Б. Иванов - Осциллограф-ваш помощник (как работать с осциллографом)

Кроме того, дифференцирование позволяет «укоротить» импульс по времени — ведь длительность импульса измеряют по уровню 0,5 его амплитуды, а на этом уровне ширина импульса плавно изменяется при повороте ручки переменного резистора.

Дифференцирующие свойства цепи зависят от частоты повторения импульсов. Достаточно переставить переключатель диапазона генератора в положение «2 кГц» — и скос вершины практически пропадает. Импульсы, следующие с такой частотой, наша дифференцирующая цепочка пропускает практически без искажений. Чтобы получить тот же эффект, что и в предыдущем случае, емкость конденсатора должна быть уменьшена до 0,01 мкФ.

А теперь поменяйте детали местами (рис. 65) — получится интегрирующая цепочка. Поставьте движок переменного резистора в крайнее левое по схеме положение, т. е. выведите сопротивление резистора. Изображение сигнала останется практически таким же, что и на выходе генератора до подключения цепочки. Правда, спад импульсов станет слегка изогнутым — результат разрядки конденсатора, успевающего зарядиться во время импульса.

Рис. 65

Начинайте плавно перемещать движок резистора вправо по схеме, т. е. вводить сопротивление резистора. Сразу же фронт импульса и спад начнут скругляться (рис. 66. а ), амплитуда сигнала падать. При максимальном сопротивлении резистора наблюдаемый сигнал станет походить на пилообразный (рис. 66, б ).

Рис. 66

В чем суть интегрирования? С момента появления фронта импульса конденсатор начинает заряжаться, а по окончании импульса — разряжаться. Если сопротивление резистора или емкость конденсатора малы, конденсатор успевает зарядиться до амплитудного значения сигнала и тогда «заваливается» лишь фронт и часть вершины импульса (рис. 66, а ). В этом случае можно сказать, что постоянная времени интегрирующей цепи (произведение емкости на сопротивление) меньше длительности импульса. Если же постоянная времени соизмерима или превышает длительность импульса, конденсатор не успевает зарядиться полностью во время импульса и тогда амплитуда сигнала на нем падает (рис. 66, б ).

Конечно, характер интегрирования зависит не только от длительности импульсов, но и частоты их повторения.

Чтобы убедиться в сказанном, вновь выведите сопротивление резистора, установите на генераторе диапазон «2 кГц» и соответственно измените длительность развертки осциллографа. На экране предстанет картина уже проинтегрированных импульсов (рис. 66, в ). Это результат «взаимодействия» сопротивления эмиттерного повторителя и емкости конденсатора. Введите хотя бы небольшое сопротивление переменным резистором — и вы увидите на экране осциллографа сигнал треугольной формы (рис. 66, г ). Амплитуда его мала, поэтому придется увеличить чувствительность осциллографа. Не правда ли, отчетливо видна линейность процесса зарядки и разрядки конденсатора?

В этом примере постоянная времени интегрирующей цепи намного превышает длительность импульса, поэтому конденсатор успевает заряжаться лишь до весьма малого напряжения.

Пришло время поговорить о практическом использовании прямоугольных импульсов, например, для оценки работы усилителя звуковой частоты. Правда, подобный способ пригоден для своеобразного экспресс-анализа и не дает всеобъемлющей картины амплитудно-частотной характеристики усилителя. Но он позволяет объективно оценивать способность усилителя пропускать сигналы тех или иных частот, устойчивость к самовозбуждению, а также правильность выбора деталей междукаскадных связей.

Принцип проверки прост: на вход усилителя подают сначала прямоугольные импульсы с частотой следования 50 Гц, а затем — 2000 Гц, а на эквиваленте нагрузки наблюдают форму выходного сигнала. По искажениям фронта, вершины или спада судят о характеристике усилителя и его устойчивости работы.

Для примера можете исследовать усилитель 3Ч с темброблоком (либо другой широкополосный усилитель). Его соединяют с генератором и осциллографом в соответствии с рис. 67.

Переключатель диапазонов генератора устанавливают в положение «50 Гц», а выходной сигнал таким, чтобы при максимальном усилении усилителя и примерно средних положениях ручек регуляторов тембра амплитуда сигнала на эквиваленте нагрузки соответствовала номинальной выходной мощности, например, 1,4 В (для мощности 0,2 Вт при сопротивлении нагрузки 10 Ом).

Картина на экране осциллографа, подключенного к эквиваленту нагрузки, может соответствовать показанной на рис. 68, а , что будет свидетельствовать о недостаточной емкости разделительных конденсаторов между усилительными каскадами или конденсатора на выходе усилителя, если через него подключена нагрузка.

Чтобы убедиться, скажем, в последнем предположении, достаточно перенести входной щуп осциллографа непосредственно на выход усилителя — до разделительного конденсатора. Если скос вершины уменьшится (рис. 68, б ), значит вывод верен и для лучшего воспроизведения нижних частот емкость конденсатора следует увеличить.

Аналогично просматривают изображения импульсов до и после разделительных конденсаторов между каскадами усилителя и обнаруживают тот, емкость которого недостаточна.

Если усилитель вообще плохо пропускает низшие частоты, могут наблюдаться на экране осциллографа узкие пики на месте фронта и спада импульсов, как это было при сильном дифференцировании.

Но более полная картина состояния усилителя получается при подаче на его вход импульсов частотой 2000 Гц. Считается, что фронт и спад отражают прохождение высших частот звукового диапазона, а вершина— низших.

Если в усилителе все в порядке и он равномерно пропускает сигнал в широкой полосе частот, то выходной импульс (сигнал на эквиваленте нагрузки) будет соответствовать по форме входному (рис. 69, а ). В случае «завала» фронта и спада (рис. 69, б ) можно считать, что на высших частотах уменьшилось усиление.

Еще большее снижение усиления на этих частотах зафиксирует изображение, приведенное на рис. 69, в .

Возможны и многие другие варианты: падение усиления на низших частотах (рис. 69, г ), некоторое повышение усиления на низших частотах (рис. 69, д ), падение усиления на низших и средних (провал в вершине) частотах (рис 69, е ), мала постоянная времени межкаскадных связей (рис. 69, ж) — обычно мала емкость переходных конденсаторов, подъем усиления на низших (рис. 69, з ) или высших (рис. 69, и ) частотах, снижение усиления в каком-то узком диапазоне (рис. 69, к ).