Осциллограф – Циклоп

Простая по конструкции и несложная в повторении радиолюбительская схема осциллографа Циклоп

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

В этой статье мы рассмотрим не сложную радиолюбительскую схему, простую по конструкции и доступную для сборки начинающему радиолюбителю – осциллограф.

Несмотря на простоту схемы это полноценный импульсный низкочастотный осциллограф, позволяющий “увидеть” процессы в аналоговых и цифровых схемах, работающих на частотах до 2 МГц. Осциллограф собран на импортной трубке 7QR20. По электрическим параметрам она близка трубкам 5ЛО38 и 6ЛО1. Это значит, что эти трубки тоже могут работать в данной схеме, но могут потребовать корректировки некоторых режимов по напряжениям и чувствительности, создание источника для третьего анода. Принципиальная схема приведена ниже. В ней шесть высоковольтных транзисторов и одна микросхема.

Рассмотри схему вертикального отклонения луча. Выходной каскад выполнен по дифференциальной схеме на транзисторах VT1, VT2. Пластины вертикального отклонения включены между коллекторами этих транзисторов. Усилитель питания от коллекторного источника напряжением +270 вольт (с выпрямителя на VD2) и эмиттерного источника  -11 вольт (с выпрямителя на VD3). Применение источника отрицательного напряжения позволяет подстройкой сопротивлений R12, R13 вывести усилительный каскад на режим нулевого потенциала входа. Именно это дает исследовать не только переменные, но и постоянный напряжения и пользоваться осциллографом при наладке цифровых схем. Регулировка положения горизонтальной линии по вертикали выполняется резистором R14, которым можно изменять балансировку выходного каскада.

Чувствительность выходного каскада с данной трубкой получается около 6 вольт и зависит как от сопротивлений R12, R13 так и от сопротивления R11. Для повышения чувствительности и входного сопротивления прибора используется операционный усилитель А1, включенный усилителем постоянного напряжения. Коэффициент усиления устанавливается при налаживании подстроечным резистором R15. Масштабирование вертикального отклонения  – при помощи входного делителя R17-R22, переключаемого S2.

Схема развертки выполнена на VT3-VT5, по хорошо опробованной схеме. Схема состоит из мультивибратора на транзисторах VT3, VT4 и генератора пилообразного напряжения на VT5 и конденсаторах С16-С20. Мультивибратор периодически заряжает выбранный S4 конденсатор, который потом плавно разряжается через источник тока на VT6. Частота развертки зависит от емкости конденсатора (выбранного S4) и тока разрядки (устанавливается резистором R34). Резистор R34  служит для плавной установки частоты, а S4 для ступенчатой.  Напряжение синхронизации поступает на вход мультивибратора с выхода ОУ через цепь С9-R23-C10-R24. Резистор R23 – регулятор уровня синхронизации.

Обычно, в схемах импульсных осциллографов выходной каскад канала горизонтального отклонения выполнен по схеме аналогичной вертикальному каналу, то есть, по схеме усилителя с нулевым потенциалом на входе. Но это имеет смысл только в том случае, если канал горизонтального отклонения имеет выход (выход “Х”). В данной схеме такой выход не предусмотрен, поэтому пилообразное напряжение подается прямо с выхода генератора развертки на горизонтально отклоняющие пластины трубки. В простейшем случае, можно горизонтальные пластины просто включить между эмиттером VT4 и общим минусом питания. Размах пилообразного напряжения составляет около 200 вольт, чего более чем достаточно для отклонения луча на всю ширину экрана. Но здесь возникает трудность с тем, как сделать регулировку положения осциллограммы по горизонтали и с тем, что в таком режиме возникает размытость горизонтальной линии. Поэтому на горизонтальные пластины поданы исходные потенциалы при помощи резистора R1 (который служит регулятором положения по горизонтали) и с второго анода трубки (через R3).  В результате нулевые потенциалы на всех пластинах отклонения стали близки к величине напряжения на втором аноде, относительно катода (устанавливаемым резистором R4), что позволило получить хорошую фокусировку линии и отсутствие размытостей на краях экрана, а также искажений. Но эти меры привели к тому, что горизонтальные пластины оказались под постоянным напряжением, отличным от постоянной составляющей пилообразного напряжения. Поэтому пилообразное напряжение на трубку подается через разделительный конденсатор C15, а эмиттерный повторитель VT5 исключает воздействие параметров нагрузки на линейность пилообразного напряжения. Кроме того, появилась возможность ввести подстроечный резистор R32, при помощи которого можно установить длину горизонтальной линии так, чтобы она была точно по ширине экрана (или с небольшим запасом по краям).

Источник питания выполнен на двух низкочастотных силовых трансформаторах. Второй трансформатор введен для получения двухполярного напряжения ±11 вольт, и для того чтобы не переделывать первый трансформатор.

Резистор R5 регулирует фокусировку, а R8 – яркость свечения. Для гашения обратного хода лучей на модулятор поступают импульсы со схемы развертки (с выхода мультивибратора через С4).

Детали. Все транзисторы можно заменить на КТ604 или КТ969. Операционный усилитель любой общего применения. Конденсаторы, напряжение которых не указано должны быть на напряжение не менее 100 вольт. Переменные резисторы, работающие в высоковольтных цепях, желательно использовать СП-1 мощностью 1 или 2 ватта.

Осциллограф собран в самодельном металлическом корпусе, размер которого прежде всего зависит от размера трубки. Детали горизонтального и вертикального отклонения собраны на двух печатных платах:

Все остальные детали – объемным способом. Перед налаживанием установите все переменные резисторы в среднее положение. При отсутствии входного напряжения  и в среднем положении R14, напряжение на коллекторах VT1, VT2 должны быть одинаковы(около 120-150 вольт). Режим выходного каскада на VT1 и VT2 устанавливают подстроечными резисторами R12, R13. Коэффициент усиления А1 устанавливается R15, и если необходимо, подбором сопротивлений R18-R22. Небольшой подстройкой R4 нужно добиться отсутствия размытости линии на краях экрана. Напряжение на R4 должно быть примерно таким, как напряжение на коллекторах VT1, VT2 когда на их базах присутствуют нулевые напряжения (нуль на базе VT1 будет при отсутствии входного сигнала, а на базе VT2 – предварительно установить R14). Налаживание генератора развертки не требуется, за исключением подстройки длины горизонтальной развертки резистором R32 и, если необходимо, подбора емкостей С16-С20.

Точность и достоверность осциллографа можно существенно повысить если использовать стабилизаторы в схеме источника питания и точно установить параметры входного делителя R17-R22 и частоты развертки С16-С20.