в среднее положение, а регулятор усиления — в положение максимальной громкости.

На ГКЧ движки всех переменных резисторов ставят в среднее положение и нажимают кнопку SB3 «ГКЧ 3Ч». Подают питание на ГКЧ и усилитель. На экране осциллографа появится «дорожка» (рис. 44, а), размах которой нужно установить переменным резистором R14.2 ГКЧ или регулятором громкости усилителя, равным 2…3 делениям. Затем перемещают движок переменного резистора R2 генератора в сторону уменьшения частоты. На экране появится изображение, показанное на рис. 44, б.

Рис. 44, а, б

Первые несколько колебаний различимы, поскольку они небольшой частоты, а последующие становятся все уже и уже и в итоге сливаются в «дорожку» — это и есть результат «качания» частоты. Ведь в начале пилообразного напряжения частота на выходе ГКЧ равна приблизительно 500…700 Гц, а по мере его нарастания увеличивается и в конце пилы достигает нескольких килогерц.

Равномерность ширины дорожки характеризует способность проверяемого усилителя 3Ч пропускать сигнал соответствующих частот. Иначе говоря, на экране «рисуется» огибающая АЧХ усилителя. Правда, она двусторонняя, содержит нижнее, зеркальное изображение. От него желательно избавиться, чтобы удобнее было анализировать кривую АЧХ.

Наиболее просто это сделать, подключив осциллограф к нагрузке усилителя через детектор (рис. 45) на диоде типа Д9 и резисторе сопротивлением 5…10 кОм.

Зеркальное изображение АЧХ при этом пропадет (рис. 44, в). Вот теперь будет видна «нормальная» АЧХ, правда, не полностью — от нижних частот до средних. Перемещая движок резистора R2 ГКЧ по часовой стрелке (т. е. вверх по схеме), можно смещать изображение влево и «просматривать» АЧХ на высших частотах — она будет почти равномерной во всем диапазоне частот ГКЧ

Далее можете проверить действие регуляторов тембра. Установите ручку регулировки тембра по высшим частотам в положение наименьшего усиления этих частот (наибольшего их ослабления). Размах изображения на экране осциллографа уменьшится. Установите его равным 2…3 делениям изменением чувствительности осциллографа и «просмотрите» изображение АЧХ перемещением движка переменного резистора ГКЧ. На экране увидите картину, показанную на рис. 44, г.

Рис. 44, в, г

А теперь в такое же положение поставьте и ручку регулировки тембра по низшим частотам. Изображение на экране осциллографа изменится (рис. 44, д). При таком положении регуляторов тембра полоса пропускаемых усилителем частот минимальная.

Установите движки регуляторов тембра в другое крайнее положение, чтобы был подъем усиления на низших и высших частотах, и сохраните размах изображения удобным для наблюдения изменением чувствительности осциллографа. Картина на экране будет похожа на изображенную на рис. 44, е.

Рис. 44, д, е

Вот так, поворачивая ручку «Частота» ГКЧ (переменный резистор R2) из одного крайнего положения в другое, можно наблюдать АЧХ усилителя и ее изменение в зависимости от положения регуляторов тембра.

Но, согласитесь, далеко не всегда достаточно бывает констатировать изменение формы АЧХ, иногда нужно знать, скажем частоту спада характеристики либо частоту, на которой начинается действие фильтра или частотозадающей цепочки обратной связи. Иначе говоря, нужен визуальный контроль частоты любого участка АЧХ.

Эта задача выполнима, если есть образцовый (или отградуированный самодельный) генератор 3Ч. Его сигнал нужно подать на детектор через резистор сопротивлением 5…10 кОм (рис. 46).

Амплитуду сигнала устанавливают такой, чтобы на линии развертки осциллографа появилась «дорожка» небольшой ширины (рис. 47, а) — это колебания образцового генератора 34. В итоге на нагрузке детектора окажутся два вида колебаний — ГКЧ и генератора 3Ч. Будь они одинаковой частоты, появились бы «нулевые биения». Но поскольку частота колебаний, поступающих на детектор с выхода усилителя 3Ч «качается», то «нулевые биения» могут появиться только в том месте АЧХ, где частоты обоих генераторов совпадут, — в этом и состоит принцип визуального контроля частоты.

Установив на экране изображение АЧХ, скажем, с «завалом» на высших частотах (рис. 47, б), изменяют частоту образцового генератора примерно от 25 кГц в сторону уменьшения и наблюдают за нижней «дорожкой» в конце линии развертки.

При определенной частоте в этом месте появится небольшой участок изображения с «нулевыми биениями» — это и есть наша частотная метка. По мере дальнейшего уменьшения частоты образцового генератора метка будет перемещаться влево по линии развертки. Подведя ее под начало слада АЧХ, нетрудно по образцовому генератору определить частоту этой точки характеристики. Разумеется, большой точности измерения от этого метода ожидать не следует, но помощь от него несомненна.

