Ремонт и доработка вспомогательного устройства для осциллографов (генератора) типа Л31 с двумя проблемами. Первая неисправность – светящаяся полоса индикаторной лампы «отрывается» от начала шкалы, и генератор неверно показывает частоту. Проверка ESR метром выявила два неисправных электролитических конденсатора C5 и C6 20мкФ 100 В, в удвоителе напряжения для питания линейного индикатора тлеющего разряда H1 ИН13. Конденсаторы заменены на 22 мкФ 160 В. После замены частота стала отображаться правильно, настраивать не пришлось.
Проверил остальные электролитические конденсаторы и К10-7В «красные флажки». С измененными параметрами заменил. После замены проверил все параметры, они соответствуют заявленным производителем.
Раз уже прибор разобран то заодно было решено заменить все три штатных штепсельных гнезда. Такие же гнёзда устанавливались в осциллографах Н313 и Н3015. Они неудобны в использовании и найти к ним штеккер практически не возможно. Обычный штеккер BNC с наружным диаметром 9.5 мм не подходит к штатному гнезду 6.5 мм. Поэтому меняю их на более удобные и распространенные гнезда под гайку и под пайку BNC В-235.
Заменить гнезда достаточно просто. Для этого снимаю четыре ручки регулировки, а затем фальш-панель.
В панели рассверливаю отверстия до диаметра 11,5 мм. Отверстия в фальш-панели рассверливать не нужно. Устанавливаю фальш-панель затем гнездами скручиваю ее с панелью. Припаиваю провода и собираю генератор в обратном порядке. Вместо трех клемм с лепестками под пайку установил самодельную пластину с тремя отверстиями, но ее можно не устанавливать.
В итоге можно сказать внешний вид прибора не изменился, установленные гнезда шире, но не закрывают надписи на лицевой панели. В отличие от штатных, штекер из гнезда не выпадает, пользоваться намного удобнее.
Описание генератора Л31.
Устройство вспомогательное для осциллографов (генератор) типа Л31 имеет широкие функциональные возможности: формирует сигналы прямоугольной, треугольной и синусоидальной форм, обеспечивает внутреннюю и внешнюю модуляцию и девиацию частоты. Совместно с осциллографами радиолюбителей (H313, H3015) генератор может быть использован для настройки и проверки радиоприемников, телевизионных приемников моно и стереофонических усилителей, электромузыкальных инструментов, дискретных и вычислительных устройств, в частности:
сигнал прямоугольной формы служит для настройки различного рода счетных, импульсных и логических устройств, измерения динамических и переходных характеристик различных радио устройств, блоков цветности цветных телевизоров, электронных часов, электронных игрушек;
сигнал треугольной формы служит для проверки линейности генераторов пилообразного напряжения, калибровки реле времени и пороговых устройств; амплитудная модуляция используется при настройке смесителей, усилителей промежуточной частоты и амплитудных детекторов, частотная модуляция используется при настройке усилителей промежуточной частоты и частотных детекторов;
режим девиации частоты используется при настройке, снятии и формировании амплитудно-частотных характеристик;
сигнал синусоидальной формы служит для проверки нелинейных искажений, настройки и снятия характеристик различных радио устройств в широкой полосе частот.
Технические данные.
Генератор обеспечивает генерацию сигналов в диапазоне частот от 20 Гц до 10 МГц.
Диапазон частот перекрывается поддиапазонами.
Число поддиапазонов – 6, их номинальные граничные частоты следующие: 0,02 – 0,2 кГц, 0,2 – 2 кГц, 2 – 20 кГц, 20 – 200 кГц, 200 – 2000 кГц, 1000 – 10000 кГц.
Предел допускаемой основной погрешности установки частоты генератора должен быть ± 10% от верхнего значения диапазона частот.
Генератор обеспечивает следующий размах выходного сигнала на гнезде «10V»:
а) треугольного сигнала – 10 В,
6) прямоугольного сигнала – 7,0 В,
в) синусоидального сигнала – 4,5 В.
С плавной регулировкой при выходном сопротивлении 500 Ом.
На гнезде «1V»:
а) треугольного сигнала – 1 В,
6) прямоугольного сигнала – 0,7 В,
в) синусоидального сигнала – 0,45 В.
С плавной регулировкой при выходном сопротивлении 50 Ом:
г) неравномерность амплитудно-частотной характеристики не должна превышать ± 3 dБ.
Допускаемая погрешность ослабления аттенюатора в положениях «1»…«1000» переключателя ДЕЛИТЕЛЬ не более ± 10% от выходного напряжения 0,45 В.
Коэффициент нелинейных искажений выходного сигнала синусоидальной формы не более 5% при работе на линейную нагрузку.
На частотах свыше 20 кГц коэффициент нелинейных искажений не нормируется.
