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无线电电子与电气工程百科全书 测量微型实验室。 无线电电子电气工程百科全书
业余无线电爱好者需要什么测量仪器？ 电压表？ - 是的。 欧姆表？ - 是的。 低频发生器？ - 是的。 用于测试集成电路级联运行的脉冲发生器？ - 毫无疑问！ 探针“拨号”安装？ - 绝对地。 当然，无线电爱好者的梦想是一台示波器，在它的屏幕上可以观察电子级联和节点的“生命”。 这些设备由阿瑟·梅斯罗波维奇·皮尔塔基安 (Arthur Mesropovich Piltakyan) 集中在一栋大楼内，他是一名在校时的狂热无线电爱好者，是电视、测量和其他设备领域许多业余无线电和工业设计的开发者，也是数十种期刊出版物的作者，其中包括无线电杂志和无线电爱好者的流行书籍。 在开发小型实验室时，任务是尽可能简化其中包含的测量仪器，但同时提供足以满足新手无线电业余爱好者实际活动的参数。 实验室外观如图所示。 1，以及一个特殊的框图 - 图 2。 XNUMX.
她的重要仪器之一是示波器。 其输入电阻约为70 kOhm，最小输入信号幅度为0,1 V。幅度大于5 V时，允许将信号直接施加到阴极射线管的偏转板上。 扫描频率范围 - 60...600 和 600...6000 Hz。 音频发生器（3H）以约1kHz的固定频率工作，产生电压高达1,5V的正弦信号。脉冲发生器也以固定频率工作，其最大输出幅度达到15V。欧姆表允许您测量 50 Ohm 范围内的电阻。..40 kOhm 和 500 Ohm...400 kOhm。 所有这些设备均由一个通用单元供电。 只有带探头的电压表不需要市电。 它设计用于测量 10、100 和 1000 V 范围内的直流电压。当使用电压表作为探头时，自主电源（电池）开始运行。 让我们根据迷你实验室的概念来分析其所有单元的设备和操作（图3）。
示波器（节点A1）。 其基础是阴极射线管 (CRT) VL1。 它具有灯丝（端子 1、14）、阴极 (2)、控制电极或调制器 (3)、聚焦电极或第一阳极 (4)、第二阳极 (9) 和两对所谓的水平电极。 (10、11)和垂直(7、8)偏转板沿着CRT的轴线相互垂直地布置。 在阴极和第二个阳极之间施加高电压，在我们的例子中为 600 V。加热的阴极发射电子，在正电压的影响下，电子冲向第二个阳极，依次穿过调制器中的孔并聚焦电极。 获得速度后，它们凭借惯性穿过第二个阳极的孔，并在偏转板之间移动，最终撞击 CRT 屏幕，使其以亮点的形式发光。 带负电的电子往往会相互排斥，因此该斑点没有明确的边界。 为了获得发光点而不是模糊点，电子流必须聚焦。 为此，从可变电阻器 R8 将恒定电压施加到聚焦电极 - 通过移动其引擎，实现所需的聚焦。 为了调节光斑（以下称为图像）的亮度，使用调制器，从可变电阻器R9引擎向其施加负电压。 它越大，撞击屏幕的电子就越少，该点的亮度就越低。 如果板上没有电压，则该点将大约位于屏幕的中心。 但需要施加电压，例如，在水平板（带有可变电阻R5）上，该点将水平向带有正电压的板移动。 当电压施加到垂直板（带有可变电阻器 R1）时，该点的行为类似 - 它将向上或向下移动。 当 1 Hz 交流电压施加到水平板上时，屏幕上的点每秒从最左边的位置移动到最右边的位置并返回。 增加电压频率将导致屏幕上出现一条水平实线，其长度取决于所施加电压的幅度。 当相同的信号施加到垂直偏转板时，可以观察到类似的图像。 两对板的存在使您可以在屏幕上向任何方向移动一个点，即“绘制”任何形状。 