Генератор развёртки для осциллографа

В некоторых конструкциях самодельных осциллографов (а порой м в промышленных образцах) при изменении уровня исследуемого сигнала и его частоты в больших пределах нарушается синхронизация, а при его отсутствии (в ждущем режиме) не запускается развёртка. При эксплуатации таких осциллографов часто приходится пользоваться ручкой «УРОВЕНЬ СИНХРОНИЗАЦИИ», что, конечно, неудобно.

От указанных недостатков свободен предлагаемый генератор развёртки. Он обеспечивает время формирования линейно-нарастающего напряжения (ЛНН) от 1 мкс до 100 мс. Амплитуда сигналов синхронизации может изменяться в пределах от 50 мВ до 5 В, а их частота — в диапазоне до 20 МГц. При отсутствии исследуемого сигнала генератор автоматически переключается в автоколебательный режим. Генератор может работать и в чисто ждущем режиме.

Схема генератора приведена на рисунке. ЛНН формируется на конденсаторах С1 и С2 Высокая линейность обеспечена тем, что конденсаторы заряжаются от генератора тока, выполненного на транзисторе VT1, который запитывается от стабилизированных источников.

Величина тока через транзистор VT1 определяется сопротивлением одного из резисторов Rl-R3 а цепи его эмиттера (выбирают переключателем SA1).

Период ЛНН (в секундах) можно рассчитать по формуле:

где С — ёмкость конденсаторов C1+C2, Ф;
U_m — амплитуда ЛНН, В;
f_к — ток коллектора VT1, А;

В данной конструкции генератора период развёртки устанавливается дискретно переключателями SA1 и SB1.1 (он изменяет ёмкость времязадающего конденсатора). Переключателем SA1 период развёртки изменяется в 10 и 100 раз, a SB1 — в 1000 раз (при каждом из положений переключателя SA1). Таким образом, набор из трёх резисторов (R1-R3) и двух конденсаторов (С1-С2) позволяет иметь шесть значений периода развёртки. Их число и дискретизацию можно изменять соответствующим выбором элементов.

ЛНН через буферный каскад (VT2, VT4) подаётся на одновибратор, выполненный на элементах VT5, DD1.1. Порог срабатывания одновибратора и, следовательно, амплитуда ЛНН зависят от делителя R7R8. Для указанных на схеме сопротивлений резисторов R7 и R8 амплитуда ЛНН равна примерно 3,5 В. По окончании формирования ЛНН одновибратор вырабатывает импульс, который подаётся не транзисторы VT3, VT6. Транзистор VT3 открывается и разряжает конденсаторы С1 и С2 почти до нуля, а транзистор VT6 формирует импульс гашения обратного хода луча. Амплитуда этого импульса около 15 В. Если потребуется большая амплитуда, то необходимо увеличить напряжение питания каскада и выбрать соответствующий тип транзистора. По окончании действия импульса одновибратора процесс повторяется.

При наличии на входе осциллографа исследуемого сигнала он поступает на триггер Шмитта, выполненного на элементах DD1.3, DD1.4 и транзисторе VT7. Триггер Шмитта формирует импульсы с крутыми фронтами Эти импульсы выпрямляются диодами VD2, VD4 и заряжают конденсатор С9. Напряжение на конденсаторе С9 открывает транзистор VT8, и на вход 10 элемента DD1.2 подаётся уровень напряжения логической единицы. Элементы DD1.1 и DD1.2 составляют RS-триггер. По окончанию действия импульса одновибратора RS — триггер остаётся в таком состоянии, при котором транзистор VT3 остаётся открытым. При этом невозможен заряд конденсатора С2. Из этого состояния RS-триггер выводит продифференцированный импульс триггера Шмитта, после чего вновь начинается заряд конденсатора С2. Роль дифференцирующей цепочки выполняют элементы С7, R16.

В автоколебательном режиме (когда сигнал на входе синхроимпульсов отсутствует) конденсатор С9 разряжен и транзистор VT8 закрыт. Уровень логического нуля на входе 10 элементе DD1.2 и логической единицы на его выходе на работу генератора ЛНН не влияют.

Для перевода генератора в ждущий режим на дополнительный вход устройстве необходимо подать напряжение +4 В.

