Телевизор в качестве осциллографа

Телевизор в качестве осциллографа

199
0

2013-06-24, 19.11.08

Приставка, схема которой показана на рис. 1, превращает любой телевизор в осциллограф с большим экраном. На нем можно наблюдать НЧ колебания, а с помощью генератора качающейся частоты (ГКЧ) визуально настраивать усилители ПЧ радиоприемников.
Рис. 1. Приставка, превращающая телевизор в осциллограф:
а — структурная схема:
А — блок формирования импульсов кадровой синхронизации;
В — генератор импульсов синхронизация по строкам;
С — блокинг-генератор;
D — блок, превращающий напряжение в видеоимпульсы;
Е — генератор УКВ с амплитудной модуляцией;
«Вход» — зажимы, к которым подводится исследуемое напряжение:
б — принципиальная электрическая схема.
Приставку можно рассматривать как миниатюрный телевизионный передатчик. Несмотря на относительную простоту схемы, в этом передатчике формируется полный телевизионный сигнал, который отличается от стандартного сигнала только отсутствием уравнивающих импульсов.
Кадровые синхроимпульсы формируются из переменного синусоидального напряжения усилителем-ограничителем Т1, дифференцирующей цепью R8C4 и пороговым усилителем Т4. Их длительность около 1,9 мс.
Блокинг-генератор на транзисторе Т5 генерирует строчные синхроимпульсы. Это не основные импульсы блокинг-генератора, а выбросы коллекторного напряжения, возникающие сразу вслед за основными. Между коллекторами транзисторов Т4 и Т5 включен разделительный диод Д3. В момент генерации основного импульса коллектор транзистора Т4 замыкается на шасси через открытый транзистор Т5 и диод Д3. Вследствие этого в кадровых синхроимпульсах появляются врезки, которые, как и требуется, предшествуют строчным синхроимпульсам. Обмотки трансформатора Tp1 блокинг-генератора намотаны на тороидальном сердечнике из оксифера ( = 1000). Внешний диаметр сердечника 10 мм, толщина 2 мм. Обмотки I и III содержат до 100 витков, а II — 30 витков провода ПЭЛШО 0,1.
В начале периода строчной развертки импульс напряжения блокинг-генератора быстро заряжает конденсатор С5 через диод Д2. В течение остальной части периода он медленно разряжается через резистор R6. Возникающее при этом пилообразное напряжение поступает на базу транзистора Т2. Здесь оно складывается с осциллографируемым напряжением.
Трехкаскадный усилитель (Т2, Т3, Т6) из-за большого коэффициента усиления (50 000 — 100 000) работает практически в релейном режиме, характеризующемся определенным порогом срабатывания.
Параметры приставки выбраны такими, что при отсутствии исследуемого напряжения осевая линия находится в центре экрана. При необходимости изображение на экране можно сдвинуть в ту или другую сторону изменением сопротивления резистора R3.
Для повышения четкости изображения линии на экране телевизора усилитель (Т2, Т3, Т6) охвачен положительной обратной связью с коллектора транзистора Т3 на базу транзистора Т2 через конденсатор С6. Это значительно повышает усиление в области высоких частот и, следовательно, увеличивает крутизну фронта выходных импульсов. Визуально это проявляется в повышенной резкости перехода от белого к черному.
Кадровые, строчные и видеоимпульсы складываются на входе эмиттерного повторителя Т7, который является модуляционным усилителем УКВ генератора Т8. Последний собран по схеме емкостной трехточки. Частота генерации должна быть выбрана равной несущей частоте изображения свободного телевизионного канала. В противном случае приставка может создавать помехи работе соседних телевизоров. Требуемых частот генерации можно добиться, подбирая число витков катушки L1. При настройке на второй телевизионный канал (59, 25 МГц) катушка L2 содержит 5 витков провода ПЭВ 0,6, диаметр катушки 9 мм.
Модулированное ВЧ напряжение поступает на выход приставки через делитель R18 — R19, который понижает напряжение до 3 мВ во избежание перегрузки ВЧ-тракта телевизора.
Выход приставки коаксиальным кабелем или скрученным двойным проводом соединяют с антенным входом телевизора.
Конструкция и налаживание. Все детали приставки, за исключением УКВ генератора, можно расположить на монтажной плате в произвольном порядке. Детали, относящиеся к УКВ генератору (С11 — C15, L1, T8), должны иметь короткие выводы, соединяться между собой короткими проводниками, и, кроме того, их следует сгруппировать в одном месте.