在实践中，水平板被馈送形状类似于锯齿的电压（称为“锯齿”），并且所研究的信号被馈送到垂直板，例如正弦形状。 由于两个信号的频率相同，屏幕上将出现正弦电压一个周期的图像。 随着所研究的电压频率的增加，将出现两个周期、三个周期、三个周期等。为了能够选择所需的观察周期数，对锯齿波电压的频率进行调谐，使其所研究信号频率的倍数。 现在需要澄清一点。 尽管故事过去和将来都是关于水平板和垂直板的，但事实上，它们是相对于通常的位置故意交换的，因为在实际设计中，管旋转 90° 以提供所研究信号的更大图像。 锯齿波电压源（通常称为扫描电压）是晶体管 VT1 上的频率控制振荡器。 它的工作原理是这样的。 接通电源后，晶体管的集电极电压为零。 电容器C4和C5开始充电（或C4和C6，取决于开关SA2的可移动触点的位置），晶体管闭合。 电容器的充电速率取决于其总电容和电阻器R12、R13的电阻。 一旦集电极上的电压达到一定值，晶体管就会像雪崩一样打开，电容器将通过集电极-发射极部分放电几乎为零。 集电极电压几乎降至零，晶体管关闭，然后重复该过程。 电容器几乎呈线性充电，但放电速度要快得多。 结果，在晶体管集电极上形成锯齿波电压，其频率由开关SA2和平滑可变电阻器R13分级设定。 如果电容C5导通，则频率可在600～6000Hz之间调节，当电容C6导通时，频率可在60～600Hz之间调节。 但锯齿波电压的幅度仍然不足以提供给偏转板。 因此，它通过去耦电容C7和限流电阻R14进入晶体管VT2上的放大级。 通过电阻器R15，电压从分压器R16、R17提供到晶体管的基极，分压器R18、RXNUMX与电阻器RXNUMX一起决定晶体管的工作模式。 锯齿电压从负载电阻器 R19 提供给开关 SA3。 在左侧，根据开关可动触点的示意图位置，电压施加到水平板上。 在正确的位置，外部信号可以从 X5 插座施加到板。 幅值大于10V的被测信号通过X2插座、可变电阻R20和开关SA1（其动触头必须处于图中所示位置）馈入垂直板。 部分信号取自可变电阻器 R2 的引擎，并馈送到发生器晶体管的基极 - 这是一个同步电路，可让您“停止”CRT 屏幕上的图像。 当研究幅度低得多的信号时，它们从可变电阻器引擎通过开关 SA1（根据图表，其移动触点现在应处于较低位置）馈送到由晶体管 VT3、VT4 制成的放大器的输入端。 为了增加放大器第一级的输入电阻，引入电阻R21、R24。 放大器的输出级的制作方式与扫描发生器的模拟级相同。 放大的信号从负载电阻器R31通过电容器C10馈送到开关SA1。 电容器C15防止放大器自激。 如果信号很大，则馈送到X4插座，屏幕上的图像跨度由可变电阻R25调节。 例如，当使用欧姆表测量电阻器的电阻时，会使用此选项（稍后会详细介绍）。 电源（节点A2）。 它包含两个整流器，提供 600 V 电压为 CRT 供电，240 V 稳定电压为晶体管 VT1、VT2、VT4 上的级供电，以及 15 V 电压为晶体管 VT3 上的级供电。 、发电机和外部测试结构连接到插座 X1（当然还有 X16 插座或 X17、XXNUMX）。 电源变压器T1包含四个绕组：网络I、升压II、灯丝III和降压IV。 600V电压从整流器中去除，该整流器根据二极管VD3、VD4和滤波电容器C16、SP的倍压方案而制成。 该整流器的一半电压由电阻器 R32、R33 和齐纳二极管 VD1、VD2 提供给参数稳定器。 结果，获得 240 V 的稳定电压。使用 VD5 二极管电桥和 C19R35C18 滤波器，获得 15 V 的电压 - 仅在图中所示 SA5 开关的动触点位置的情况下。 如果这些触点设置到不同的位置，来自 IV 绕组的交流电压将施加到欧姆表上。 