Выброс на вершине прямоугольного сигнала не более 30% от амплитуды сигнала.
Амплитудная модуляция сигнала осуществляется частотой:
(1000 ±300) Гц пои модуляции от внутреннего источника модуляции;
(20-10000) Гц – при модуляции от внешнего источника.
Наибольшее допустимое значение частоты модуляции сигнала по отношению к несущей частоте не более 0,02 ƒн, где ƒн – несущая частота.
Синусоидальный сигнал при модуляции от внешнего источника модуляции подается на гнездо «N5 Vmax».
Коэффициент амплитудной модуляции плавно регулируется в пределах от 0 до 30%. При этом среднее значение напряжения несущей частоты – не менее 0,3 В.
Генератор обеспечивает перекрытие любого поддиапазона частот в режиме девиации частоты.
Мощность, потребляемая генератором от сети переменного тока, не более 18 Вт.
Генератор допускает продолжительность непрерывной работы не более 8 ч.
Время перерыва до повторного включения не менее 2 ч.
Время установления рабочего режима генератора – не более 30 мин.
Масса генератора – не более 2,5 кг.
Габаритные размеры – не более 271х86х290 мм.
Предел допускаемой дополнительной погрешности установки частоты при изменении:
напряжения питающей сети на ±22 В не более + 3%;
температуры на каждые 10 °C не более предела допускаемой основной погрешности.
Требования по технике безопасности.
В связи с наличием внутри генератора опасного для жизни переменного напряжения 220 В категорически запрещается работа с генератором при отсутствии на нем защитной крышки и заземления корпуса.
Вскрытие генератора производите только при отключенном питании.
Регулировку генератора производите с особой осторожностью, не касаясь токоведущих проводников. При регулировке необходимо использовать инструмент с надежно изолированными ручками.
Устройство изделия.
Структурная схема генератора приведена на рис. 1
Рис. 1.
1 – устройство управления; 2 – устройство индикации; 3 – задающий генератор; 4 – внутренний генератор синусоидальных сигналов фиксированной частоты (ГФЧ); 5 – формирователь прямоугольного сигнала; 6 – формирователь синусоидального сигнала; 7 – модулятор; 8 – блок питания; 9 – выходное согласующее устройство.
Устройство управления выполнено на дифференциальном каскаде и осуществляет ввод сигналов управления частотой вручную и с помощью внешних сигналов для задающего генератора сигналов и устройства индикация.
Задающий генератор состоит из 2 генераторов тока, выполненных на транзисторах различной проводимости перезаряжающих емкость, на которой формируется сигнал треугольной формы, истокового повторителя, триггерного устройства, формирователя сигналов прямоугольной формы, ключей, управляющих переключением генераторов тока.
Формирование синусоидального сигнала производится на диодах. Индикация устанавливаемой частоты и ее девиации осуществляется на одном линейном газоразрядном индикаторе, который управляется с помощью генератора тока.
Модулятор – балансного типа, обеспечивает широкий диапазон модуляции сигналов с малыми искажениями.
Модуляция может осуществляться как от внутреннего генератора синусоидального сигнала, так и от внешнего генератора сигналов произвольной формы.
Внутренний генератор синусоидальных сигналов выполнен на двойном Т-образном мосте.
В генераторе имеется переключатель выбора формы сигнала.
Согласующее устройство выполнено на эмиттерном повторителе с транзисторами различной проводимости, благодаря чему обеспечивается нормальный режим работы генератора на низкоомную нагрузку.
Блок питания обеспечивает генератор:
постоянным стабилизированным напряжением +9,5 В, при токе нагрузки 300 мА и напряжении пульсация 10 мВ;
постоянным стабилизированным напряжением -9,5 В, при токе нагрузки 300 мА и напряжении пульсации 10 мВ;
выпрямленным напряжением +160 В при токе нагрузки 20 мА и напряжении пульсаций 2 В.
Схема электрическая принципиальная генератора.
Органы управления.
Органы управления расположены на лицевой панели и предназначены:
СЕТЬ – для включения и выключения генератора.
УРОВЕНЬ – для плавной регулировки уровня выходного напряжения.
ДЕВИАЦИЯ – для регулировки диапазона девиаций частот.
МОДУЛЯЦИЯ – для установки коэффициента модуляции.
ЧАСТОТА – для установки частоты выходного сигнала.
Кнопки «1», «10», «100», «1000», «0,5», объединенные надписью ДЕЛИТЕЛЬ, – для ослабления выходного сигнала.
Кнопки с изображением прямоугольных, треугольных и синусоидальных импульсов объединенные надписью РОД РАБОТ, – для выбора формы выходного сигнала.
Кнопка «ГФЧ» – для внешней и внутренней модуляции (нажатая кнопка соответствует внутренней модуляции). При девиации кнопка должна быть отпущена.
