книги / Электрорадиоизмерения

сов порядка нескольких наносекунд и обладающие полосой пропускания в несколько тысяч мегагерц.

Интересны также стробоскопические осциллографы и стробоскопи­ ческие приставки к обычным осциллографам, позволяющие также исследовать быстроп ротекающие процессы.

Выбор промышленного типа осциллографа для работы произво­ дится в зависимости от ожидаемых характеристик исследуемого напря­ жения, степени точности измерения, величины амплитуды и т. д.

Диапазон скорости развертки выбранного осциллографа должен быть определенным, так как его верхняя граница имеет взаимосвязь с верхней частотой /в полосы пропускания усилителя вертикального отклонения.

Чем шире полоса пропускания, тем меньше должна быть дли­ тельность развертки. Например, при полосе 10 МГц она должна быть около 0,1 мкс, а при 20 МГц — около 0,05 мкс.

Полоса пропускания усилителя вертикального отклонения осцил­ лографа должна быть как можно шире, так как в пределах этой полосы исследуемый сигнал будет воспроизводиться с наименьшими искажени­

уменьшение коэффициента усиления не больше чем в 1,4 раза, что соот­ ветствует 3 дБ.

Частотный диапазон непрерывной развертки осциллографа опре­ деляет диапазон периодических непрерывных колебаний, которые можно исследовать данным прибором. Например, для получения осцил­ лограммы примерно в 2 периода исследуемого синусоидального напря­ жения генератора частотой 20—20 000 Гц частотный диапазон генера­

запускаться исследуемым напряжением, то ее длительность (для полу­ чения двух периодов) должна обеспечить получение на экране трубки 2 периодов исследуемого сигнала как его минимальной, так и максималь­ ной частоты.

Чувствительность выбранного осциллографа должна быть такой, чтобы на его экране получилась осциллограмма величины, удобной для исследования сигнала, например амплитуды в У4 рабочего диаметра трубки. В паспортах осциллографов промышленного типа чувствитель­ ность определяется в мВ./см или мВ/дел, т. е. является коэффициентом отклонения, что удобно при эксплуатации прибора.

Для расширения пределов изменения чувствительности осцилло­ графов промышленного типа некоторые из них имеют выносные дели­ тели, позволяющие увеличивать исследуемые напряжения.

у осциллографа С1-54 при полосе пропускания 0—20 МГц минимальный коэффициент отклонения равен 100 мВ/см, а при полосе 2 Гц — 2 МГц равен Ю мВ/см.

Выбирая осциллограф, следует учесть необходимый вид синхрони­ зации, а также амплитуду и длительность импульса внешней синхрони­

зации.

Кроме того, при выборе осциллографа нужно учесть его входные параметры, т. е. емкость и входное сопротивление, влияющее на режим исследуемой цепи. При исследовании прямоугольных импульсов вход­ ная емкость, влияющая на его фронты, должна быть как можно меньше.

Для уменьшения этого влияния исследуемый импульс рекомендуется подавать непосредственно на пластины К, имеющие сравнительно неболь­ шую емкость. Если, например, осциллограф подключается к колеба­ тельному контуру, то входная емкость вносит расстройку и изменяет его работу, т. е. электрический режим (сопротивления, токи и т. д.)

6-9. ИЗМЕРИТЕЛИ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ

И ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

При настройке и проверке различных радиоустройств, как например, отдельных блоков телевизионных приемников (видеоусилителей, усилителей промежуточной частоты и др.), используют специальные приборы, так называемые измери­ тели амплитудно-частотных характеристик (ИАЧХ), даю­ щие возможность получать на экране электронно-лучевой трубки изображение частотной характеристики исследуе­ мого прибора в определенном масштабе. Такие приборы очень удобны, так как позволяют непосредственно наблю­ дать на экране частотную характеристику и влияние на нее производимой регулировки элементов настройки.

Синхронизация

Рис. 6-47. Блок-схема получения ампли­ тудно-частотной характеристики при по­ мощи осциллографа.

Амплитудно-частотной характеристикой называется кри­ вая зависимости выходного напряжения или коэффициента усиления от частоты при постоянном входном напряжении. Поясним принцип получения амплитудно-частотной харак­ теристики исследуемого УПЧ при помощи осциллографа и генератора качающейся частоты (ГКЧ) блок-схемой изме­

щейся частоты (рис. 6-48, а), дающее частотно-модулирован- ные колебания с частотой модуляции, равной частоте развертки осциллографа (рис. 6-48, г).

Частотно-модулированное напряжение, усиленное ка­ скадом УПЧ, после детектирования подается на вход у

осциллографа, вертикальный усилитель которого должен иметь равномерную частотную характеристику во всем исследуемом диапазоне частот. Если это условие не соблю­ дается, то для устранения частотных искажений исследуе­ мой характеристики, вносимых усилителем осциллографа, напряжение с детектора (если оно достаточной величины) лучше подать непосредственно к вертикально отклоняю­ щим пластинам трубки.

nti

f3 *1 f г

г)

Рис. 6-48. Графики, поясняющие получение амплитудно-частотной характеристики УПЧ.