在此选项中，信号 LED HL1 熄灭。 带探头的电压表（节点A3）。 电压表按照通常的方案制作，带有千分表 RA1 和测量子范围的附加电阻。 为了简化电压表的校准过程，每个附加电阻由两个串联组成 - 一个常数和一个微调器。 根据所需的子范围，测量的电压被施加到插座 X9 和插座 X6-X8 之一。 当使用电压表作为探头时，探头包含在插座 X9 和 X10 中。 指示器指针通过可变电阻器 R36 设置到刻度的最后一格 - 条件参考零。 由于该电阻的阻值范围较大，因此探头能够在电池G1显着放电的情况下工作。 欧姆表（节点A4）。 它是根据经典电桥电路制作的，当被测电阻（或其他有电阻的部分）包含在电桥对角线的肩部（插座X14、X15）时，电压加到一个对角线（插座X46、X46）上。可变电阻器 R14），另一端（电阻器 R4 的发动机和插座 X12 - 公共线）- 被移除。 该电桥用可变电阻进行平衡，并在其刻度上测量电阻值。 平衡指示器是一个示波器，其XXNUMX插座连接到欧姆表的XXNUMX插座。 当桥平衡时，屏幕上的图像将变成一个点。 欧姆表范围由开关 SA6 设置，开关 SA44 包括桥臂中的电阻器 R500（范围 400 Ohm ... 45 kOhm）或 R50（40 Ohm ... XNUMX kOhm）。 AF发生器（节点A5）。 事实证明，一个 VT5 晶体管足以构建该发生器，该发生器可产生一个固定频率的正弦振荡。 由于晶体管的集电极和基极之间通过电阻器R47-R49链和电容器C20、C21、C23的反馈而产生振荡。 正弦振荡从发电机负载电阻器 R52 通过电容器 C24 馈送到可变电阻器 R51（输出信号幅度控制），并从其引擎馈送到插座 X11。 该插座中包含一个探针，借助探针将信号发送到正在测试的结构。 当然，发电机的公共线（例如插座X16）连接到该结构的同一根线。 通过 SA7 开关向发电机供电。 脉冲发生器（节点A6）。 它是根据晶体管 VT6、VT7 上的对称多谐振荡器的方案组装的，因此，在发生器的输出端（在电阻器 R56 上）将观察到具有相同持续时间和暂停（所谓的“曲折”）的脉冲。 可调输出信号从可变电阻滑块馈送到 X13 插座。 与之前的发生器一样，远程探头连接到插座。 SA8 开关向矩形脉冲发生器供电。 细节和设计。 网络变压器是自制的，采用磁路 W 18x32 制成。 绕组 I 包含 1670 匝 PEV-1 0,25 线，II - 1890 匝 PEV-1 0,15，III - 49 匝 PEV-1 0.75。 IV - 100 转 PEV-1 0.35。 氧化物电容器 - K50-31（C8、C14）。 K50-32（C16、C17）。 K50-12（C 18。C19）。 电容器 C9 - 纸质，电压至少为 500 V。 C20-C27 - 任何一个，电压至少为 15 V，其余电容器 - 薄膜、金属膜或纸质，电压超过 200 V。 可变电阻器R13、R46——SP-1型，功率分别为2和1W。 其余可变和调谐电阻为SPO-0.5，固定电阻为MLT，不低于图中所示功率。 允许使用MD217、KD218G代替MD105。 KD209V 和其他反向电压至少为 800 V 的整流二极管，以及 KD906A 将取代任何设计用于反向电压超过 50 V 的二极管电桥。代替 2S920A，其他串联齐纳二极管也适用，总稳定电压其中最大稳定电流为 240. ..30 mA 时约为 42 V。 GT320B 晶体管可以替换为 GT308、GT313、GT320、GT321 系列中的另一个晶体管，其余的晶体管具有相似的参数。 开关 - galetnye。 滑块或拨动开关。 指针指示器 RA1 - M4248 或另一小型指示器，箭头满偏转电流为 100 μA。 电源 G1 - 电池或原电池，电压为 1,5 V。 测量实验室的框架尺寸为 240x200x150 毫米，由 15x15 毫米的铝角制成。 前面板采用铰链连接，可旋转 90°（图 4）。