Кнопка «ЧМ.АМ» – для выбора режима амплитудной модуляции и девиации.
Кнопки «0,01», «0,1», «1», «10», «100», «МГц», объединенные надписью МНОЖИТЕЛЬ – для выбора поддиапазона;
Гнездо «10V 500Ω» – для выхода сигналов с размахом;
а) треугольного сигнала – 10 В,
б) прямоугольного сигнала – 7,5 В,
в) синусоидального сигнала – 4,5 В.
с плавной регулировкой при выходном сопротивлении 500 Ом.
Гнездо «1V 50Ω» – для выхода сигнала со ступенчатым делением от 1 В до 500 мкВ.
Гнездо «N5 Vmax» – для подключения сигнала при внешней модуляции и пилообразного напряжения для девиации частоты с размахом не более 5 В.
Подготовка к работе.
Проверьте наличие вставки плавкой в генераторе.
Установите кнопку СЕТЬ в положение отпущено.
Установите органы управления в положения:
ДЕВИАЦИЯ – крайнее левое;
МОДУЛЯЦИЯ – крайнее левое;
ЧАСТОТА – крайнее левое;
УРОВЕНЬ – крайнее правое.
Нажмите кнопки «1» переключателя ДЕЛИТЕЛЬ, «~» переключателя РОД РАБОТ и «1» переключателя МНОЖИТЕЛЬ.
Подключите к сети шнур питания генератора.
Нажмите кнопку СЕТЬ.
Вращая ручку ЧАСТОТА по часовой стрелке, установите значение частоты генерируемых колебаний, которое отсчитывается по шкале генератора с помощью светящегося столба индикатор ной лампы.
По истечении 30 мин устанавливается рабочий режим, генератор готов к работе.
Порядок работы.
Работа с генератором включает, в основном, следующие операции:
выбор формы выходного сигнала;установка частоты;установка величины выходного сигнала;установка диапазона девиации частоты;установка глубины модуляции,
Для выбора формы выходного сигнала нажмите соответствующую кнопку переключателя РОД РАБОТ.
Нужное значение частоты генератора установите с помощью переключателя МНОЖИТЕЛЬ и ручки ЧАСТОТА.
Установите необходимый уровень выходного сигнала с помощью переключателя ДЕЛИТЕЛЬ.
Для установления режима девиации частоты необходимо подать с осциллографа на вход генератора напряжение пилообразной формы амплитудой от 2 до 5 В и частотой 5 Гц на диапазоне частот 20 – 200 Гц и 50 Гц – на остальных диапазонах. Необходимый диапазон частот установите с помощью переключателя МНОЖИТЕЛЬ, при этом кнопки «ГФЧ» и «ЧМ.АМ» переключателя РОД РАБОТ отпущены.
Необходимый диапазон девиации частоты устанавливается ручками ДЕВИАЦИЯ и ЧАСТОТА по индикатору.
Амплитудная модуляция возможна в режимах «внутренняя модуляция» и «внешняя модуляция». Выбор режима модуляция осуществляется кнопкой «ГФЧ»:
при нажатой кнопке – внутренняя модуляция;
при отпущенной кнопке – внешняя модуляция.
Выбор вида модуляции осуществляется кнопкой «ЧМ. АМ» переключателя РОД РАБОТ: при амплитудной модуляции кнопка нажата, при частотной – отпущена. Коэффициент модуляции при амплитудной модуляции устанавливается ручкой МОДУЛЯЦИЯ по экрану осциллографа, а девиация частоты при частотной модуляции – ручкой ДЕВИАЦИЯ по индикатору.
Примечания:
Частота модулирующего сигнала при внутренней модуляции – 1000 Гц.
Частотная модуляция осуществляется на несущей частоте от 1 до 10 МГц, а амплитудная. модуляция – на несущей частоте от 100 кГц до 10 МГц.
При внешней модуляции модулирующий сигнал подается на входной разъем.
Снятие амплитудно-частотных характеристик.
Для определения верхней границы полосы пропускания усилителя низкой частоты подключите выход пилообразного напряжения осциллографа к входу генератора, включите длительность развертки 2 мс/дел.
На генераторе установите диапазон девиации от 2 до 20 кГц, для чего нажмите кнопку “1” переключателя МНОЖИТЕЛЬ, ручками ЧАСТОТА и ДЕВИАЦИЯ установите диапазон девиации на всю шкалу индикатора.
Установите с помощью делителя выходное напряжение генератора соответственно чувствительности усилителя и подайте сигнал с генератора на вход усилителя, с выхода усилителя подайте сигнал на вход осциллографа (синхронизация осциллографа должна быть от сети), на экране осциллографа должна появиться частотная характеристика усилителя на верхних частотах (рис. 2).
