Осциллограф - ваш помощник (приставки к осциллографу)

«Здоровье» деталей — на экране осциллографа

Как вы, наверное, догадались по прочтении заголовка, разговор пойдет о проверке радиодеталей с помощью осциллографа. Хотя существует немало способов проверки диодов, транзисторов, резисторов, конденсаторов и других радиокомпонентов приборами со стрелочными индикаторами, вряд ли они заменят визуальный контроль, при котором бывают заметны дефекты, почти не обнаруживаемые другими приборами.

Итак, поговорим о «просмотре» параметров радиодеталей на экране «нашего осциллографа. Нетрудно догадаться, что просто подключить выводы какой-то детали к входным щупам и наблюдать изображение на экране осциллографа бесполезно. Нужна приставка, способная обеспечить рабочий режим для проверки деталей. Такую приставку придется изготовить самим.

Схема приставки приведена на рис. 1.

В ней использован готовый трансформатор питания Т1 — унифицированный трансформатор кадровой развертки телевизоров ТВК-110ЛМ, который нетрудно приобрести в магазинах радиотоваров или заказать через базу Роспосылторга. У этого трансформатора вторичная обмотка выполнена с отводом почти от середины. Часть напряжения, снимаемого с нижней, по схеме, половины обмотки (между выводами 3 и 4–5), будем использовать чаще, чем все напряжение обмотки. Поэтому и поставлен переключатель SA1, с помощью которого на измерительную часть приставки подается переменное напряжение либо 14 В, либо 27 В.

Совсем не обязательно использовать указанный трансформатор со сравнительно высоким напряжением на вторичной обмотке. Вполне подойдет трансформатор с напряжением 6…8 В, чтобы не перегружать некоторые проверяемые полупроводниковые приборы (в частности, транзисторы, у которых допустимое напряжение между коллектором и эмиттером или базой и эмиттером не превышает десятка вольт), а вот дополнительная обмотка может быть рассчитана даже на большее напряжение — она используется при проверке «высоковольтных» стабилитронов и тринисторов.

С подвижного контакта переключателя SA1 сигнал поступает на гнездо XS1, а с него — на входной щуп осциллографа. «Земляной» щуп осциллографа, подключаемый к гнезду XS2, оказывается соединенным с входным щупом через резистор R3. Поскольку нижний, по схеме, вывод этого резистора не подключен к цепи нижнего вывода вторичной обмотки трансформатора, падения напряжения на резисторе не будет, а значит, не будет и сигнала на входе Y осциллографа.

Другое дело с входом X — его проводник, соединенный с гнездом XS6, оказывается подключенным к выводу 3 вторичной обмотки трансформатора через переменный резистор R2. Поскольку «земляной» щуп осциллографа соединен (через резистор R3) с другим выводом (4–5 или 6) обмотки, на входе X осциллографа будет переменное напряжение, амплитуду которого можно изменять переменным резистором R2 (он образует с входным сопротивлением усилителя канала X делитель напряжения). Поэтому на экране осциллографа, работающего в режиме внешней развертки (кнопка «АВТ.-ЖДУЩ» — в положении «АВТ.», а «РАЗВ.-ВХ. X» — в положении «ВХ. X»), появится горизонтальная линия. Вход осциллографа может быть как открытый, так и закрытый, но лучший вариант — режим открытого входа.

К гнездам XS3—XS5 подключают выводы проверяемых радиодеталей (в основном к гнездам XS3 и XS4). Резистор R1 и кнопка SB I необходимы для проверки и установки калибровки осциллографа по входам Y и X. Резистором R4 устанавливают ток через управляющий электрод при провесе тринисторов.

Постоянные резисторы в приставке могут быть МЛТ-0,25, переменные — СП-1 или аналогичные. Кнопка и переключатель — любой конструкции, сетевой выключатель Q1 — тоже любой конструкции, но рассчитанный на работу при данном сетевом напряжении. Гнезда — любые, но лучше использовать гнезда-зажимы (клеммы), чтобы можно было крепить выводы деталей.

Детали приставки смонтируйте в корпусе произвольной конструкции, например, показанной на рис. 2.

Гнезда-зажимы и органы управления устанавливают на лицевой панели, держатель предохранителя с предохранителем — на задней стенке. Через отверстие в задней стенке выводят шнур питания с сетевой вилкой ХР1 на конце.

Как только приставка будет включена в сеть, а осциллограф подключен к ней, на экране появится горизонтальная линия развертки. Но не спешите регулировать ее длину переменным резистором R2. Сначала установите переключатель SA1 в положение «I» и замкните между собой гнезда XS3 и XS4. На экране осциллографа появится вертикальная полоса (ведь вход X замкнут на «земляной» щуп, а напряжение со вторичной обмотки подведено к резистору R3, а значит, к входу Y), ее наибольший наблюдаемый размах устанавливают входным аттенюатором — в данном примере на рис. 3,а четыре деления масштабной сетки при установке аттенюатора — в положение «10 В/дел.».