Транзистор VT1 необходимо отобрать с минимальным значением обратного тока коллектора. Конденсаторы С1 и С2 должны быть плёночными или металлоплёночными, C5 — типа K15-5-H70-1.6 кВ — 4700 пФ, С9 — К50-6. Остальные конденсаторы типа КМ-5 или КМ-6. Переключатель SA1 может быть галетный или кнопочный с необходимым количеством положений, SB1 — типа П2К.

Налаживание генератора сводится к подбору резисторов R1-R3 по требуемому масштабу развёртки в каждом положении переключателя SA1. Конденсатор С2 подбирают так, чтобы масштаб развёртки изменялся в тысячу раз при включении переключателя SB1 (мкс — мс). Для более точного подбора С2 можно составить из двух конденсаторов.

Источник

Каталог радиолюбительских схем

Осциллограф, принципиальна схема которого показана на рис. 1, служит для визуального наблюдения электрических сигналов в различной радиоэлектронной аппаратуре, выполненной на транзисторах и микросхемах. Прибор сравнительно прост по конструкции, содержит небольшое количество элементов и обладает следующими техническими характеристиками:

— полоса пропускания усилителей вертикального и горизонтального отклонения луча от 10 Гц до 5 МГц;

— чувствительность усилителей “X” и “У” порядка 200 мм/В эфф;

— входное сопротивление 1 МОм;

— неравномерность частотной характеристики обоих каналов не хуже ±2 дБ в диапазоне частот от 50 Гц до 3 МГц;

— развертка — непрерывная и ждущая;

— диапазон частот непрерывной развертки от 20 Гц до 200 кГц разбит на 5 поддиапазонов;

— потребляемый ток не более 1,5 А;

габариты прибора 160 X 80 X 160 мм.

Осциллограф снабжен калибратором амплитуды, наличие которого позволяет измерять величину напряжений с точностью до 10%. Питается прибор от аккумулятора напряжением 12 В. Для увеличения чувствительности электроннолучевой трубки напряжение питания второго анода несколько понижено при сохранении удовлетворительной фокусировки.

Основными узлами осциллографа являются: усилители вертикального и горизонтального отклонения луча, формирователь импульсов синхронизации, генератор развертки, усилитель гашения обратного хода луча и индикатор. Так как усилители отклонения луча идентичны, здесь будет рассмотрен только один из них.

Со входа “У” исследуемый сигнал через разделительный конденсатор С1 поступает на регулятор усиления — резистор R1 и далее через резистор R2, шунтированный конденсатором С2, на вход катодного повторителя, собранного на половине лампы Л1. Катодный повторитель необходим для получения большого входного сопротивления и малой входной емкости усилителя. Цепочка R2C2 ограничивает сеточный ток лампы при перегрузках. Диод Д1 предотвращает выход из строя транзистора 77 балансного усилителя при подаче на вход усилителя больших положительных напряжений. Диод Д1 заперт напряжением +6,3 В, поступающим с цепей питания накала лампы Л1. При напряжении свыше + 6,3 В диод открывается и напряжение на базе T1 не может быть больше указанной величины. Защитой от попадания на базу транзистора T1 больших отрицательных напряжений служит лампа Л1, которая закрывается при появлении на ее сетке большого отрицательного потенциала.

Балансный усилитель, выполненный на транзисторах T1 и T2, симметрирует и усиливает напряжение, снимаемое с нагрузки катодного повторителя. Общей эмиттерной нагрузкой усилителя является резистор R7. Для подъема усиления в области верхних частот в коллекторную цепь транзистора Т2 включена катушка индуктивности L1 (10 мкГн). Цепи R3C4 и R5 R6 С5 служат для коррекции характеристики усилителя на низких частотах. Стабильность каскада, собранного по схеме эмиттерного повторителя на транзисторе ТЗ, обеспечивается отрицательной обратной связью, подаваемой с эмиттера ТЗ на базу Т2 через резистор R9.

Выходной каскад усилителя вертикального отклонения луча выполнен по видоизмененной каскадной схеме “общий эмиттер — общая база” на транзисторах Т4 и 75. Включение выходного транзистора по схеме с общей базой позволило значительно снизить требования к параметрам транзистора, в частности, к предельному напряжению между эмиттером и коллектором и усилению по току. Отсутствие усиления по току в выходном каскаде полностью компенсируется усилением предыдущего каскада, включенного по схеме с общим эмиттером (T5), который может быть низковольтным. (Напряжение между эмиттером Т4 и общей шиной не превышает 15 В). Все транзисторы связаны между собой непосредственно, что позволило упростить конструкцию и расширить полосу частот, пропускаемых усилителем. Для коррекции частотной характеристики выходного каскада в коллекторной цепи транзистора Т4 включена катушка индуктивности L2 (35 мкГн), а в эмиттерной цепи 75 имеются элементы R13, R14, С7, С8.

