Приставка до осцилографа для вимірювання частотних характеристик
Приставка до осцилографа для вимірювання частотних характеристик
В останній тягар у радіоаматорській практиці широко почали застосовуватися візуальні методи проведення контролю характеристик, засновані на використанні панорамних індикаторів. З їх допомогою вдається набагато оперативніше здійснювати регулювання таких складних радіотехнічних пристроїв, як фільтри, підсилювачі, радіоприймачі, телевізори, антени. Однак придбати такий прилад промислового виготовлення не завжди можливо, та й коштує він недешево. Тим часом без особливих витрат можна зробити аналогічний за функціональним призначенням прилад у вигляді приставки до осцилографа. Така приставка повинна містити генератор частоти, що коливається (ГКЧ), генератор напруги для розгортки осцилографа і виносну детекторну головку. Схему такої приставки показано на рис.1. При розробці приставки ставилася за мету створити просту, малогабаритну та зручну для повторення конструкцію. Щоправда, через свою простоту вона, звичайно, не позбавлена деяких недоліків, але її слід розглядати лише як базову конструкцію. При додаванні інших вузлів можна буде розширити функціональні можливості та сервісні зручності приладу.
Запропонована приставка призначена для налаштування різних електронних пристроїв у діапазоні частот 48. 230 МГц, тобто. у телевізійному діапазоні MB. Однак ця конструкція дозволяє змінювати діапазон її робочих частот і тоді вона зможе працювати в діапазоні ДМВ (300. 900 МГц), першої проміжної частоти супутникового телебачення (800. 1950 МГц) або на радіоаматорських KB діапазонах. Основна перевага такої приставки полягає в тому, що весь діапазон частот перекривається за допомогою одного ГКЧ (це зручно при налаштуванні широкосмугових пристроїв, наприклад(антенних підсилювачів, селекторів каналів телевізорів тощо), передбачена можливість встановлення верхньої та нижньої частот діапазону гойдання незалежно один від одного двома ручками управління. Це дозволяє швидко встановлювати необхідну ділянку робочого діапазону. До недоліків пристрою слід віднести нелінійну залежність напруги розгортки і зміна його амплітуди при зміні діапазону робочих частот.
Приставка складається з ГКЧ, зібраного на транзисторах VT2 VT3 буферного підсилювача на транзисторі VT4. На елементах DA1, DA2, D4, DD1 зібраний генератор трикутної напруги, на мікросхемі DA5 і транзисторі VT1 -стабілізатор струму для живлення ГКЧ, а на мікросхемі DA3 - підсилювач напруги для розгортки осцилографа. Генератор ВЧ зібраний за схемою мультивібратора з індуктивним навантаженням. Таке схемотехнічне рішення дозволило забезпечити перекриття всього діапазону (коефіцієнт перекриття частотою приблизно 5) без перемиканні частотозадаючих елементів. Досягнуто це зміною струму через транзистори, при цьому змінюються параметри їхньої провідності та дифузійні ємності, що дозволяє варіювати частоту такого генератора в широких межах. Так, за зміни струму від 50 до 1,5 мА частота змінюється від 48 до 230 МГц. Але для підвищення стабільності частоти та можливості керування генератором ВЧ, його слід живити від стабілізатора струму.
Керуюча напруга для стабілізатора струму формується на конденсаторі С3, посилюється мікросхемою DA5 і її вихідний сигнал управляє струмом, що протікає через транзистор VT1 (і транзистори генератора ВЧ). Елементи DA1, DA2, DA4 та DD1 забезпечують періодичну перезарядку конденсатора. Цикл перезаряджання залежить від положень двигунів резисторів R2 і R4. Напруга, що надходить на резистори, стабілізованапараметричним стабілізатором R1 VD1. Підсилювачі постійного струму DA1 і DA2 виконують роль компараторів напруги - в якості зразкового використано напругу падіння на резисторі R14, а напруги, що перемикають, визначаються положеннями резисторів R2 і R4.
У вихідному стані конденсатор С3 розряджений, тому на резисторі R14 і на висновках компараторів 3 DA1 і DA2 2 буде напруга, близька до нуля. І тут на вході R тригера DD1 буде високий логічний рівень, але в виході S - низький, відповідно прямому виході тригера буде низький рівень, але в інверсному - високий. У такому стані на виході мікросхеми DA4 буде напруга 10. 11 і почнеться зарядка конденсатора С3 через резистор R11. Збільшення напруги на конденсаторі призводить до збільшення струму через генератор ВЧ і до зменшення частоти, що генерується. Коли падіння напруги на резистори R14 зрівняється з напругою на движку резистора R4, на виході компаратора DA2 з'явиться низький логічний рівень, але стан тригера не зміниться і процес зарядки конденсатора продовжиться.
