По фигурам Лиссажу
Определять частоту синусоидальных колебаний с помощью установленной на осциллографе ОМЛ-2М длительности развертки вы уже умеете. А если придется работать с другим осциллографом, у которого нет калибровки длительности? Тогда нужно воспользоваться методом сравнения неизвестной частоты с известной по фигурам Лиссажу.
Но прежде чем перейти к знакомству с этим методом, соберем макет простого генератора сигналов 34, поскольку подобного измерительного прибора у вас может не оказаться. Кроме того, на макете вы познакомитесь с методикой проверки и налаживания генератора.
Схема генератора приведена на рис. 14. Нетрудно заметить, что без цепи из деталей C1, С2, R1 -R3 устройство, выполненное на транзисторах VT1, VT2,- не что иное, как двухкаскадный усилитель 3Ч с непосредственной связью между каскадами и отрицательной обратной связью по постоянному и переменному токам (через резистор R6). При подключении указанной цепи, называемой в технике мостом Вина, между выходом и входом усилителя образуется положительная обратная связь. Усилитель самовозбуждается. На коллекторной нагрузке транзистора VT2 (резистор R7) появляются колебания, частота которых зависит от емкости конденсаторов C1 и С2, а также от сопротивлений резисторов R1.1, R2 и R3, R1.2. Сдвоенным переменным резистором RI "Частота" можно плавно изменять частоту колебаний.
Форма колебаний на коллекторе транзистора VT2 может быть синусоидальной или искаженной, в виде импульсов, - все зависит от глубины положительной обратной связи. А последняя, в свою очередь, во многом определяется сопротивлением резистора R4 - в этом вы убедитесь немного позже.
Сигнал генератора поступает на выходные зажимы ХТ1, ХТ2 через переменный резистор R7 "Амплитуда" - им регулируют амплитуду колебаний, снимаемых с зажимов.
Наш генератор разработан специально для экспериментов с осциллографом ОМЛ-2М. Исходя из этого и определены его параметры. Во-первых, для получения достаточной длины развертки максимальная амплитуда сигнала составляет 2,5 В (размах колебаний 5 В). Частоту же сигнала можно регулировать примерно от 350 Гц (движки переменного резистора R1 в нижнем по схеме положении) до 2 кГц (движки - в верхнем положении). Такого диапазона вполне достаточно, чтобы не только потренироваться в определении частоты по фигурам Лиссажу, но и использовать генератор в дальнейшем для проверки усилителей 3Ч, а также для модуляции генератора РЧ (ои понадобится для проверки радиоприемника).
Несколько слов о деталях для генератора. Сдвоенный переменный резистор R1 может быть любой конструкции, но обязательно с одной осью, например, СП-III, СПЗ-4 группы А (с линейной характеристикой) или движковый СПЗ-23а. Подстроенный резистор R4 - СПЗ-1а, СПЗ-1б, переменный резистор R7 - СП-I либо движковый. Постоянные резисторы МЛТ-0,25 (можно МЛТ-0,125). Конденсаторы C1, С2 - МВМ; С3 - К50-6. Транзисторы - любые из серии КТ315 с коэффициентом передачи тока не менее 50.
Чертеж монтажной платы не приводим, поскольку он во многом зависит от габаритов используемых деталей. Его нетрудно составить самим, учитывая, что взаимное расположение деталей не имеет значения. Внешний же вид макета в случае использования переменных резисторов типа СП может быть, например, таким, как показанный на рис. 15. Напротив ручки переменного резистора R1 желательно приклеить к передней панели шкалу, на которую в дальнейшем нанесете значения частот генератора.
Для подключения генератора к выпрямителю или батарее предусмотрите отрезки многожильного монтажного провода в изоляции, на концах которых укрепите штепсели или зажимы "крокодил".
Генератор готов, можно проверять его, налаживать и градуировать шкалу.
В первую очередь следует проверить и, если нужно, установить режим работы транзистора VT2. Для этого вначале полностью вводят сопротивление резистора R4, т. е. устанавливают ею движок в крайнее правое (по схеме) положение. Положительная обратная связь будет минимальной, и усилитель не сможет самовозбудиться. Движки же резисторов R1.1 и R1.2 должны быть в крайнем верхнем (по схеме) положении - оно соответствует максимальной частоте генератора.
Далее подготовьте осциллограф к измерению постоянного напряжения. Переключатель 13 установите в положение, соответствующее открытому входу осциллографа, а переключатели 1 и 2 - в положение "2 В/дел.". Кнопкой 7 переведите генератор развертки в автоматический режим и сместите линию развертки на нижний край шкалы (рис. 16, а).
Включите питание генератора 3Ч, "земляной" щуп осциллографа подключите к зажиму ХТ2, а входным коснитесь верхнего (по схеме) вывода резистора R7 - проверьте напряжение питания. Линия развертки поднимется вверх (рис. 16, б), и вы сможете по делениям шкалы отсчитать измеряемое напряжение - около 9 В.
Затем коснитесь входным щупом осциллографа вывода коллектора транзистора VT2. Линия развертки опустится несколько ниже по сравнению с предыдущим измерением (рис. 16, в). Это объяснимо - ведь через транзистор протекает ток, и напряжение на коллекторе отличается от питающего на величину падения напряжения на резисторе R7.
По напряжению на коллекторе транзистора можно судить о режиме его работы. Если оно 6,5…7 В - все в порядке, удастся получить достаточную амплитуду сигнала генератора при хорошей линейности формы. Если же напряжение больше и близко к питающему, значит выходной транзистор открыт недостаточно, амплитуда неискаженного выходного сигнала окажется небольшой.
Попробуйте заменить эмиттерный резистор R8 переменным, сопротивлением 150 или 220 Ом. Перемещением движка резистора можете изменять напряжение на коллекторе транзистора VT2 - чем больше сопротивление резистора, тем меньше напряжение. Установите такое сопротивление, при котором будет указанное выше напряжение.
Пора "запускать" генератор. Оставив входной щуп осциллографа подключенным к коллектору транзистора VT2, плавно перемещайте движок подстроечного резистора R4 влево (по схеме). Глубина положительной обратной связи будет возрастать, и при определенном сопротивлении резистора усилитель самовозбудится. На линии развертки появятся колебания 3Ч (рис. 16, г).
Теперь можно перейти на закрытый вход (нажать кнопку 13), переместить изображение на середину экрана и установить такую чувствительность осциллографа, при которой изображение по вертикали занимает 4…6 делений. А чтобы "остановить" перемещение сигнала на экране, включите ждущий режим работы развертки (нажмите кнопку 7) и поверните в крайнее положение по часовой стрелке ручку синхронизации 8. С помощью кнопок частоты развертки 3, 4 и регулятора длины развертки 11 добейтесь устойчивого изображения нескольких синусоидальных колебаний. Рассмотрите вершины полуволн синусоиды. Они могут быть уплощены (рис. 16, д), что свидетельствует об искажении сигнала из-за большой глубины положительной обратной связи. Нужно более точно установить движок подстроечного резистора R4, чтобы форма сигнала была возможно более близкой к синусоидальной (рис. 16. е).