К горизонтально отклоняющим пластинам подводится напряжение развертки, синхронизированной частотой мо­ дуляции генератора.

В результате на экране осциллографа получается ампли­ тудно-частотная характеристика исследуемого УПЧ, изоб­ раженная на рис. 6-49, а. В случае отсутствия детектора, т. е. при подаче на вход осциллографа напряжения непо­ средственно с УПЧ, осциллограмма будет иметь вид изобра­ женный на рис. 6-49, б.

Графики, приведенные на рис. 6-48, поясняют принцип получения амплитудно-частотной характеристики на экране осциллографа.

Сприближением частоты генератора к резонансной напряжение на нагрузке УПЧ возрастает, а с удалением от резонанса падает. Соответственно изменяется и напряжение

мальное напряжение на выходе детектора; в момент вре­ мени t2 уже на большей частоте f2 — второй резонанс, а

соответственно и возрастание напряжения. При значитель­ ных расстройках, например, при частотах /3 и /4 в моменты времени /3 и /4 напряжения на выходе УПЧ нет и соответ­ ственно отсутствует смещение пятна по вертикали на эк­ ране осциллографа.

Измеритель амплитудно-частотных характеристик пред­ ставляет собой сочетание ГКЧ и осциллографического ин­ дикатора. Для простоты устройства в ИАЧХ частотную модуляцию и развертку часто осуществляют синусоидаль­ ным напряжением сети частотой 50 Гц.

Для получения определенного частотного масштаба в таких приборах всегда имеется возможность нанесения частотных меток на изображение характеристики при помощи специального маркерного генератора.

Одним из способов получения частотного масштаба на исследуемых кривых является использование биений между гармониками кварцевого, т. е. маркерного, генератора и частотой ГКЧ. При совпадении этих частот результирующее напряжение на нагрузке детектора возрастает и на ампли­ тудно-частотной характеристике получаются частотные мет­ ки (рис. 6-51), соответствующие гармоникам кварцевого генератора.

Примером ИАЧХ промышленного типа является прибор

быть использован для визуального наблюдения ампли­ тудно-частотных характеристик различных исследуемых радиотехнических устройств данного диапазона в процессе их регулировки.

Основные технические параметры прибора X I-7 следующие.

полосы 10 МГц: на первом диапазоне не более 5% (при полосе 15 МГц — 10%), на втором— 15%, на третьем — 20%, на четвертом — 30%.

6.Чувствительность прибора от входа детектора не менее 0,15 мм/мВ эфф., по вертикальному отклонению 0,4 мм/мВ эфф.

7.Входное сопротивление детектора порядка 60 кОм, а входная емкость около 6 пФ.

Блок-схема прибора Х1-7 приведена на рис. 6-52. Основные элементы схемы следующие.

а) Генератор с частотной модуляцией ГЧМ, содержащий генератор высокой частоты ГВЧ, частотный модулятор ЧМ, смеситель первого диапазона С\, усилитель-удвоитель ча­ стоты УУХ и выходной делитель напряжения ВД.

б) Осциллографический индикатор, состоящий из Элек­ тронно-лучевой трубки ЭЛ Т, канала вертикального откло­ нения (детектора Д и усилителя Уу) и канала горизонталь­ ного отклонения (фазосдвигающей цепочки Ф).

в) Генератор меток, содержащий кварцевый генератор К ГУумножитель частоты УМЧ, смеситель См и усилитель У„ меток.

г) Блок питания.

Работа блок-схемы прибора заключается в следующем. В ГВЧ создается средняя, определенная для каждого диапазона частота. Частотная модуляция, т. е. изменение частоты относительно ее среднего (несущего) значения

(девиация), осуществляется частотным модулятором. Моду­ лятор — магнитный. Его принцип работы основан на изме­ нении магнитной проницаемости ферритового сердечника катушки контура генератора высокой частоты, а следова­ тельно, и ее индуктивности под влиянием магнитного поля модулирующей частоты 50 Гц. Эта же частота используется и для горизонтальной развертки.

Магнитный модулятор практически не может обеспечить перекрытие первого частотного диапазона, поэтому первый диапазон получается осуществлением метода биений частот ГВЧ (20—35 МГц) и удвоенной частоты (20 МГц) кварце­ вого генератора (10 МГц). Для этой цели используются

смеситель Clf усилитель УУ, и сигнал с умножителя ча­ стоты УМЧ. (В модернизированной модели прибора Х1-7А вместо УУ1 используется специальный генератор частотой 20 МГц.)

При работе прибора на первом диапазоне переключа­ тель П должен быть в положении 1.

