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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Miniatur-Oszilloskop-Tastkopf. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Beim Reparieren und Einstellen elektronischer Geräte besteht häufig Bedarf an einer Miniatur-Oszilloskopsonde mit eigener Stromversorgung, mit der man das Vorhandensein eines Signals überwachen und seine Parameter zumindest grob abschätzen kann. Der dem Leser vorgestellte Oszilloskop-Tastkopf erfüllt diese Anforderungen weitgehend. Die Verwendung einer mehrstelligen Niederspannungs-Vakuum-Lumineszenzanzeige und digitaler Mikroschaltkreise der K176-Serie ermöglichten die Entwicklung eines wirtschaftlichen Geräts in der Größe eines Taschenrechners, das von einer 9-V-Batterie gespeist wird, der von der Sonde verbrauchte Strom jedoch nicht 15 mA überschreiten, und der Hauptverbraucher ist die direkt beheizte Kathode des Anzeigers. Der Tastkopf kann Signale mit einer Amplitude von 1 ... 320 V mit einer Frequenz von bis zu 50 kHz mit einem Tastverhältnis von 1,14 bis 8 sowie Einzelimpulse steuern. Eingangswiderstand an der Grenze "1 ... 32 V" -220 kOhm, an der Grenze "10 ... 320 V" - 2,2 MΩ. Es gibt drei Betriebsarten: Automatik, Standby ausgelöst durch positive Impulsflanke und Standby ausgelöst durch negative Impulsflanke.
Das schematische Diagramm der Sonde ist in Abb. dargestellt. 1, Zeitdiagramme an seinen charakteristischen Punkten - in Abb. 2 (automatischer Sweep-Modus) und 3 (Standby-Sweep-Modus). Das Gerät besteht aus einem Sweep-Generator, einem „Beam“-Vertikalablenkgerät und einem mehrstelligen Vorzeichenanzeiger HG1. Der Generator wiederum enthält einen Multivibrator auf den Elementen DD1.1-DD1.3 und einen Gegendecoder DD2, ein Gerät zur vertikalen Ablenkung des „Strahls“ – Komparatoren für positive (Operationsverstärker DA1) und negative (Operationsverstärker DA2) Pegel und ein Koinzidenzelement DD1.4. Der Multivibrator erzeugt eine Folge von Impulsen (Abb. 2, g), der Zählerdecoder erzeugt abwechselnd Impulse mit hohem Pegel an seinen Ausgängen (Abb. 2, c-p), die nacheinander in die Gitter des HG1-Indikators eintreten und einen horizontalen Scan des Bildes erzeugen.
Das gesteuerte Signal wird den Eingängen der Komparatoren über einen Spannungsteiler zugeführt, der aus den Widerständen R3, R5 und R6 besteht. Das Potential des gemeinsamen Drahts, das für den normalen Betrieb des Operationsverstärkers DA1, DA2 erforderlich ist, wenn er von einer unipolaren Quelle GB1 gespeist wird, wird künstlich durch den Spannungsteiler R8-R11 erzeugt. Derselbe Teiler stellt auch die Schwellenspannungen am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 und am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA2 ein, die sich vom Potential der gemeinsamen Leitung um +100 bzw. –100 mV unterscheiden; Die Elemente R3, R5, VDI, VD2 schützen die Eingänge des Operationsverstärkers vor Überlastung. Der Anteil des Eingangssignals, bei dem die Komparatoren getriggert werden, wird durch den Schalter SA1 und den variablen Widerstand R6 eingestellt (gegebenenfalls wird die Amplitude des Signals durch die Positionen des Schalters und des Widerstandsschiebers beurteilt).
