示波器。方案、说明

示波器。无线电电子电气工程百科全书

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示波器是无线电爱好者实践中继万用表之后最必需的设备之一。不，工业设计并不缺乏。然而，有多少读者拥有这样的设备呢？可能不是——它很贵。并且请大家关注本文中对该设备的描述。该装置的制造和安装并不困难，对于低频无线电电子设备——放大器、磁录音装置以及各种家用自动化设备等产品的安装有很大帮助。

在《广播》杂志，2000 年，第 9 期，第 56 页。 XNUMX A. Piltakyan 的文章《测量小型实验室”。在该设备中，与其他设备一起，示波器引起了读者的注意。本文中提出的示波器之间的区别在于扫描发生器的较高频率特性以及不仅能够研究交流过程的能力，也可用于直流电路。扫描发生器的最小频率为 25 Hz，最大频率为 25 kHz 输入阻抗 - 不小于 100 kOhm 该设备适合以相对精度观察各种无线电设备音频路径中的信号图、电视的水平和垂直扫描，以及观察各种开关电路中的瞬态过程。

示波器原理图如图所示。 1. 由于使用无线电管作为垂直偏转放大器（输入“V”），直流电压的研究成为可能。从图中可以看出，相对于器件外壳，灯右侧三极管的栅极上没有电压，这使您可以将放大器直接连接到所研究的器件，而无需使用隔离电容器。级联运行所需的-1,5 V 工作点偏移电压仍然存在。它们是与三极管及其负载串联的 HL3 LED 上的压降。该电压通过栅极电路中的电阻器（R37 和 R18）提供给灯的控制栅极，该电阻的电阻与灯的输入电阻相比非常小。栅极上相对于阴极的偏置电压将为负值，这对于无线电电子管的操作来说是必需的。在这种情况下，LED 还起到稳压器的作用。

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这个构建级联的选项并不是偶然选择的。通过在灯的阴极电路中使用电阻器来产生自动偏置的经典方法会导致负反馈 (NFB) 的出现。 NFB 本身很有用，因为它改善了级联的频率特性，但在这种情况下必须将其去掉。这是由于需要根据直流放大电路（UCA）构建级联。

水平（如图左侧）和垂直偏差的放大器的灯三极管的包含是相同的。唯一的区别是水平扫描放大器的阴极电压稍高，约为 2,8V。级联中的 LED HL1 和 HL2 还起到自动偏置稳定的作用，该电压等于LED 和二极管 VD1 上的电压值。在这种情况下，栅极电阻器的作用由二极管VD1和逻辑元件DD1.4的输出晶体管的发射极和集电极之间的电阻来执行。因此，该装置中的直流灯的工作模式是通过选择具有必要稳定电压的LED来设置的。

水平锯齿波电压发生器由三个节点组成。第一个是基于晶体管 VT1 和 VT2 的主脉冲发生器，根据非反相放大器电路，通过电容器 C5-C15（取决于扫描持续时间）进行正反馈，由 SA1.1 开关部分连接。这些电容器之一与电阻器 R15 和 R8.2 一起执行设置发生器输出脉冲持续时间的电路功能。可变电阻器 R8 允许您平滑地调整扫描持续时间。

该器件的第二个节点是 DD1 芯片的逻辑元件链。在元件 DD1.1 和 DD1.2 上形成施密特触发器。它允许您减少瞬态时间，使脉冲形状更类似于矩形。事实上，缺少触发器不会对锯齿电压发生器本身的操作产生不利影响，因为发生器本身产生相当严格形式的脉冲。这里，使用逻辑电路元件是由于其他原因。连接到发生器以抑制管束返回路径的装置需要输入反相脉冲。元件DD1.3输出的脉冲保证了灭火装置的正常工作。随着主振荡器频率的增加，其输出的脉冲幅度减小。施密特触发器使它们在整个频谱上都相同。器件中的施密特触发器还充当主振荡器和时钟输出电路之间的缓冲器。