在此面板上，带有防光框架的 CRT、箭头指示器、控件和插座均经过加固。 扫描发生器的部分部件安装在一块板上（图 5），放大器安装在另一块板上（图 6），发生器安装在第三块板上（图 7），电源安装在第四块板上（图8）。 所有板均由 Textolite 切割而成，金属架或安装片铆接在其上。
电压表、探头和欧姆表的细节被放置在一条绝缘材料上，该绝缘材料用金属角从外壳内部连接到前面板。 为了安装电池，需要使用一个简单的支架（图 9），该支架由普通药瓶的塑料盖制成。
盖子的直径应略大于电池的直径。 用薄锡切出两条长 35 ... 40 毫米、宽 4 ... 5 毫米的条带，并沿着一段绝缘的绞合安装线焊接到它们上。 然后将加热的条带穿过盖子的下部。 冷却后，条带牢固地固定在帽中。 接下来，他们将电池放在条带上，用第二条加热的条带刺穿电池盖，用力将其压在电池上，并将其保持在这个位置，直到条带冷却。 支架粘在板上。 为了将设备的部件放置在相对较小的盒子内，需要使用两个层 - 底座和架子（图 10）。 底座上放置了网络变压器、3小时和脉冲发生器板以及电源板——它们放置在距底座约15毫米高的机架上。
两块截面为 15x15 毫米、长度为 140 毫米的木板连接在底座底部 - 它们取代了箱子的腿。 扫描发生器和放大器的电路板放在架子上。 为了使使用示波器更加方便，在CRT屏幕前安装了带有刻度网格的透明刻度。 它由厚度为1.5 ... 2毫米的有机玻璃根据框架的内部尺寸制成，以一定的力插入框架中。 对于尖头物体，例如一根粗针，在刻度上以彼此等距离的方式绘制 10 个水平标记。 为了避免视差，在相反的一侧也施加相同的风险。 圆珠笔的黑色膏体被涂抹到风险处。 还有另一种自制装置——欧姆表刻度（图11），由厚纸制成。 用可变电阻螺母 R46 将其压到前面板上。 在校准欧姆表时，设置相同的“草案”刻度，将“参考”电阻的电阻值应用于其上，然后将它们转移到主刻度。
板和部件之间的连接是通过隔离的绞合安装线进行的。 由于CRT的插座很难买到，所以11个触点都用铜箔制成。 将适当长度的细安装线焊接到每个触点上。 当触点被加热时，将一根约 25 毫米长的 PVC 管拉到其上。 必须用力将触点放在插针上。 在进行调整之前，应仔细检查安装情况以及所有连接的强度。 然后，在不将该设备包括在网络中的情况下，用微调器R41-R43设置电压表测量限制，向其输入插座提供相应的限制电压并用“示例性”电压表对其进行控制。 在“1000 V”的极限下，施加例如 200 V 的电压就足够了，并通过电阻器 R41 将指示针设置到刻度的相应刻度处。 关闭插座 X9 和 X10 后。 用可变电阻器 R36 将指示器箭头设置到刻度的最后一个刻度。 现在，您可以使用探头检查高压和低压电源电路 - 是否存在短路。 之后才能打开网络中的实验室并根据图测量电容器C16上端与公共线之间的电压。 此外，由于电压达到数百伏，因此必须遵守特殊的小心和安全要求！ 他们还检查齐纳二极管VD1的阳极和公共线之间以及电容器C18的正极端子和公共线之间的电压。 如果电压与图中所示的相符，他们就开始检查和调整示波器。 根据方案，开关SA1切换到“放大器”位置，SA3切换到“扩展”位置，电阻R13滑块设置到大约中间位置，电阻R20设置到下部位置。 