Der HG1-Indikator verwendet horizontale Anodensegmente a, g und d (in Nachschlagewerken werden sie manchmal mit russischen Buchstaben a, g, g bezeichnet), die jeweils die positiven, Null- und negativen Pegel des gesteuerten Signals anzeigen. Wenn die Signalspannung (im Absolutwert) einen positiven oder negativen Schwellenpegel überschreitet, erscheint eine Hochpegelspannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1 oder DA2 und die Anodensegmente a oder d leuchten. Wenn beide Komparatoren (DA1 und DA2) im Nullzustand sind (ihre Ausgänge sind Spannungen mit niedrigem Pegel), liegt am Ausgang des DD1.4-Elements ein hoher Pegel an und die Anodensegmente g leuchten und zeigen den Nullpegel an des Eingangssignals (Abb. 3, p ). Die Wiederholungsrate der Multivibratorimpulse und damit die Abtastgeschwindigkeit des Bildes auf dem Indikator wird durch die Widerstände R2, R4 und einen der Kondensatoren C1-C8, ausgewählt durch den Schalter SA2, eingestellt. Die Pulswiederholrate wird stufenlos durch einen variablen Widerstand R4 geregelt. Der Widerstand R1 begrenzt den Eingangsstrom durch die Mikroschaltung, sein Widerstand wird innerhalb von 3 ... 10 kOhm gewählt. Wenn Sie eine andere als die im Diagramm angegebene Dauer des Sweeps benötigen, können Sie die Werte von neu berechnen (gemäß der Formel T \u1,4d 1RC, wobei T die Schwingungsdauer ist). Kondensatoren C8-C2 und Widerstände R4, RXNUMX. Im automatischen Sweep-Modus wird ein aus acht Zyklen bestehender Zyklus gebildet, der Zählerdecoder DD2 wird durch die Front des neunten Impulses in den Nullzustand versetzt (Fig. 2, f). Im Standby-Modus wird der Wobbelgenerator durch das gesteuerte Signal selbst getriggert. In diesem Modus kann es sowohl durch einen positiven Eingangsspannungsabfall (Schalter SA3 in der Mitte - gemäß dem Schema - Position) als auch durch einen negativen (Schalter in der unteren Position) gestartet werden. Wenn am Ausgang des Komparators, an den die Differenzierschaltung R12C9 angeschlossen ist, eine positive Pegeldifferenz auftritt, wird am Eingang R des Zählerdecoders DD2 ein kurzer Rücksetzimpuls gebildet (Fig. 3, e). Dadurch erscheint am Ausgang 8 eine Spannung mit niedrigem Pegel und der Multivibrator beginnt, Impulse zu erzeugen. Wenn an diesem Ausgang ein High-Level-Counter-Decoder erscheint, stoppt die Generierung. Mit anderen Worten, der Sweep läuft einen Zyklus lang. Bei einem periodischen Eingangssignal wird auf der HQ1-Anzeige ein stabiles Bild beobachtet. Die direkte Glühkathode des Anzeigers ist über einen Strombegrenzungswiderstand R1 mit der GB13-Batterie verbunden (Ausgang I, der mit der leitfähigen Beschichtung der Innenfläche des Zylinders verbunden ist, muss mit seinem Minuspol verbunden werden). Aufbau und Einzelheiten. Die Sonde verwendet Festwiderstände MLT, variable Widerstände SPO-0,15, Kondensatoren KM-5. Anstelle des Operationsverstärkers K140UD6 können Sie die Operationsverstärker K140UD7, K140UD8 (mit beliebigem Buchstabenindex), K140UD12, K140UD14 anstelle der Mikroschaltungen der Serie K176 verwenden - ihre Gegenstücke aus der Serie K561. Sockel XS1, Schalter SA1-SA3 und Schalter QI können von beliebiger Art sein, wichtig ist nur, dass sie klein sind. An der Vorderwand des Sondengehäuses befindet sich eine Buchse XS1 mit Elementen des Eingangsspannungsteilers R3, R5, R6 und einem Schalter SA1, Schalter SA2 (mit an seine Kontakte gelöteten Kondensatoren C1-C8) und SA3 (mit Kondensator C9 ), einen Leistungsschalter Q1, einen variablen Widerstand R4 und eine Anzeige HG1. Die variablen Widerstände R4 und R6 sind mit Skalen ausgestattet, deren ungefähre Ansicht in Abb. vier.