发生器的第三个节点是锯齿电压驱动器。它由二极管VD1、电阻器R7、R8.1和开关SA1.2选择的电容器C16-C26之一组成。二极管VD1防止元件DD1.4的输出电流对电容器充电。流经电阻R7和R8.1的电流对电容器进行平滑充电，电容器的放电通过元件DD1进行。这样，在发生器的输出端就形成了具有高线性度的锯齿波扫描电压。

扫描发生器同步装置采用基于VT3场效应晶体管的单级放大器的形式。晶体管的输入通过耦合电容器C36接收来自垂直信号分配器的输出的信号。来自晶体管漏极电路的放大信号通过匹配电路VD2、R23、R14、C27馈送到脉冲发生器的驱动级的输入端。当晶体管VT1的输入端出现正脉冲时，发生器反馈电路的电容器获得额外的电荷。在这种情况下，发电机的切换过程加速，并且开始与所研究的设备同步工作。

考虑示波器管VL1的开关电路。它是一个分压电路，从中施加电子管工作所需的电压。两个高压源参与其供电：-290 V 和+220 V。管子的阴极通过带有电阻R290 的调光电路连接到-16 V 电源。通过施加来自可变电阻器 R10 的电压，光束聚焦在管的第一个阳极上。该管的第二个阳极通过电阻器 R220 和 R3 上的分压器由 +6 V 电源供电，相对于器件外壳提供约 +115 V 的电压。这样一来，第二个阳极和阴极之间的电位差就达到了400V，这对于5L038I管的正常工作来说已经足够了。将第二阳极连接到分压器是因为需要最小化该阳极和偏转板之间的电压差。不遵守此条件将导致电子管屏幕边界处的光束严重散焦，从而导致“图像模糊”。可变电阻器R2和R5通过改变显象管相对偏转板之间的电位差来调节显象管屏幕上图像的垂直和水平位置。

该装置的主要功能是通过晶体管 VT4 上的开关来阻尼管子的后梁。其集电极通过去耦电容C29连接到显象管调制器。从 DD1.3 元件的输出，脉冲通过电阻器 R29 和 R30 两端的分压器馈送到晶体管 VT4 的输入。当晶体管打开时，显像管调制器上会出现一个附加电压，可靠地阻挡电子流，并且倒车光束在屏幕上消失。当元件DD29的输出为逻辑30时，电阻器R4、R1使晶体管VT3基极处的电压最小化。这对于更可靠地关闭晶体管是必要的。

输入衰减器由电阻器 R32、R33、R37 上的分压器和 DA1.1 芯片上的直流放大器组成。改变电压测量的限制是通过开关SA3来实现的。图中电容C3З和C35被指定为拾波器，可以不装。但如果您想提高交流电压测量的精度，则应根据经验选择安装它们。这可以通过将具有已知幅度的交流信号施加到示波器的输入来完成。开关 SA2 允许您直接（开路输入）或通过隔离电容器 C32 将设备连接到被测设备。因此，可以选择测量模式“直流和交流电压”（触点闭合）或仅“交流电压”。第二种模式方便观察叠加在相当高的常数（电源的纹波等）上的交流电压的图像。 “常变”模式非常方便用于监控关键设备的瞬态过程。

在该节点的制造中，要特别注意输入电路的屏蔽。如果当测量限值打开到 50 mV/div 时运算放大器输入的静态保护不充分，则屏幕上可能会出现示波器本身节点中发生的瞬态过程的图像。

电源产生示波器运行所需的多个电压。市电电压经T2变压器变换，经VD8-VD11二极管上的整流桥产生+8V恒压，经DA2微电路稳压器将其变为+5V，电容C40、C43进行平滑。电压为-6,3 V 的绕组为电子管和无线电管的灯丝供电。

高电压由附加的脉冲转换器获得。它是一个简单的单周期晶体管振荡器，频率约为 16 kHz。从微电路稳定器通过 L2C1C42 滤波器到 DA44 的电压被提供给由 VT5 晶体管和 T1 变压器制成的器件，该滤波器是防止来自发生器的纹波渗透到其余节点的电源电路中所必需的。晶体管的负载是变压器的绕组I，绕组II起反馈作用。这种发生器运行的先决条件之一是存在基于晶体管 VT5 的偏置电压。