Никакой экранировки приставки не требуется. После ее включения необходимо, как обычно, настроить телевизор с помощью регулировочных ручек (частота кадров, частота строк, контрастность). Если частота импульсов блокинг-генератора приставки не лежит в диапазоне регулировки частоты строк телевизора, необходимо ввести ее в этот диапазон, изменяя в небольших пределах сопротивление резистора R14. Следует отметить, что синхронизация разверток телевизора от приставки обычно получается очень устойчивой, поэтому плохая синхронизация при налаживании приставки указывает на какую-нибудь ошибку в монтаже. Чтобы добиться точной настройки УКВ генератора приставки на выбранный телевизионный канал, приходится растягивать или сжимать витки обмотки катушки L1, т. е. менять шаг намотки. При правильной настройке линия на экране резко очерчена.
Параметры приставки подобраны так, что наибольший размах изображения на экране телевизора соответствует входному напряжению около 0,3 В. Чувствительность приставки можно регулировать, изменяя сопротивление резистора R2.
Для проверки чувствительности приставки на ее вход подают переменное напряжение известной величины либо от источника питания напряжением 6 В, частотой 50 Гц через делитель, либо от звукового генератора.
Входное сопротивление и чувствительность приставки при желании можно значительно повысить, подключив к ней обычный усилитель НЧ с эмиттерным повторителем на входе.
Телевизор превращается в осциллограф поворотом ручки переключателя
Поворот ручки переключателя — и телевизор превращается в осциллограф. Его можно использовать на уроках физики в школе, в лаборатории и радиолюбительской практике. Секрет превращения телевизора в осциллограф — в небольшой приставке, которая крепится на задней стенке телевизора и представляет собой переключатель, с помощью которого коммутируют схему питания отклоняющей системы (рис. 2).
Рис. 2. Электрическая схема приставки-коммутатора.
В положении 1 переключателя телевизор работает как обычно. В положении 2 П1 напряжение от генератора строчной развертки отключается. Если теперь к клеммам У подвести сигнал, на экране телевизора появится осциллограмма исследуемого процесса. Синхронизацию устанавливают вращением ручки «Частота кадров». Регулятором «Размер по вертикали» осциллограмму можно сжать или растянуть по оси X. В положении 3 переключателя отклоняющая система полностью отключается от блока питания. Тогда, подавая напряжение на зажимы X и У, наблюдают фигуры Лиссажу.
Итак, с помощью приставки можно демонстрировать и наблюдать самые разнообразные процессы: выпрямление переменного тока, сложение взаимно перпендикулярных колебаний, сдвиг фаз при индуктивной и емкостной нагрузках, затухающие колебания, биения и т. д. Устройство рассчитано для телевизоров «Рекорд», «Волхов», «Енисей», но его нетрудно настроить и на работу с любым другим телевизионным приемником.
Осциллограф — целая измерительная лаборатория входного контроля
При изготовлении и ремонте радиоэлектронной аппаратуры устанавливаются различные радиоэлементы. Чтобы убедиться в их исправности, проводится предварительный (входной) контроль, который можно осуществлять с помощью приставки к любому осциллографу. Принципиальная схема приставки изображена на рис. 3.
Рис. 3. Принципиальная электрическая схема приставки к осциллографу.
Приставка к осциллографу позволяет проверять практически все элементы, устанавливаемые в радиоэлектронные устройства бытовой аппаратуры: от резисторов до управляемых вентилей (тиристоров), а также дает возможность оценить качество потенциометров, катушек индуктивности, исправность переключателей, реле, трансформаторов и т. д.
Таким образом, один осциллограф может заменить почти всю измерительную лабораторию входного контроля.
Необходимо иметь в виду, что осциллограф служит не только для наблюдений различных процессов, связанных с изменением формы напряжения. Осциллограф можно использовать как электронный вольт-метр, омметр, а применяя приставку к осциллографу, можно наблюдать на экране осциллографа характеристики транзисторов, что расширяет возможности использования осциллографа в ремонтной и любительской практике.
Приставка собирается в металлическом или пластмассовом корпусе размерами 50х75х100 мм с использованием малогабаритного трансформатора, понижающего напряжение с 220 до 6,3 В. Мощность трансформатора небольшая (20 мВт), а потребляемый ток не превышает 2—3 мА.
Работа с приставкой. Выводы приставки 1, 2, 3 соединяют с соответствующими выводами осциллографа (рис. 4).
Рис. 4. Соединение приставки с осциллографом.
Осциллограф переводят в режим работы с внешней синхронизацией или с разверткой от внешнего источника. Подключают приставку к сети. На экране появится горизонтальная линия (если выводы 1 и 2 не замкнуты). Затем нажимают кнопку КН1, линия на экране осциллографа должна при этом отклониться на некоторый угол. Ручками «Усиление по горизонтали», «Усиление по вертикали» и «Установка по вертикали» добиваются того, чтобы линия располагалась в центре экрана под углом 45° к горизонтальной оси. Длина изображения должна быть равна половине диаметра экрана, (рис. 5).