Die Markierung "X 1" der Skala des Widerstands R4 ("Time / div.") Entspricht der äußersten linken (gemäß dem Diagramm) Position des Motors und der Markierung "1V" der Skala des Widerstands R6 ("Level") entspricht der äußersten Spitze (ebenfalls gemäß dem Schema). Die restlichen Teile der Sonde werden platziert auf der Leiterplatte (Bild 5), aus Folie Fiberglas mit einer Dicke von 1,5 mm. Es ist eine Konstruktionsoption möglich, bei der die Elemente des Eingangsspannungsteilers zusammen mit dem SA1-Schalter in einer entfernten Sonde montiert sind (es ist bequemer, mit einer solchen Sonde zu arbeiten). Das Einrichten des Geräts besteht darin, (durch Auswahl der Widerstände R8 und R11) Spannungen von +100 mV an Pin 2 des Operationsverstärkers DA1 und -100 mV an Pin 3 des Operationsverstärkers DA2 relativ zum Mittelpunkt des Teilers R8 einzustellen. R11.Wenn die Wobbelung im Standby-Modus instabil ist, ist es notwendig, die Kapazitätdes Kondensators C9 zu erhöhen. Sie können die Helligkeit der Anzeigesegmente erhöhen, indem Sie die Versorgungsspannung auf 12 V erhöhen (in diesem Fall muss der Widerstandswert des Widerstands R13 auf 560 Ohm erhöht werden). Das Arbeiten mit einer Sonde erfordert etwas Geschick. Wenn es notwendig ist, nur das Vorhandensein von Impulsen und deren Dauer zu bestimmen, dann stellt der variable Widerstand R6 ("Level") die Empfindlichkeit gleich 1 V ein, der Schalter SA2 ("Time / div.") Wählen Sie eine solche Sweep-Dauer an die ein oder zwei Perioden auf dem Anzeigesignal angezeigt werden, und ein variabler Widerstand R4 ("Zeit / div.") Ein stabiles Bild wird erreicht. Kann das Bild auf diese Weise nicht synchronisiert werden, wird das Gerät in den Standby-Sweep-Modus mit Triggerung durch einen positiven oder negativen Eingangsspannungsabfall geschaltet. Die Periode der gesteuerten Schwingungen oder die Dauer des Impulses wird durch die Position des Schalters SA2 und den Knopf des variablen Widerstands R4 bestimmt. Wenn es erforderlich ist, die Signalamplitude zu messen, werden der Knopf des variablen Widerstands R6 und der Schalter SA1 auf die Positionen eingestellt, die der Zündung der Segmente mit positivem oder negativem (je nach Polarität des Signals) Pegel entsprechen. Die Amplitude (in dem durch den Schalter SA1 eingestellten Wertebereich) wird auf der Skala des Widerstands gemessen. Die Form der Schwingungen wird durch die Art der Bildänderung auf der Anzeige bestimmt, wenn sie mit einem variablen Widerstand installiert wird. R6 verschiedene Empfindlichkeitswerte. Als Beispiel in Abb. 6 zeigt die von der Anzeige angezeigten Informationen, wenn ein dreieckförmiges Signal an den Eingang angelegt wird, und verschiedene Positionen des Schiebers des variablen Widerstands R6 (die gestrichelten Linien zeigen Segmentanoden, die vollständig leuchten).
Wie die Praxis gezeigt hat, ist es nicht immer notwendig, eine vollständige Synchronisation des Sweeps zu erreichen - in einigen Fällen wird das Bild des gesteuerten Signals besser wahrgenommen, wenn es sich langsam in die eine oder andere Richtung bewegt. Autoren: I. Sinelnikov, V. Ravich, Kaliningrad; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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