转换器稳定器由 DA1.2 芯片上的比较器和 VT6 晶体管上的受控负载组成。根据工作原理，该器件类似于传统的齐纳二极管。与齐纳二极管的重要区别在于调节电压和稳定电流的能力。稳定电压应通过微调电阻R47 设置。最大稳定电流可以通过选择电阻R40来调节。 -5 V 电压仅用于为 DA1 芯片供电。

电源变压器T2。作为磁路和初级绕组，您可以使用显像管电视中现成的 TVK-110LM 变压器。次级绕组必须独立缠绕，它们是相同的 - 它们均由直径约为 2 毫米的 PEV-0,6 线制成，每个绕组有 110 匝。变压器T1采用M28NM铁氧体制成的K16x9x2000环形磁路，绕组I和II采用PEV-2 0,5导线，分别为14和4匝，绕组III和IV - 采用PEV-2 0,25导线，数量匝数为200和300，绕组V为16匝，用PEV-2 0,35导线绕制。在制造这种变压器时，应注意“高压”绕组相互之间以及与其他绕组之间的隔离，可以采用电容器纸作为绝缘材料。绕组III-V采用“匝对匝”方法制成，I和II沿磁路均匀分布。应首先缠绕绕组 III 和 IV，然后缠绕绕组 V。最后缠绕绕组 I 和 II。采用这种绕组顺序，如有必要，可以更容易地更改绕组 I 或 II 的匝数。在绕制变压器之前，应在铁氧体环上包裹一层绝缘材料。为了使转换器不影响其他设备的操作，希望将其元件紧凑地放置，并且如果可能的话，将它们完全放置在金属屏蔽中，金属屏蔽连接到公共电源总线。平滑滤波器线圈L1用PEV-2 0,6线绕制，直至K20*12x5磁路由M2000NM铁氧体填充。

示波器

在设备的“高压”电路中，最好使用聚苯乙烯电容器。扫描发生器电容器的 TKE 应尽可能小。相同扫描持续时间的成对电容器（C5 和 C16，...C15 和 C26）必须为相同类型。其面额的值在表中给出。

设备中使用的部件可以用相应的类似物替换。 K157UD2芯片可以替换为任何双运算放大器。主要要求是通过 5 V 电源（双极）正常运行。使用更高频率的运算放大器将对器件的运行产生有利的影响。 KR142EN5V芯片可以用K142EN5A或国外同等芯片替换。二极管 1 N4004 可以替换为任何正向电流至少为 0,5 A 且反向电压至少为 20 V 的二极管 - D226、KD105、KD102 或二极管组件 KTs404、KTs405 都适合。我们将用 MP 39 替换 MP13A 晶体管， MP15、MP40-MP42。 MP38 或 MP35 也适合代替 MP37A 晶体管。

要调整设备，您需要有一个万用表和一个测量限值高于 25 kHz 的频率计。如果您想校准仪器，您还需要工业示波器。

调整应从检查电源的性能开始。首先需要测量DA43微电路上电容器C2两端和微电路稳定器之后的电压，然后检查“高压”转换器的运行情况。

设置转换器时切记切不可空载开机！电源组件本身，以标称模式安装，不怕负载不足。稳定器将使其免于失败。但在调整稳定器之前，请将 220 kOhm (200 W) 电阻器连接到 +0,5 V 电源输出，并断开所有电流消耗器与转换器的连接。

通过检查发电机的运行情况开始设置转换器。其性能可以通过整流器之一的输出端是否存在电压来确定。若发电机不启动，则交换I绕组端子；若发电机间歇励磁，则减少I绕组匝数或选用电阻R38。确保转换器可靠启动后，调整电源的输出电压。变换器的工作频率和输出电压很大程度上受绕组II的匝数影响。测量负载上的电压。它应该在 +240 V 左右或更高一点。如果电压不匹配，则增加绕组II的匝数。然后连接并调整稳定器。