Рис. 5. Осциллограммы, полученные при проверке электрорадиоэлементов.
Проверяемый элемент всегда подключают к выводам приставки 3 и 2. Вертикальная линия на экране (см. рис. 5) свидетельствует о коротком замыкании, горизонтальная — об обрыве в цепи или в элементе. Характер изображения на экране осциллографа определяется зависимостью сопротивления испытуемого элемента от величины и полярности подводимого к нему синусоидального напряжения.
Покажем, что можно увидеть на экране осциллографа при исследовании следующих элементов.
Полупроводниковые диоды. Полярность включения и вид кривых на экране показаны на рис. 5, а, б. При обратном включении диода получается кривая, изображенная на рис. 5, в. Так можно определить выводы анода и катода диодов, у которых стерта маркировка.
Если вершина угла на экране скруглена или одна из его сторон много больше другой, или направление прямых сильно отличается от горизонтального и вертикального, то диод должен быть забракован.
Стабилитроны. Если напряжение стабилизации стабилитрона меньше 10 В, на горизонтальной линии появится излом (рис. 5, г). Расстояние от излома до вертикальной линии будет соответствовать напряжению стабилизации (в нашем случае 10 В).
Селеновые вентили. Если элемент исправный, то луч на экране будет вычерчивать горизонтальную линию, которая плавно переходит в вертикальную (рис. 5, д).
У неисправного элемента вертикальная часть осциллограммы будет очень короткой или с большим наклоном. Такая кривая свидетельствует о большом падении напряжения на вентиле при прохождении тока в прямом направлении. Падение напряжения на селеновых выпрямителях много больше, чем на германиевых или кремниевых.
Туннельные диоды. Способ включения показан на рис. 5, е. Характеристика исправного диода изображена на рисунке (кривая 1). Иногда, увеличивая усиление по горизонтали, удается получить картину, показанную на рисунке (кривая 2), которая представляет собой типичную характеристику туннельного диода. Перед проверкой других деталей ручку «Усиление по горизонтали» необходимо перевести в положение, найденное во время калибровки.
Управляемые вентили (тиристоры) (рис. 5, ж). Вид вольтамперной характеристики для исправного элемента (с отключенным управляющим выводом — УЭ) показан на рис. 5, ж,1. Когда управляющий электрод соединяют с зажимом 2, тиристор открывается и луч рисует на экране кривую, похожую на характеристику обычного диода, включенного в проводящем направлении (рис. 5, ж,2).
Транзисторы. Подключение их к приставке показано на рис. 5, з. Если выводы эмиттера и коллектора поменять местами, рисунок на экране не изменится (база остается не подключенной). Луч на экране прочертит горизонтальную линию, она может быть слегка изогнута. Затем присоединяют базу к зажиму 2 и получают характеристику, изображенную на рис. 5, з (1 — для транзистора типа р-п-р, 2 — для типа п-р-п). Это еще один способ определения выводов электродов неизвестных транзисторов. При переключении вывода базы на зажим 3 первая осциллограмма, изображенная на рис. 5, з, будет соответствовать транзистору п-р-п.
Если при испытаниях транзисторов на экране не появится характеристика в виде буквы L, это значит, что в цепи электродов транзистора имеется обрыв. Когда один из отрезков осциллограммы (буквы L) изогнут, это означает, что неисправен один из р-п переходов транзистора.
Изгиб вертикальной линии свидетельствует о большом сопротивлении в прямом направлении, наклон горизонтальной линии — о малом обратном сопротивлении перехода (большой обратный ток коллектора). Отклонение сторон угла от горизонтали и вертикали указывает на плохое качество переходов.
Обычно у мощных транзисторов (даже у самых лучших) всегда наблюдается большой обратный ток коллектора. Поэтому сначала надо испытать несколько исправных мощных транзисторов и затем уже по ним, как по эталонам, проверять другие. Явления, указывающие на короткое замыкание или обрыв в транзисторе, одинаковы для всех типов транзисторов.
Однопереходные транзисторы. Схема включения показана на рис. 5, к. Сначала следует провести измерение с отключенным эмиттером. На экране осциллографа должна появиться прямая линия с наклоном 30° по отношению к горизонтальной оси (рис. 5, к, 1). Затем соединяют эмиттер с зажимом 2, при этом часть прямой на экране должна изогнуться вверх (рис. 5, к, 2). Если эмиттер подключить к зажиму 3 (к базе транзистора), вертикальным станет нижний конец прямой (рис. 5, к, 3).