Формирователь импульсов синхронизации собран на транзисторах T7, Т8 и Т9 и служит для преобразования исследуемых сигналов (при внутренней синхронизации) в короткие положительные импульсы для жесткой синхронизации генератора развертки. Сигналы на вход формирователя подаются либо с усилителя вертикального отклонения луча через резистор R15, либо с гнезда ГЗ (при внешней синхронизации). Выбор источника синхронизации осуществляется с помощью переключателя В1. На транзисторе T7 собран усилитель-ограничитель, а на транзисторах T5 и Т9 — дифференциальный усилитель. Уровень синхронизирующего сигнала устанавливается потенциометром R21. Диод Д2 служит для сужения динамического диапазона и предохраняет транзистор T7 от перегрузки.

В зависимости от полярности входных сигналов импульсы синхронизации могут сниматься либо с коллектора транзистора Т8, либо с коллектора T9. Полярность импульсов синхронизации выбирается переключателем В2. При этом, как в том, так и в другом случае, сигнал, поступающий на вход генератора развертки, сохраняет свою полярность.

Генератор развертки собран на транзисторах Т10— Т12. Частота следования пилообразных импульсов может быть изменена от 10 Гц до 200 кГц. Нелинейность прямого хода развертки не превышает 2% во всем диапазоне. Амплитуда выходного напряжения порядка 4 В. Работа генератора происходит следующим образом. При подаче напряжения питания транзистор Т10 открывается, ток, протекающий через резисторы R29 и R32, открывает транзистор T12 Конденсаторы С12 и С13 заряжаются через резистор R37. Сопротивление этого резистора выбрано небольшим, чтобы время заряда конденсаторов было короче времени длительности прямого

хода развертки. Когда конденсаторы С12 и С13 зарядятся, транзистор Т10 закрывается. В зависимости от положения переключателя ВЗ в цепь эмиттера Т11 включен один из конденсаторов С16—С20, емкость которых определяет длительность прямого хода развертки. Выбранный конденсатор заряжается током эмиттера TJ1. По мере заряда конденсатора ток эмиттера Т11 уменьшается, транзистор закрывается.

Синхронизирующий импульс открывает транзистор 770. В результате этого все напряжение питания падает на его нагрузке R29, и транзистор Т11 удерживается в закрытом состоянии. Конденсатор, выбранный переключателем ВЗ, разряжается через резисторы R38, R40; конденсаторы С12, С13 перезаряжаются, что приводит к закрыванию транзистора Т10 и открыванию транзистора Т11. Каскад на транзисторе T12, с которого снимается пилообразное напряжение, служит для линеаризации последнего. Для регулировки линейности предусмотрен резистор R32. Режим работы генератора (автоколебательный или ждущий) устанавливается с помощью переменного резистора R30. Плавная регулировка частоты осуществляется потенциометром R40.

Для гашения обратного хода луча служит усилитель, собранный на транзисторе Т6. Короткий положительный импульс с коллектора транзистора Т11 через цепь R36 С14 поступает на базу транзистора Т6, усиливается им и в отрицательной полярности подается на модулятор электроннолучевой трубки через конденсатор С10.

С выхода генератора развертки пилообразное напряжение через переключатель В4 поступает на вход усилителя горизонтального отклонения луча, который собран на второй половине лампы Л1 и транзисторах Т13—Т17.

При измерении частоты гармонических колебаний путем наблюдения интерференционных фигур (фигур Лиссажу) сигнал с выхода эталонного генератора (или другого источника) можно подавать непосредственно на вход усилителя горизонтального отклонения луча через гнездо Г2.

Напряжения, необходимые для питания трубки, поступают на ее электроды с делителя, образованного резисторами R58—R65. Регулятором яркости служит потенциометр R64, фокусировки — потенциометр R61. Смещение луча по осям “X” и “У” осуществляется потенциометрами R58 и R59.

При модуляции луча по яркости используют вход “Z”, в этом случае сигнал подается на гнезда Г5 и Г6 (перемычка, соединяющая их, убирается).