Вот теперь, сняв перемычку между гнездами XS3 и XS4, можно установить переменным резистором R2 линию развертки длиной тоже четыре деления масштабной сетки (рис. 3.б). Чтобы убедиться в правильности калибровки, нажмите кнопку SB 1. На экране должна появиться линия (рис. 3, в), расположенная относительно горизонтали и вертикали точно под углом 45°. В случае необходимости более точно наклон можно установить тем же переменным резистором. Теперь все готово к проверке деталей.

Начнем с постоянного резистора. Его выводы подключают к гнездам XS3 и XS4. Поскольку при замыкании этих гнезд на экране появляется вертикальная полоса, а при размыкании — горизонтальная (соответственно нулевое сопротивление и бесконечное), то при проверке резисторов линия будет занимать эти и промежуточные положения в зависимости от сопротивления резистора. Так, с резистором сопротивлением 20 кОм линия отклонится от горизонтали на 20° (рис. 4, а), а с резистором сопротивлением 1,5 кОм — на 60° (рис. 4, б).

Научившись отсчитывать по экрану угол наклона (здесь поможет транспортир), можете составить график, по которому будете определять значение сопротивления График выглядит так, как показано на рис. 5.

Проверяя переменный резистор, подключают к гнездам XS3 и XS4 один из крайних выводов и средний (движок). Перемещая движок из одного крайнего положения в другое, будете наблюдать на экране изменение угла наклона линии. Если линия все время остается непрерывной, резистор исправен. Появление помех, скачки линии от наклонной до горизонтальной свидетельствуют о плохом контакте движка резистора с графитовым слоем. Такой резистор использовать в радиоаппаратуре нежелательно.

Интересна проверка с помощью приставки фоторезистора. При его подключении и затемнении светочувствительного слоя на экране осциллографа должно быть изображение горизонтальной или с небольшим наклоном прямой линии, что свидетельствует о большом темновом сопротивлении фоторезистора. При освещении же чувствительного слоя наклон линии изменится — она будет стремиться к вертикали. Чем больше угол наклона, тем меньшим сопротивлением обладает фоторезистор, а значит, тем больше его освещенность. Как и для резистора, по углу «наклона линии можно определить сопротивление фоторезистора, пользуясь графиком.

Следующая радиодеталь — конденсатор. При подключении его выводов к приставке на экране будет наблюдаться либо прежняя горизонтальная линия, либо эллипс, либо вертикальная линия — все зависит от емкости или качества конденсатора. Так, конденсаторы емкостью до 0,01 мкФ «оставляют» горизонтальную линию на экране, появление вертикальной линии укажет на короткое замыкание обкладок. Если емкость конденсатора 0,02 мкФ и более (до 10 мкФ), на экране наблюдается эллипс или круг в зависимости от емкости. Скажем, емкости 0,3 мкФ будет соответствовать горизонтально расположенный эллипс (рис. 6, а) с отношением горизонтальной оси к вертикальной равным 4. Когда подключите конденсатор емкостью примерно 1 мкФ, на экране появится круг (рис 6, б), а с увеличением емкости круг начнет сжиматься в эллипс с меньшей горизонтальной осью.

По отношению осей эллипса можно определить емкость испытываемого конденсатора, воспользовавшись графиком на рис. 7.

Приставка пригодна для проверки обмоток трансформаторов, дросселей и других деталей сравнительно большой индуктивности. На экране в этом случае появляется эллипс (рис. 8), наклон которого зависит от значения индуктивности. К примеру, при индуктивности до 5 Гн большая ось эллипса оказывается наклоненной ближе к вертикали (рис. 8, а). С индуктивностью 5 Гн появится круг (как и при проверке конденсатора емкостью около 1 мкФ), а при большей индуктивности ось эллипса начнет приближаться к горизонтальной линии (рис. 8, б).

Рис. 8

Сравнивая между собой изображения заведомо исправной обмотки и испытуемой, нетрудно сделать вывод о наличии или отсутствии короткозамкнутых витков в обмотке. Ширина эллипса в этом случае уменьшается, а иногда он превращается в прямую линию, характерную для резисторов определенного сопротивления.

Подключив к приставке германиевый или кремниевый диод, увидите картину, показанную на рис. 9, а. Часть горизонтальной линии развертки (точно половина ее) «переломится» вверх под углом 90° — это прямая ветвь характеристики диода, когда он пропускает ток. Горизонтальная часть изображения — обратная ветвь, соответствующая закрытому диоду (когда на него подается обратное напряжение).