Проведенная работа — всего лишь пример использования ГКЧ для сравнительной оценки АЧХ усилителя 3Ч, поскольку позволяет с предложенной приставкой «видеть» не всю характеристику, а лишь наиболее характерную ее часть — от 500 Гц и выше. Возможно, вам понравится этот способ испытания усилителей и вы захотите построить более совершенную приставку. Тогда можно рекомендовать изготовление конструкции, о которой рассказывалось в статье С. Пермякова «Низкочастотный измеритель АЧХ» в «Радио», 1988, № 7, с. 56–58. Она позволяет контролировать АЧХ в диапазоне частот 40 Гц…25 кГц.

Для проверки и настройки только усилителей ПЧ радиовещательной аппаратуры может быть собран более простой ГКЧ (рис. 48), разработанный московским радиоконструктором Б. Степановым. Он рассчитан на совместную работу с любым осциллографом, имеющим выход пилообразного напряжения. Пределы изменения средней частоты генератора составляют 450…510 кГц, максимальная девиация — 50 кГц, максимальная амплитуда выходного напряжения на нагрузке 75 Ом — 1 В.

На транзисторе VT1 выполнен генератор, рабочая частота которого зависит от индуктивности катушки L1, емкости конденсаторов С2—С4 и выходной проводимости транзистора VT1, имеющей также емкостный характер. Среднюю частоту ГКЧ устанавливают конденсатором переменной емкости С4.

Чтобы осуществить частотную модуляцию сигнала генератора, на базу транзистора подается пилообразное напряжение с осциллографа. Амплитуду его можно изменять переменным резистором R2.

Поскольку емкость коллекторного перехода транзистора зависит от протекающего через пего тока, а он, в свою очередь, определяется режимом работы транзистора, то при изменении напряжения на базе транзистора будет соответственно изменяться и емкость перехода, а значит, частота генератора. Диапазон изменения частоты (девиация) генератора будет тем больше, чем ближе к верхнему по схеме выводу резистора R2 будет его движок.

С генератора сигнал поступает далее на эмиттерный повторитель, собранный на транзисторе VT2. Он позволяет исключить влияние нагрузки на частоту генерируемых колебаний. Напряжение смещения на базу этого транзистора поступает из эмиттерной цепи транзистора VT1 через резистор R6 — от его сопротивления зависит максимальная амплитуда выходного сигнала ГКЧ.

На выходной разъем XS2 напряжение генератора подается через переменный резистор R9, которым можно регулировать амплитуду выходного сигнала ГКЧ.

Питается прибор от источника GB1 через выключатель SA1.

В ГКЧ можно применить практически любые транзисторы серий МП39—МП42, но (подойдут и другие транзисторы структуры р-n-р. При подборе транзисторов предпочтение следует отдавать тем из них, граничная частота генерации которых не более чем в 3…5 раз превышает рабочую частоту ГКЧ. У более высокочастотных транзисторов емкость коллекторного перехода меньше, следовательно, будет и незначительным ее влияние на рабочую частоту генератора. С такими транзисторами не удастся получить в ГКЧ значительную девиацию частоты.

И еще о транзисторах. Если из осциллографа поступает на разъем XS1 возрастающее пилообразное напряжение (как в случае с ОМЛ), транзисторы должны быть указанной на схеме структуры. Только в этом варианте картина на экране осциллографа будет иметь естественный вид — частота возрастает слева направо. Если же на осциллографе выведено падающее пилообразное напряжение (как, например, в С1—19), прибор следует выполнить на транзисторах структуры n-p-n (МП37, МП38), изменив при этом полярность включения оксидного конденсатора С5 и источника питания.

Постоянные резисторы могут быть МДТ-0,125 или МЛТ-0,25, переменные R2 и R9 — CПО-0,5 либо СПЗ-4а. Конденсатор С1 — МБМ на напряжение 160 В; С2, С6 и С7 — МБМ или БМ-1; С3 — КСО-2; С5 — К50-6. Роль конденсатора переменной емкости С4 выполняет подстроечный конденсатор с воздушным диэлектриком КПВ-100 с удлиненной осью. Возможно применение и широко распространенного малогабаритного блока КПЕ с воздушным диэлектриком и максимальной емкостью 240…390 пФ. Используют только одну секцию такого блока, включив последовательно с ней постоянный конденсатор емкостью 150…200 пФ.

Катушка индуктивности L1 — фильтр-пробка на частоту 465 кГц от радиоприемника «ВЭФ-12». Вообще же, подойдет любая катушка индуктивности (самодельная или готовая), обеспечивающая резонансную частоту 465 кГц при емкости контурного конденсатора 200…300 пФ.

Разъемы XS1 и XS2 могут быть специальные высокочастотные (СР-50-75Ф) или унифицированные от телевизоров. Выключатель питания — тумблер любой конструкции.

Для монтажа части деталей прибора использована печатная плата (рис. 49) из одностороннего фольгированного материала. Она размещена внутри корпуса (рис. 50) размерами 150х100х100 мм, изготовленного из листового дюралюминия. На лицевой панели корпуса укреплены разъемы, выключатель питания (сам источник — две последовательно соединенные батареи 3336 — внутри корпуса), переменные резисторы и конденсатор переменной емкости.