当您转动电阻器 R9“亮度”和 R8“聚焦”的滑块时，CRT 屏幕上应出现一条扫描线。 检查“Offset X”（R5）和“Offset Y”（R1）调节器的动作 - 当您转动滑块时，线应该左右和上下移动。 当 SA1 开关设置到“Plate”位置时，应保留扫描线。 屏幕上可能会出现一个点，而不是一条线。 然后重新检查扫频发生器的安装。 如果没有发现问题，则检查晶体管VT1上的级联。 为此，根据方案左侧的电容器 C7 的输出与发电机断开，并连接到 X5 插座的导体，并将 SA3 开关切换到“In.X”位置。 当然，在所有焊接和连接期间，设备都从网络上关闭。 通过将电阻器 R13 的引擎从一个极端位置移动到另一个极端位置，他们试图在屏幕上获得一条扫描线。 如果在电阻滑块和开关 SA2 的任何位置，屏幕上残留有一个点，或者根据图表仅在滑块的最右侧位置出现扫描线（长度应为 5 ... 10 mm），更换晶体管VT1。 当级联开始工作时，恢复电容器C7的连接，并将开关SA3置于“展开”位置。 在没有扫描线的情况下，检查晶体管VT2上级联部件的安装和可维护性。 使用 3H 发生器检查垂直偏转放大器很容易（它通常立即开始工作）。 插座X2用短导线连接到插座X11，用SA7开关给发电机供电，按图示将电阻R51滑块移至上方位置，SA1开关置于“放大器”位置，增益通过电阻器 R20 设置，以便混乱移动线条的“图片”图像占据整个屏幕。 然后调节器“频率平滑”和“同步”在开关 SA2 的两个位置实现多个正弦振荡的固定图像。 在发生器的低频范围内（根据图表，SA2 开关的活动触点位于右侧位置），与右侧相比，在图像左侧可以观察到更多压缩的正弦波 - 结果非线性扫描。 当然，您可以通过更精确地选择电阻器R14来稍微降低非线性。 R16 - R18，但在大多数情况下这是没有必要的。 调节器“强度 U2”的动作检查如下。 用短导线连接X4和XI2插座，将SA3开关切换到“In X”位置，将SA5开关切换到“Ohm”位置。 屏幕上应出现一条垂直线，其长度可通过可变电阻 R25 和 R46 改变。 示波器的调整和验证到此结束。 现在，使用示波器，您可以通过连接插座X3和X4来检查11H发生器的波形。 通过选择电阻器 R50 可以获得更正确的正弦曲线形状。 类似地，通过连接插座X4和X13来检查脉冲发生器的矩形振荡的形状。 如果您愿意，可以通过选择电阻器 R53 - R55 来细化“曲折”的对称性。 建立实验室的最后阶段是欧姆表的校准。 用导线连接 X4 和 XI2 插座。 开关 SA1 设置为“放大器”，SA3 设置为“In.X”。 SA5 - “欧姆”，SA6 - 根据图表到底部。 前面板上贴有“草案”刻度，电阻器的突出轴上装有一个带有细风险的“鸟嘴”手柄。 插头插入插座 X14、X15，通过带有鳄鱼夹的安装线连接。 电阻器的选择精确或可能接近的电阻为 50,100,200 等，最高可达 40000 欧姆。 通过将“鳄鱼”依次连接到每个电阻器上，它们实现了电桥与电阻器 R46 的平衡——沿着 CRT 屏幕上垂直线的最短长度。 在针对“喙”风险的规模上，请注意阻力值。 同样，欧姆表在第二个子范围（SA6 - 根据图表位于上部位置）进行校准，储备相应电阻的电阻器，之后刻度转移到“完成”刻度。 最后一个。 当示波器工作时，CRT 会升温。 为了使其热量不影响附近节点晶体管的模式，建议在管子上放置一个纸板制成的圆柱体。 作者：A. Piltakyan，莫斯科
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