唯一的要求是，在第一次上电之前，将微调电阻 R47 设置到中间位置。接通后，需要通过旋转该电阻器的滑块将转换器的输出设置为+220V。然后检查晶体管VT6集电极电压。不应低于+160V。如果电压低于此值，请将R40 电阻更换为另一电阻值较低的电阻。然后测量 +220 V 电源输出端的电压（不应改变）和 VT6 集电极的电压（会增加）。

调节好稳定器后，断开负载电阻。现在电源已准备就绪。该稳定器的一些特点是它不仅可以在+220V电源上保持电压稳定，而且在-290V电源上也能保持电压稳定。这是因为齐纳二极管模拟直接连接到二极管电桥的输出端并保持电压直接作用在T1变压器的绕组III上。

扫描发生器的建立在于配对电容器的选择。表中的扫描持续时间是写在示波器前面板上的。如图所示，将电阻器 R8.1 和 R8.2 的滑块位置置于上方位置进行测量。要控制发生器频率设置，请将频率计连接到时钟输出（DD6 芯片的引脚 1.2）。然后选择电容C5-C15，使发生器完全覆盖25 Hz ... 25 kHz的范围，即通过SA1开关切换范围并旋转电阻R8滑块，可以选择指定范围内的任意频率。光谱。通过选择电容C16-C26来调节行扫描发生器的锯齿波电压的幅值。锯的振幅应最后调整。它的值将决定图像的水平尺寸。不要大幅度改变电容 - 这可能会导致锯的形状变形。扭曲的锯会导致发光条边缘出现亮点（图2，a），当向示波器的输入端施加交流电压时，图像边缘会出现垂直条带（图 2,6）。扫描发生器的正确操作将通过管屏幕上均匀发光的水平条来指示。通过将正弦信号施加到示波器的输入，其频率比扫描发生器的频率高几倍，可以轻松检查扫描的线性度。如果扫描电压足够线性，则屏幕上将出现正弦曲线（图 2，c）。如果锯子严重扭曲，则正弦曲线将在屏幕的一个边缘处被拉伸，而在另一边缘处被压缩（图 2d）。

示波器

调整垂直偏转组件时，按方案测量右半灯阳极电压。它应该大约等于电源电压的一半。所使用的6N2P灯确保当向控制栅极施加约1V的电压时，光束从几乎中心到管屏的边缘偏转。

建立同步节点包括调整晶体管VT3的直流模式。测量其漏极电压。它应该大约等于电源电压的一半。如果电压与所需电压相差很大，可在小范围内改变电阻R27的阻值。

控制灭火装置的操作非常容易。为此，设置扫描发生器的最大频率，将 SA3 开关设置为“0,5 V/div”，闭合开关 SA2 的触点，并将示波器输入连接到晶体管 VT4 的基极。消隐装置正常工作时，显像管屏幕不会发生任何变化。然后断开电容器 C29 与调制器的连接。之后，幅度约为 0,7 V 的脉冲图像应出现在发光条上方的屏幕上（图 2e）。

调整的最后一步是在管的屏幕上应用刻度。为此，您需要一把尺子、一支普通钢笔（最好用黑色墨水）和一张薄聚乙烯。在聚乙烯上画一个带有方形单元的网格。要确定电池侧面的长度，请向 7N6P 灯的端子 2 施加 0,5 V 的恒定电压，并测量光束偏离的距离。大约等于1厘米，将制作好的带网格的塑料薄膜贴在显象管屏幕上，使十字线位于中心。之后，用尼龙环压紧薄膜。所应用的网格将屏幕划分为16个方格（图2，e）。标尺制作完成后，选择电容器C16-C26的电容值，使得设备屏幕上的发光水平条占据四个方格。

设备的主体最好由金属制成。我将设备放在一个工厂充电器的盒子里，用于汽车电池。将示波器连接到未与 220 V 电源电隔离的设备时，请小心，因为设备外壳上可能会出现高压！

作者：P. Venderevsky，新西伯利亚

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