Резисторы (постоянные и переменные). Измеряя транспортиром угол наклона прямой на экране относительно горизонтали, можно приблизительно определить величины сопротивлений различных резисторов. Для этого следует использовать схему рис. 5, л и график, изображенный на рис. 6. Для резисторов с сопротивлением до 100 Ом луч на экране будет вычерчивать вертикальную ось, свыше 100 кОм — горизонтальную.
Эти две прямые определяют диапазон измерений осциллографа. Перед измерением резистор следует подключить к зажимам 3 и 2. Один из крайних выводов и средний вывод регулируемого резистора (потенциометра) подключают к приставке. При повороте оси исследуемого переменного резистора наклон прямой на экране должен измениться. Нечеткое изображение линии на экране указывает на загрязнение подвижного контакта резистора.
Фоторезисторы подключают к зажимам 3 и 2. Если входное отверстие фоторегулятора прикрыть, то на экране появится прямая, имеющая небольшой угол наклона. Если прибор осветить, появится вертикальная прямая. Используя график, приведенный на рис. 6, можно определить сопротивление прибора при освещении с различной интенсивностью. Так подбирают фоторезисторы с близкими характеристиками, а также калибруют фотоэкспонометры.
Рис. 6. График для определения величины сопротивления постоянных и переменных резисторов.
Конденсаторы любого типа также присоединяют к зажимам 3 и 2. Для исправных конденсаторов емкостью до 0,85 мкФ на экране появится эллипс с горизонтальной большой осью (см. рис. 5, м). При емкости, близкой к 0,85 мкФ, на экране получится круг, а при емкости, превышающей эту величину, снова эллипс, но с большой вертикальной осью. Измеряя отношения большой и малой осей эллипса, можно по графику, приведенному на рис. 7, найти приблизительную емкость конденсатора. Если большая ось эллипса наклонена, это свидетельствует о слишком большом токе утечки конденсатора.
Рис. 7. График для нахождения емкостей проверяемых конденсаторов.
Катушки, реле и трансформаторы. Выводы катушек, реле и обмоток трансформаторов подключают к зажимам 3 и 2 приставки и наблюдают эллипс на экране осциллографа. При индуктивности катушки меньше 5 Г на экране получится эллипс, большая ось которого слегка наклонена относительно вертикали, при индуктивности 5 Г на экране будет круг, а выше 5 Г — эллипс, большая ось которого немного отклонена от горизонтальной оси. Естественно, что точность таких измерений не высока, так как на вид осциллограммы влияет не только индуктивность, но и емкость обмоток. Форма осциллограммы, отличающаяся от описанной, указывает на короткое замыкание в катушке.
Имея катушки, индуктивность которых известна, измеряемую индуктивность можно определить сравнением.
Проверка электрических цепей. Так как устройство позволяет оценивать очень малые значения сопротивления между зажимами 3 и 2, его можно использовать для проверки выключателей, электроламп, предохранителей, монтажных проводов и электрических цепей.
Приставка к осциллографу для наблюдения характеристик транзисторов
(характериограф)
На рис. 8, а изображена схема приставки для наблюдения на экране осциллографа характеристик транзисторов. Переменный резистор R1 предназначен для регулировки тока базы. К экрану прикладывают лист кальки и обводят характеристику. Типичная характеристика коллекторного перехода показана на рис. 8, б. Вертикальная ось — ток коллектора, горизонтальная — напряжение коллектора. Наклон кривой определяет область насыщения. На горизонтальной части кривой выбирают рабочую точку для усилителя класса А. На рис. 8, в кроме линии горизонтальной развертки 1 изображена характеристика обратного тока коллектора при токе базы 1, равном нулю (кривая 2), а также выходные характеристики при токах базы 0,2 … 1 мА. Характеристики, полученные с помощью осциллографа, можно сравнить с приведенными в справочниках.
Рис. 8. Приставка к осциллографу для наблюдения характеристик транзисторов:
а — принципиальная электрическая схема для транзисторов р-п-р, а для п-р-п следует поменять полярность включения элементов Б и Д1; б — основная характеристика; в — семейство характеристик.
Транзисторы, предназначенные для работы в двухтактных каскадах, должны иметь близкие параметры. В нашем примере показан транзистор структуры п-р-п, включенный по схеме ОЭ. Так же можно исследовать и р-п-р транзистор, соответствующим образом подключив его к приставке (в схемах ОЭ, ОБ или ОК).
Статья составлена по публикациям В.Г. Бастанова
Автор-составитель. Патлах В.В. 1999 г. www.patlah.ru

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