Для обеспечения повторяемости изменения частоты гене­ ратора ГЧМ и синхронности развертки используется спе­ циальный выпрямитель, входящий в блок питания, и фазо­ сдвигающая цепочка, питающаяся от силового трансфор­ матора напряжения сети частотой 50 Гц. При помощи этого выпрямителя выделяется отрицательный полупериод напря­ жения для запирания лампы генератора на полпериода.

Фазосдвигающая цепочка Ф сдвигает напряжение раз­ вертки на четверть периода, что обеспечивает одновремен­ ный запуск ГЧМ и начала развертки. Во время обратного хода луча на экране трубки прочерчивается горизонтальная «нулевая» линия, относительно которой строится частотная характеристика.

Выходное напряжение генератора ГЧМ через делитель ВЦ, имеющий ступенчатую и плавную регулировку, по­ дается на вход исследуемого устройства, например УПЧ. Так как девиация частоты значительна, то величина выход­ ного напряжения исследуемого устройства изменяется во времени пропорционально его коэффициенту передачи. Таким образом, на выходе исследуемого каскада получается амплитудно-модулированный сигнал, огибающая которого представляет собой амплитудно-частотную характеристику исследуемого устройства.

Выделение огибающей производится при помощи вынос­ ного детектора, включенного на вход канала вертикального усилителя ЭЛТ

Для получения частотных меток на характеристике, т. е. частотного масштаба, служит генератор меток, в котором используется сочетание метода преобразования частоты и метода амплитудной модуляции при взаимодействии калиб­ ровочных частот (гармоник частоты 1 и 10 МГц) и колеба­ ний ГЧМ.

Напряжение калибровочного кварцевого генератора ча­ стотой 1 МГц подается одновременно на смеситель меток См и усилитель-умножитель УМЧ, выделяющий и усиливаю­ щий десятую гармонику, т. е. 10 МГц. Эта дополнительная калибровочная частота и частота ГЧМ подаются также на смеситель меток.

Преобразованные частоты усиливаются усилителем ме­ ток Ум. При прохождении мгновенного значения частоты ГЧМ через гармоники КГ и УМЧ возникают биения, амплитуда которых получается максимальной при совпа­ дении частот. С выхода узкополосного усилителя меток напряжение попадает на усилитель канала вертикального отклонения, вызывая отклонение луча по вертикали, т. е.

Рис. 6-53. Схема снятия анодно-сеточной ха­ рактеристики электронной лампы.

Разностная частота калибровочного сигнала значительно выше частоты развертки, и поэтому калибровочные метки получаются сильно сжатыми и выглядят в виде остроконеч­ ных ромбиков, которые накладываются на исследуемую амплитудно-частотную характеристику и позволяют ка­ чественно и количественно ее оценить.

Осциллографический метод снятия вольт-амперных ха­ рактеристик электронных ламп очень удобен, так как построение подобных кривых по точкам слишком трудоемко, а иногда и невозможно. Последнее объясняется тем, что при некоторых комбинациях напряжений на электродах ламп, продолжающихся некоторое время, можно вывести из строя лампу.

В таком случае осциллографический метод снятия вольтамперных характеристик, применяемых в приборах, назы­ ваемых характериографами, незаменим.

Как видно из приведенной на рис. 6-53 схемы, на управ­ ляющую сетку исследуемого триода подаются переменное пилообразное напряжение и постоянное отрицательное

смещение, создающее режим работы лампы с углом от­ сечки 90°

Одновременно с этим пилообразное напряжение в ка­ честве развертывающего подается на горизонтально откло­ няющие пластины электронно-лучевой трубки.

К другой паре пластин подводится напряжение с анодной нагрузки исследуемой лампы, изменяющейся, пропорцио­ нально ее анодному току.

В связи с тем, что смещение пятна по горизонтали про­ порционально изменению напряжения на ее сетке, а по вер­ тикали — изменению анодного тока, на экране электронно­ лучевой трубки получится график зависимости / а = / (t/c), т. е. анодно-сеточная характеристика исследуемой лампы.

Снятие анодной характеристики триода / а = / (Ua) производится способом, аналогичным предыдущему, с той лишь разницей, что на сетку исследуемой лампы подводится постоянное отрицательное смещение, а анодное питание осуществляется пилообразным напряжением, подаваемым одновременно и на горизонтально отклоняющие пластины трубки.

Для получения на экране электронно-лучевой трубки семейства анодно-сеточных характеристик триода необхо­ димо в конце каждого периода развертки, например во время обратного хода луча, когда трубка закрыта, скачком менять на определенную величину анодное напряжение и использовать трубку с достаточно большим временем после­

2.Какие требования предъявляются к непрерывной линейной раз­ вертке?

3.Какой должна быть частота непрерывной линейной развертки

для получения четырех периодов исследуемого напряжения частотой 2000 Гц, если время обратного хода луча в 4 раза меньше времени прямого хода луча?

Ответ.400 Гц.

4. Изобразите осциллограмму, которая должна получиться на экране осциллографа, если частота исследуемого синусоидального