Осциллограф - ваш помощник (приставки к осциллографу)

Генератор качающейся частоты

Чтобы иметь представление о полосе пропускаемых усилителем 3Ч частот, глубине регулировок тембра или других частотных свойствах звуковоспроизводящего устройства, приходится снимать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ). Методика известная — вооружившись генератором 3Ч и вольтметром переменного тока или измерителем выхода, контролируют уровень выходного сигнала устройства при изменении частоты входного. А затем по полученным данным строят кривую, по которой определяют и полосу пропускаемых частот, и неравномерность частотной характеристики, и ослабление сигнала на определенной частоте и другие нужные параметры.

Стоит внести какие-то доработки в тот или иной каскад усилителя, изменить номиналы деталей цепи обратной связи — и снова все сначала.

Процедура таких испытаний, конечно, утомительна. Вот почему радиолюбители давно ищут способы визуального наблюдения АЧХ. Один из них — применение генератора качающейся частоты, позволяющего «нарисовать» на экране осциллографа огибающую АЧХ. В простейшем понимании генератор качающейся частоты (ГКЧ) представляет собой генератор 3Ч с устройством, позволяющим плавно изменять («качать») частоту выходных синусоидальных колебаний в заданном диапазоне частот. Подача таких колебаний на вход контролируемого усилителя будет равноценна ручной перестройке частоты генератора. Поэтому амплитуда выходного сигнала 3Ч будет изменяться в зависимости от частоты входного в данный момент. А значит, на экране осциллографа, подключенного к нагрузке выходного каскада, можно наблюдать огибающую АЧХ, составленную из вершин синусоидальных колебаний разной частоты.

«Качать» частоту генератора 3Ч в широком диапазоне не так просто, поэтому ГКЧ на базе генератора 3Ч обрастает множеством каскадов и становится весьма сложным устройством для начинающего радиолюбителя.

Как показывает практика, несколько проще получается приставка-ГКЧ, в которой колебания 3Ч образуются в результате биений сигналов двух генераторов, работающих на частотах в сотни килогерц. Причем один из генераторов в этом случае перестраиваемый, скажем, пилообразным напряжением генератора развертки осциллографа, а другой работает на фиксированной частоте.

По такому пути и пошел курский радиолюбитель И. Нечаев, разработавший предлагаемый ГКЧ. Генератор получился комбинированный, поскольку помимо усилителен 3Ч позволяет исследовать и усилители ПЧ супергетеродинных радиоприемников.

Схема генератора качающейся частоты приведена на рис. 39.

Основные узлы его, как вы, наверное, догадались, — неперестраиваемый и перестраиваемый генераторы. Первый из них выполнен на транзисторе VT4 по схеме емкостной трехточки. Частота колебаний (около 470 кГц) зависит от индуктивности катушки L3 и емкости конденсатора С11. Колебания возникают из-за положительной обратной связи между эмиттерной и базовой цепями транзистора. Глубина обратной связи зависит от емкости конденсатора С11 и С12, образующих делитель напряжения, и подобрана такой, чтобы форма колебаний была максимально приближена к синусоидальной. Колебания этого генератора, снимаемые с эмиттерного резистора R18, поступают на развязывающий каскад, выполненный на транзисторе VТ5, а с его коллекторной нагрузки (резистор R15) — на смеситель, собранный на транзисторе VT3.

Аналогично поступают на смеситель и колебания другого генератора перестраиваемого, выполненного на транзисторе VT1 также по схеме емкостной трехточки. Частота колебаний этого генератора зависит от индуктивности катушки L1 и емкости цепочки, включенной между выводами коллектора и эмиттера транзистора. А она, в свою очередь, составлена из параллельно включенных конденсатора С3, варикапов VD1, VD2 и последовательно включенного с этими деталями конденсатора С4. Чтобы частоту генератора можно было изменять, на аноды варикапов подают постоянное напряжение положительной полярности. Когда, к примеру, устанавливают режим «Ген.» (просто генерирование частоты) и нажимают кнопку переключателя SB1, то резистор R5, соединенный с варикапами, подключается через контакты секции SB1.1 к движку переменного резистора R2, а на верхний по схеме вывод переменного резистора подается через секцию SB1.2 напряжение питания. Перемещением движка переменного резистора теперь можно изменять частоту колебаний генератора примерно от 455 до 475 кГц (средняя частота 465 кГц — это промежуточная частота супергетеродинных приемников).

С катушки связи L2 колебания такой частоты поступают на делитель напряжения R9R14.1, а с движка переменного резистора R14.1 на выходной разъем XS2. С этого разъема сигнал подают на вход усилителя ПЧ (или его каскадов) радиоприемника.

На нагрузке же смесителя (резисторы R13, R14.2) выделяются колебания разностной частоты в пределах примерно 500 Гц…20 кГц в зависимости от частоты перестраиваемого генератора. Получить сигнал частотой менее 500 Гц не удается из-за явления синхронизации частоты обоих генераторов при небольших расхождениях в настройке. Детали С6, R13, С28 — это фильтр нижних частот, ослабляющий прошедшие через смеситель колебания генераторов. С движка переменного резистора R14.2 сигнал 3Ч подается на разъем XS3, который при работе приставки подключают ко входу проверяемого усилителя 3Ч.

Чтобы обеспечить изменение частоты перестраиваемого генератора в указанных пределах, нужно подавать с движка переменного резистора R2 постоянное напряжение от 0 до 9 В. При меньшем диапазоне изменения напряжения будет соответственно уменьшен и диапазон частот сигнала, снимаемого с разъемов XS2 и XS3.

