Осциллограф для начинающих, эксперименты с усилительным каскадом

Ну что же, теперь после того как мы разобрались с органами управления осциллографа С1-65 (Что такое осциллограф и как им пользоваться), посмотрели как выглядят наводки переменного тока в вашем теле и прямоугольные импульсы калибратора («РК-08-2016»), можно переходить к практическим измерениям.

Подготовка и теория

Но, прежде всего для осциллографа нужны щупы. Хорошо, если ваш прибор уже с щупами, а если нет, - их нужно сделать. Щупы подключаются с помощью коаксиального разъема СР-50-74П.

Если такого разъема нет, можно взять обычный кабель типа РК-75 (для телеантенн) и разделать его оба конца. Затем, нужно подобрать гвоздик (или проволочку) такой толщины чтобы он плотно вставлялся в центральное отверстие входного разъема (Y) и припаять к шляпке этого гвоздика проводник центральной жилы кабеля. Экранированную оплетку примотать к клемме заземления («корпуса») возле этого разъема. На втором конце можно припаять «крокодилы» или просто их облудить и подключать пайкой.

Начнем с измерения постоянного напряжения. Включите осциллограф, переключатель входа (смотри рисунок в «РК08-2016, на стр. 44) переключите в положение «импульсный» (крайне левое положение), переключатель развертки установите на «х1», а ручку «время/деление» так, чтобы на экране была линия, а не бегущая точка (например, на «0,5mS»).

Ручкой «Баланс» поставьте линию на нулевую (среднюю) линию экрана, а переключатель «V/деление» в зависимости от того, какие напряжения вы планируете измерять (например, на «2V/дел.»).

Диаграмма 1

Рис. 1. Диаграмма 1.

Диаграмма 2

Рис. 2. Диаграмма 2.

Подключите к щупам осциллографа выход лабораторного источника питания (или другого источника постоянного напряжения), сначала, минусом к оплетке кабеля, а плюсом к центральной жиле. Линия отклонится вверх, например, если напряжение 5V, а масштаб выбран 2V/дел., то линия отклонится на 2,5 деления вверх, как показано на рисунке 1 (то есть, 2,5х2V=5V).

Если напряжение будет отрицательным (минус на центральную жилу, а плюс на оплетку), линия отклонится вниз от нулевой отметки (рис. 2). Конечно, пользоваться осциллографом как вольтметром постоянного тока, мягко говоря, нерационально. Цифровой мультиметр для этого более подходит (и компактней, и показания считывают точнее).

Схема подключения

Достоинства осциллографа проявляются при анализе переменного или импульсного напряжений, а так же, переменных с постоянной составляющей. На рисунке 3 показана схема простого усилительного каскада на транзисторе с общим эмиттером.

Предположим усилитель находится в состоянии покоя (на его вход сигнал не поступает). Тогда на коллекторе транзистора будет некоторое постоянное напряжение, допустим, 2V. Осциллограф, включенный между общим минусом и коллектором данного транзистора покажет постоянное напряжение 2V (рис.4). Но если, на вход усилителя подать синусоидальный сигнал, то он, усилившись, будет тоже присутствовать на коллекторе.

На рисунке 5 показано как это будет выглядеть на экране осциллографа. Здесь, величина «а», - это величина постоянной составляющей, а величина «Ь» - переменная составляющая.

В реальном случае, «змейку-синусоиду» можно с первого раза и не увидеть, - на экране может быть видна смещенная (на величину постоянной составляющей) размытая широкая линия, состоящая из пестрящих черточек или нескольких бегущих синусоид, наложенных друг на друга (рис. 6). В таком случае нужно отрегулировать развертку ручками «время/деление» и «уровень», так чтобы появилась неподвижная четкая синусоида.

Схема подключения кабеля

Рис. 3. Схема подключения кабеля.

На коллекторе транзистора нашего усилительного каскада (рис. 3) переменная составляющая значительно меньше постоянной. Поэтому, просматривая на экране осциллографа одновременно и переменную и постоянную составляющие (рис. 5) амплитуда переменной получается меньше клетки, и её очень трудно определить.

Диаграмма 4

Рис. 4. Диаграмма 4.

Диаграмма 5

Рис. 5. Диаграмма 5.

Диаграмма 6

Рис. 6. Диаграмма 6.

Диаграмма 7

Рис. 7. Диаграмма 7.

Диаграмма 8

Рис. 8. Диаграмма 8.

Диаграмма 9

Рис. 9. Диаграмма 9.

Чтобы лучше рассмотреть переменную составляющую нужно переключить вход осциллографа на переменный ток (рычажок - в крайне правое положение). Теперь на входе осциллографа подключится конденсатор, который не пропустит постоянный ток. Наша синусоида опустится в центр экрана (рис. 7). Если при этом сорвется синхронизация, - покрутите ручку «уровень».

Переключателем «V/деление» можно растянуть синусоиду вверх так, чтобы она занимала несколько клеток по вертикали. Предположим, при масштабе 0,2V/деление, синусоида по вертикали заняла четыре клетки (рисунок 8.).

Теперь можно вычислить размах: 0,2V х 4 = 0,8V, а вот амплитуда колебаний будет в два раза меньше, то есть, только высота отрицательной или положительной полуволны: 0,2V х 2 = 0,4V. Чтобы узнать эффективное значение (которое показывает вольтметр переменного тока), нужно амплитуду умножить на V2.

Теперь нужно узнать период колебаний. Растяните синусоиду по горизонтали переключателем «время / деление», так чтобы на был виден один целый период (рис. 9). Допустим, при «0,1 mS / деление» целый период занял десять клеточек по горизонтали. Теперь находим период: 0,1 mS х10 = 1mS. Таким образом, размах колебаний 0,8V, амплитуда 0,4V, а период 1mS.

Литература: 1. РК-09-2007.

0 56 Для начинающих
осциллограф начинающим
cashback