Для питания осциллографа используется отдельный блок, схема которого показана на рис. 2. В блок питания входят преобразователь напряжения, выпрямители и фильтры. Преобразователь напряжения выполнен по симметричной двухтактной схеме с самовозбуждением и обратной связью по напряжению. Транзисторы Т1 и Т2 включены по схеме с общим эмиттером. Частота генерации порядка 2 кГц, форма импульсов прямоугольная. В некоторых пределах частоту генерации можно регулировать подбором емкости конденсатора С2. Диод Д1 служит для защиты транзисторов преобразователя при ошибочном включении источника питания (аккумулятора).

Напряжения, снимаемые со вторичной обмотки трансформатора, выпрямляются и фильтруются. Все выпрямители, кроме высоковольтного, выполнены по однополупериодной схеме. Выпрямитель — 650 В собран по схеме утроения напряжения на диодах Д2—Д4 и конденсаторах СЗ—С5. Фильтром служит резистор R5 и конденсатор С18. С обмотки IV снимается переменное напряжение 6,3 В. Обмотку используют для питания двустороннего ограничителя на диодах Д11, Д12. Напряжение прямоугольной формы, снимаемое с ограничителя, используется в качестве эталонного при калибровке осциллографа. Амплитуду калибровочного напряжения можно изменять с помощью резистора R13 в пределах от 0 до 10 В.

Трансформатор преобразователя намотан на тороидальном сердечнике из пермаллоя марки 50 НП. Наружный диаметр тороида 40 мм, внутренний 25, высота 14 мм. Намоточные данные трансформатора Tp1 приведены в таблице.

Источник

Схемы генераторов развертки для осциллографа

Александр,
тема жива, в головах интересантов, как минимум. Товарищ Косинус продвинулся, наверное дальше всех. Я застрял на внешнем ФГ/ калибраторе, для настройки осциллографа. Макет калибратора, рабочий, на столе уже два года лежит, другие проекты пропуская вперёд. Сейчас, например, паяю модуль ДХО для управления штатными лампами накаливания в фарах. (ОФФ. Затейная вещь — дальний в треть накала светит только когда обороты двигателя более 1400, то есть, не в пробке тошнишь. Включение ДХО за 3 сек, выключение за 30 сек (чтобы на светофоре не гасли, и управление триггерное, со сбросом при выключении зажигания и ручным вкл/ выкл — макет лежал с тех пор как в правила включили езду и в городе, днём, с фарами, тоже. И сын пять месяцев назад родился, так что на пайку времени мало.)

По существу Ваших вопросов.
Генератор развёртки Грешнова, ИМХО, покатит только в осциллограф с ЭЛТ типа 5ЛО38 или 6ЛО1И и простыми УВО УГО. Если труба хоть 8 см, этот генератор ставить не нужно — простоват по всем блокам. Источник тока — медленный, разрядный транзистор без шнеллера, триггер запуска — статический а не динамический, ТШ запуска не подстраиваемый, схема переключения в автоматический режим развёртки не нормирована по уровням с уровнями запуска развёртки, то есть могут быть случаи, когда узкие импульсы на выходе ТШ, которые ещё могут включить триггер запуска развёртки, будут не видимы схемой автопереключения и развёртка из ждущего, перейдёт в автоколебательный режим, а картинка на экране уедет. Кроме того, гашение луча — через RC цепь. Если выбран ждущий режим, и импульса запуска долго нет — трубка открывается, и на экране , в центре, точка (развёртки то нет). Мне эта схема не понравилась в железе. Лучше собирать первый вариант схемы Дорофеева, с тунельным диодом или развёртку от осц. САГА (там, как раз, триггер запуска развёртки по фронту импульса запуска срабатывает).

Про осциллограф из Радиоконструктора, если тот, где выходные транзисторы КТ605 и напряжение питания — 200В — ИМХО — неудачное решение. Если УВО не парафазный, а ГР так и всегда такой, источники тока, на транзисторах, в Вых. Ус нужны обязательно. И 200 КОм в коллекторах выходных транзисторов — перебор раз в 50.
ИМХО, годный радиолюбительский осциллограф на ЭЛТ получится, если в схему осциллографа ОР-1 имплантировать схему УВО от Н3015. Схемы ниже.

_________________
С уважением, ВикторС.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc