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

Рис. 11

Чтобы лучше рассмотреть их и измерить амплитуду, нажмите кнопку 13 (осциллограф будет работать с закрытым входом) и поочередно нажимайте кнопки переключателей 1 и 2 до получения достаточно большого по вертикали изображения. Так, при нажатии кнопки «0,5-50» переключателя 1 и кнопки переключателя 2 на экране удастся увидеть картину, показанную на рис. 11, г . Она свидетельствует о том, что конденсатор заряжается от каждого полупериода сетевого напряжения и в промежутках между ними успевает немного разрядиться. В итоге на нагрузке действует постоянное напряжение с пульсациями около 1,5 В.

Еще более уменьшить пульсации удастся при подключении к резистору нагрузки конденсатора емкостью 500 мкФ — теперь они составят примерно 0,3 В. А при емкости конденсатора 1000 мкФ пульсации составят 0,12 В (120 мВ). Постоянное напряжение с такими пульсациями уже можно подавать на многие электронные устройства.

Однако измеренные пульсации в данном случае справедливы для тока нагрузки около 18 мА (определяется резистором R1). При увеличении тока нагрузки возрастут и пульсации. В этом вы можете убедиться сами, подключая к выпрямителю резисторы сопротивлением 510 Ом, а затем 300 Ом и измеряя амплитуду пульсаций в каждом случае.

Значительно уменьшить пульсации переменного тока можно, питая нагрузку через параметрический стабилизатор, подключенный к выпрямителю (рис. 12, а ).

Для него понадобится стабилитрон VD5 и балластный резистор R1. Причем напряжение на нагрузке (резистор R2) будет определяться только используемым стабилитроном. К примеру, для указанного на схеме стабилитрона Д814Д оно составит 11,5…14 В (таков разброс напряжения стабилизации в зависимости от конкретно установленного экземпляра), для Д814Г — 10…12 В, для Д814В — 9…10,5 В и т. д.

Измерьте теперь амплитуду пульсаций на нагрузке — она составит около 0,02 В при емкости фильтрующего конденсатора 200 мкФ, т. е. значительно меньше даже по сравнению с пульсациями при конденсаторе фильтра 1000 мкФ! Иначе говоря, параметрический стабилизатор позволяет «сэкономить» емкость конденсатора фильтра.

А теперь вообще отключите конденсатор фильтра — на экране осциллографа, подключенного параллельно резистору нагрузки R2 появится изображение полупериодов синусоидального напряжения со срезанными вершинами (рис. 12, б ). Это результат «работы» стабилитрона. До определенного напряжения он «выключен», после чего «пробивается» — напряжение на нем остается равным напряжению стабилизации (правда, оно немного изменяется в зависимости от тока через стабилитрон).

Рис. 12

Подключив вновь конденсатор фильтра, установите параллельно резистору нагрузки еще один резистор — сопротивлением 600…800 Ом. Пульсации на выходе стабилизатора резко возрастут и станут равными пульсациям на конденсаторе фильтра. Причина в том, что ток нагрузки возрос и стабилитрон вышел из режима стабилизации, т е. практически перестал действовать.

При указанном на схеме сопротивлении балластного резистора к стабилизатору можно подключить нагрузку, потребляющую ток до 7 мА. Если же сопротивление балластного резистора уменьшить до 130 Ом, ток нагрузки может доходить до 20 мА.

А как быть, если стабильным напряжением нужно питать нагрузку со значительно большим током потребления? В этом случае достаточно подключить к стабилитрону усилитель тока — эмиттерный повторитель на мощном транзисторе VT1 (рис. 13, а). Теперь даже при подключении к выходу получившегося блока питания резистора сопротивлением 100…130 Ом, что эквивалентно нагрузке с током потребления около 1 (X) мА, пульсации возрастут лишь вдвое. Правда, напряжение на нагрузке будет несколько меньше, чем на стабилитроне — из-за падения напряжения на эмиттерном переходе транзистора (0,5…0,7 В).

При больших токах нагрузки транзистор выбирают с возможно большим коэффициентом передачи тока. Если же в наличии лишь транзистор с малым коэффициентом передачи, добавляют к нему маломощный транзистор (рис. 13, б ) — и в итоге получается составной транзистор с большим коэффициентом передачи тока. Правда, в этом случае напряжение на выходе будет уже отличаться от напряжения на стабилитроне на 1…1.4 В. В любом варианте мощный транзистор нужно укрепить на теплоотводящей пластине из дюралюминия, алюминия или меди толщиной 2…3 мм и общей площадью поверхности не менее 15 см 2(рис. 13, в ).

С собранным блоком питания проведите эксперименты, подключая к выходу нагрузки с различными токами потребления и измеряя амплитуду пульсаций. Одновременно контролируйте амплитуду пульсаций на конденсаторе фильтра.

Результаты измерений позволят еще раз оценить зависимость пульсаций от емкости фильтрующего конденсатора и тока нагрузки.

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.