При збільшенні напруги на резисторі R14 рівня напруги на движку резистора R2, на виході компаратора DA1 з'явиться високий логічний рівень, стан тригера зміниться на протилежне, тому на виході мікросхеми DA4 буде напруга -10. -11 і почнеться розрядка конденсатора С3. При цьому компаратор DA1 перейде в стан з низьким логічним рівнем на виході, але тригер не перекинеться і конденсатор С3 продовжить розрядку. При розрядці конденсатора до напруги спрацювання компаратора DA2, на його виході з'явиться високий логічний рівень, тригер переключиться, на виході мікросхеми DA4 буде напруга 10. 11 - знову почнеться зарядка конденсаторі С3. Таким чином, змінюючинапруга на двигунах резисторів R2 і R4 можна змінювати напруги на входах компараторів, між якими відбувається перезарядка конденсатора С3, тобто. діапазон зміни струму, що протікає через генератор ВЧ, отже, і діапазон зміни його частоти. Так як ця напруга можна встановлювати незалежно один від одного, то забезпечується незалежна установка верхньої та нижньої частот діапазону гойдання частоти генератора.
На конденсаторі С3 формується трикутна напруга, а не пилкоподібна, як це зазвичай буває в подібних пристроях. Тому частота ГКЧ перебудовується вгору та вниз з однаковою швидкістю. Це дозволило усунути необхідне у таких випадках пристрій гасіння зворотного ходу променя, що, звичайно ж, спрощує конструкцію. Слід зазначити, що лінійність трикутної напруги буде невисокою, але цілком задовільною. Якщо лінійність має важливе значення, то ланцюг зарядки конденсатора замість резистора R11 слід включити стабілізатор струму, виконаний за схемою, наведеною на рис.2.
Буферний підсилювач на транзисторі VT4 забезпечує розв'язку між генератором ВЧ та навантаженням, а також формує необхідний рівень вихідної напруги: на виході XS1 він становить 100мВ, а на виході ХS2 -10мВ.
Для синхронізації розгортки осцилографа використано падіння напруги на резисторі R14, воно пропорційно зміні частоти (оскільки обидва є функцією струму через транзистори генератора), але зі зворотною залежністю більша напруга на резисторі відповідає меншому значенню частоти. Тому його подають на підсилювач, що інвертує (мікросхема DA3) з регульованим коефіцієнтом передачі. На його виході формується напруга для синхронізації розгортки осцилографа, що має пряму залежність між напругою та частотою.Амплітуда цієї напруги встановлюється резистором R10.
Усі радіоелементи приставки розміщені на друкованій платі. Вона виготовлена із двостороннього фольгованого текстоліту. Вільна від елементів сторона залишена металізованою та з'єднана з іншою стороною фольгою по периметру плати. Ця сторона одночасно є передньою панеллю пристрою, а деталі закриваються корпусом, краще металевим.
У пристрої можна застосувати елементи таких типів: ОУ-К140УД6 або К140УД7 (з літерними індексами А і Б), цифрова мікросхема - К561ТМ2, 564ТВ1 або інші мікросхеми серій К561, 564, що містять RS-тригер. Крім того, тригер можна зібрати і на основі логічних елементів мікросхем К561ЛА7, К561ЛЕ5 та ін. Транзистор VT1 – КТ603 (з літерними індексами А – Г); КТ608 (А, Б) КТ630 (АБ), КТ815 (А - Г), КТ817 (А - Г); VT2 і VT3 -КТ3123А, КТ3123В, а при зменшенні діапазону перебудови та КТ363Б, при використанні транзисторів КТ3101А, КТ3124А, КТ3132А схему генератора треба змінити відповідно до схеми на рис.3; VT4 - КТ368 (А, Б), КТ399А, К73101А, КТ3124А або їм аналогічні. Стабілітрон – КС147А, КС156А. Резистори R2, R4, R10 - СП, СПО, СП4-1, решта - МЛТ. Конденсатори С1, С3 – К50-6, К53-1, К52-1, С7-КД, КТ, інші – КМ, КЛС, КД. Гнізда XS1, XS2 будь-які високочастотні, наприклад, телевізійні. Котушки L1, L2 безкаркасні, намотані на оправці діаметром 2 мм і містять по 5 витків дроту діаметром 0,5 мм, довжина намотування 15 мм.
Схема виносної детекторної головки наведено на рис.4. У ній можна застосувати високочастотні детекторні діоди – КД419А, ГД507А чи аналогічні їм. Всі елементи розміщені в корпусі від фломастеру та з'єднання між ними повинні мати мінімальну довжину. З осцилографом вона з'єднується екранованим дротом.
На закінчення проводять градуювання шкал резисторів R2 та R4. Для цього на вхід підключеної до роз'єму XS1 детекторної головки через резистор опором 200. 300 Ом сигнал подають з еталонного генератора. З частотою, наприклад, 100 МГц і змінюють його амплітуду до одержання акуратної мітки на кривій. Після цього ручкою "Fн" поєднують початок розгортки з цією міткою і роблять позначку на шкалі. Потім ручкою "Fв" поєднують кінець розгортки з цією міткою і роблять відмітку вже на шкалі цього резистора. Аналогічно градуюють шкалу інших частот.
Для живлення приставки використано двополярне стабілізоване джерело живлення, що забезпечує струм по плюсовій шині до 100 мА та мінусової - до 10 мА.
Мал. 2Мал. 3