Из рис. 2 видно, что полоса пропускания данного усилителя – до 10 кГц.
Осциллограмма определения частотных характеристик усилителя на верхних частотах рис. 2.
Величина затухания (Кз) определяется по формуле: Кз=U1/U2.
где U1 – напряжение в полосе пропускания;
U2 – напряжение в полосе затухания.
Аналогично определяется нижняя граница полосы пропускания усилителя низкой частоты (УНЧ).
При настройке фильтров усилителя промежуточной частоты (УПЧ) на генераторе включите поддиапазон 200 – 2000 кГц, установите диапазон девиации от 430 до 500 Гц.
Выход генератора присоедините к фильтру через емкость 10 – 30 пФ, при этом на экране осциллографа появится частотная характеристика УПЧ (рис. 3).
Осциллограмма определения избирательности фильтров изображена на рис. 3.
Избирательность фильтра (К) определяется по формуле: К = 20lg U1/U2.
Необходимо иметь в виду, что диапазон девиации, установленный по индикатору генератора, на экране осциллографа изображается на всей длине развертки, поэтому частота для любой точки развертки определяется по формуле: ƒn = (ƒmax – ƒmin/10)n+ƒmin.
Где ƒn – частота в точке n;
n – произвольно выбранное количество вертикальных делений шкалы осциллографа;
ƒmax – верхняя граница девиации частоты по индикатору;
ƒmin – нижняя граница девиации частоты по индикатору;
10 – количество вертикальных делений шкалы осциллографа.
Проверка детекторов сигналов с амплитудной модуляцией.
На выходе генератора установите частоту 465 кГц. Включите амплитудную модуляцию кнопкой «ЧМ.АМ». Включите внутреннюю модуляцию генератора кнопкой «ГФЧ», установите глубину модуляции 30% по экрану осциллографа (рис. 4).
Осциллограмма определения глубины амплитудной модуляции изображена на рис. 4.
Umax – максимальная амплитуда несущей;
Umin – минимальная амплитуда несущей;
Uн – среднее значение несущей.
Коэффициент модуляции (m) определяется в процентах по формуле: m = Umax – Umin / Umax + Umin · 100.
Установите необходимый уровень выходного сигнала генератора я через емкость 40 – 60 пФ подайте его на вход детектора, на выходе детектора должен быть отфильтрованный от высокочастотной (ВЧ) составляющей неискаженный низкочастотный сигнал.
Определение переходных характеристик.
При подаче на вход усилителя сигнала прямоугольной формы на выходе усилителя возникают искажения из-за ограниченной скорости нарастания сигнала, выброса на вершине и затухания колебательного процесса (рис.5).
Осциллограмма определения переходных характеристик усилительных устройств рис. 5.
τн – время нарастания переходной характеристики;
hu – амплитуда импульса;
hb – амплитуда выброса.
Величина выброса (δв) в процентах определяется по формуле: δв = hb / hu · 100.
Проверка нелинейности разверток осциллографов треугольным сигналом.
На вход осциллографа необходимо подать треугольный сигнал такой частоты, чтобы на экране осциллографа поместился 1 период (рис. 6).
Осциллограмма определения нелинейности разверток осциллографов изображена на рис. 6.
Нелинейность развертки (Кн) определяется по формуле: Кн = l1\l2 · 100.
Где l1 – длина проекции левой стороны сигнала треугольной формы, мм;
l2 – длина проекции правой стороны сигнала треугольной формы, мм.
Возможные неисправности и методы их устранения.
Перечень возможных неисправностей, их вероятные причины, методы наиболее быстрого и простого устранения приведены в таблице.
| Наименование неисправности, внешнее проявление и дополнительные признаки. | Вероятная причина. | Метод устранения. |
| На выходе генератора имеется сигнал, а индикатор не светится. | Вышла из строя индикаторная лампа. | Заменить лампу. |
| Нет девиации частоты. | Неисправен усилитель сигнала девиаций. Неисправен формирователь амплитудных значений сигнала девиации. | Заменить неисправный элемент. |
| Светящийся столбик индикаторной лампы «отрывается» от начала шкалы. | Неисправен формирователь напряжения девиации частоты. | Заменить неисправный элемент. |
После замены элементов при устранении неисправностей, а также после длительной эксплуатации генератор требует регулировки и калибровки.
Перед началом регулировки необходимо установить все потенциометры в среднее положение, проверить стабильность напряжения питания генератора и пульсации. Для источников питания плюс 9,5 В и минус 9,5 В допустимо отклонение напряжения на ±10% от номинального значения. Стабильность должна быть не менее ±3% при изменении напряжения питания сети на: ±10% при номинальной нагрузке. Отклонение напряжения плюс 160 В не должно превышать ±12 В при номинальном значении напряжения питания.