Изменив полярность подключения диода, увидите, что прямая ветвь окажется внизу (рис. 9, б). В дальнейшем по положению этой ветви вы сможете определять выводы любого диода, если на его корпусе отсутствует маркировка. Когда прямая ветвь вверху, к гнезду XS3 подключен анод диода, а к гнезду XS4 — катод.

Рис. 9

Вы, наверное, заметили уже, что по сравнению с характеристиками диодов в справочной литературе наше изображение зеркально. Это результат фазового сдвига (на 180°) между напряжениями, поступающими на вертикальный и горизонтальный входы осциллографа. Чтобы получить «правильное» изображение характеристики, нужно поменять местами проводники от горизонтальных пластин осциллографа. На некоторых осциллографах для этой цели устанавливают на задней стенке переключатель. Такой переключатель можно поставить и в осциллографе ОМЛ-2М. Но проще всего установить сбоку от экрана зеркало (под прямым углом) и наблюдать изображение через него — характеристика полупроводниковых приборов будет «рисоваться» в реальном виде.

Стабилитрон подключают к приставке в той же полярности, что и диод, анодом к гнезду XS3. На экране появится изображение обеих ветвей характеристики, правда, как уже было сказано, в зеркальном виде (рис. 9, в). Расстояние между вертикальными линиями ветвей равно напряжению стабилизации проверяемого элемента. Поскольку калибровка масштабной сетки по вертикали и горизонтали одинакова (10 В/дел.), можно считать, что у подключенного в данном случае стабилитрона Д810 оно соответствует 10 В.

Чтобы измерить это напряжение более точно, поменяйте местами щупы входов осциллографа и установите входным аттенюатором чувствительность 2 В/дел. — получите картину, показанную на рис. 9, г (придется, конечно, сместить линию одной из ветвей на нижнее деление масштабной сетки). Теперь удобно будет не только более точно фиксировать напряжение стабилизации, но и сравнивать стабилитроны между собой, а также отбирать нужный из них для собираемой конструкции.

При проверке стабилитронов с большим напряжением стабилизации нужно устанавливать переключатель SA1 в положение «II», т. е. увеличивать подаваемое на входные гнезда прибора напряжение. В этом случае проверяют калибровку и корректируют ее известным способом.

Тринистор подключают анодом и катодом к гнездам XS3 и XS4 в указанной полярности, а управляющий электрод соединяют с гнездом XS5. Движок переменного резистора R4 устанавливают вначале в нижнее по схеме положение, т. е. полностью вводят сопротивление резистора. На экране осциллографа должна быть пока горизонтальная линия. Затем по мере перемещения движка резистора вверх по схеме, т. е. по мере увеличения тока через управляющий электрод, можно наблюдать изменение наклона линии, как и при проверке переменного резистора. Но вскоре тринистор включится (откроется) <и на экране увидите его ветви — прямую и обратную (рис. 10, а).

Такое случится при испытании низковольтного маломощного тринистора, открывающегося при небольших токах через управляющий электрод. Для высоковольтного тринистора следует увеличить питающее напряжение, переставив переключатель SA1 в положение «II».

Но возможен вариант, что даже при большом напряжении и полностью выведенном сопротивлении резистора R4 тринистор вообще не включится (недостаточен ток в цепи управляющего электрода) и на экране осциллографа будет наблюдаться лишь плавный поворот линии от горизонтального к вертикальному положению (рис. 10, б) при перемещении движка переменного резистора.

Как же тогда убедиться в исправности тринистора? Очень просто — собрать простую установку из батареи 3336, лампы на 3,5 В и ток 0,26 А и двух кнопочных выключателей (рис 11).

Кратковременное нажатие кнопки SB1 должно вызывать открывание тринистора и зажигание лампы, а нажатие (тоже кратковременное) кнопки SB2 — выключение тринистора и гашение лампы. Если же тринистор «не подчиняется» управляющим сигналам от кнопок, значит он неисправен.

Проверяя транзисторы структуры р-n-р малой и средней мощности, подключают к зажимам приставки лишь выводы коллектора и эмиттера (рис. 12). Если транзистор исправен, на экране будет прямая или слегка изогнутая линия развертки.

Затем поочередно соединяют вывод базы с коллектором (вариант I) или эмиттером (вариант 2). На экране должна появляться картина, изображенная соответственно на рис. 12, а или 12, б.

Для транзистора структуры n-р-n картина изменится на обратную (рис. 12, в или 12, г). В данном случае проверяют переходы транзистора, которые «работают» как диоды.

Рис. 12

Появление искаженного изображения свидетельствует о неустойчивости параметров транзистора. А отклонение сторон угла от горизонтали или вертикали указывает на плохое качество перехода.

Если вывод базы соединять с выводом коллектора или эмиттера через переменный резистор сопротивлением 470 кОм или 1 МОм, можно наблюдать плавный изгиб прямой ветви «диода», свидетельствующий о способности транзистора управляться подаваемым на базу напряжением.