Для получения качающейся частоты колебаний 3Ч нажимают кнопку SB3 «ГКЧ 3Ч» (при этом кнопка SB1 опускается и секция SB1.2 соединяет через резистор R1 верхний по схеме вывод резистора R2 с разъемом XS1 — на него подают пилообразное напряжение развертки с осциллографа). Резистор R1 ограничивает амплитуду этого напряжения на резисторе R2 до 9 В, чтобы максимальные изменения частоты перестраиваемою генератора составили 20 кГц (как и при перестройке генератора постоянным напряжением). Диапазон качания частоты, т. е. пределы ее изменения будут зависеть от положения движка переменного резистора R2 — чем он выше по схеме, тем больше диапазон изменения частоты.

При проверке же трактов ПЧ приемников нажимают кнопку SB2 «ГКЧПЧ». В этом случае на варикапы поступает фиксированное постоянное напряжение, снимаемое с делителя R3R4, а также пилообразное, подаваемое через конденсатор С1 с движка переменного резистора R2. Фиксированное напряжение устанавливает частоту генератора равной 465 кГц, а пилообразное изменяет ее в обе стороны максимум на 10 кГц (при установке движка переменного резистора в верхнее по схеме положение).

Как уже было сказано, при работе перестраиваемого генератора в режиме качания частоты необходимо подать на резистор R2 пилообразное напряжение амплитудой 9 В. Причем напряжение должно быть возрастающее, чтобы АЧХ соответствовала общепринятому начертанию — нижние частоты слоев, а средние и высшие — справа. Владельцы осциллографов, в которых на специальное гнездо выведено именно такое напряжение развертки, полностью повторяют приставку по приведенной схеме и подбирают нужную амплитуду пилы на выводах резистора R2 изменением поминала резистора R1.

Владельцам осциллографов с пилообразным напряжением достаточной амплитуды, но спадающим, можно рекомендовать замену транзисторов на аналогичные по мощности, но противоположной, по сравнению с указанной на схеме, структуры, изменение полярности включения варикапов и оксидного конденсатора С10, а также полярности питающего напряжения.

Владельцы же осциллографа ОМЛ-2М (ОМЛ-ЗМ) уже знают, что пилообразное напряжение, выведенное на гнездо на задней стенке осциллографа, достигает максимальной амплитуды 3,5 В, что меньше требуемого. Поэтому возможны два варианта. При первом можно вообще изъять резистор R1 и подавать пилу на разъем XS1, соединенный с верхним по схеме выводом переменного резистора R2. В этом случае максимальная частота в режиме качания уменьшится с 20 до 15 кГц, что вполне приемлемо для проверки и налаживания многих моно- и стереофонических усилителей невысокого класса.

В случае же необходимости исследовать более качественные усилители с полосой пропускаемых частот до 20 кГц придется дополнить приставку двухкаскадным усилителем на транзисторах VT6, VT7 и включить его вместо ограничительного резистора R1. Амплитуда пилы на резисторе R2 возрастет до 8…8,5 В.

Возможно, у вас возникнет вопрос о целесообразности истолкования двух каскадов для получения всего лишь менее чем тройного усиления (с 3,5 до 8,5 В). Действительно, для подобного усиления достаточно было бы и одного каскада. Но на выходе его получится спадающее пилообразное напряжение. Чтобы добиться не только нужного коэффициента усиления, но и заданной полярности сигнала, усилитель пришлось выполнить на двух транзисторах.

Перейдем к рассказу о деталях приставки-ГКЧ. Транзисторы VT3 и VT7 могут быть, кроме указанных на схеме, КТ361Д, ГТ309А-ГТ309Г, КТ326А, КТ326Б, П401-П403, П416, остальные транзисторы — КТ315А-КТ315И, КТ301Г-КТ301Ж, КТ312А-КТ312В. Варикапы VD1, VD2 — KB109A-КВ109Г. Конденсаторы C1, С2, С7, С9 — БМ, МБМ, КЛС; C10 — К50-12; остальные — КТ, КД, ПМ, КЛС.

Переменный резистор R2 может быть СПО-ОД СПЗ-9а, СПЗ-12, сдвоенный резистор R14 — СПЗ-4аМ, но его можно заменить и одинарными (R14.1 и R14.2) такого же типа, что и R2. Постоянные резисторы — МЛТ-0,125. Переключатели — П2К с зависимой фиксацией, при нажатии одной из клавиш остальные находятся в отжатом положении.

Катушки индуктивности можно намотать на каркасах ПЧ от радиоприемника «Альпинист-405» или других подобных каркасах с подстроечником из феррита. Катушки L1 и L2 наматывают на одном таком каркасе, a L3 — на другом. Данные катушек такие: L1 — 500 витков, a L2 (она размещена поверх L1) — 50 витков провода ПЭВ-2 0,09; L3 — 170 витков провода ПЭВ-2 0,1…0,12.

Разъемы — высокочастотные, от телевизионных приемников. Источник питания должен быть со стабилизированным напряжением (от этого зависит стабильность частоты генераторов) и рассчитан на ток нагрузки не менее 10 мА.

Часть деталей приставки смонтирована с одной стороны платы (рис. 40) из двустороннего фольгированного стеклотекстолита.

Выводы деталей припаяны непосредственно к проводникам — полоскам фольги. Плата служит одновременно лицевой стенкой корпуса (рис. 41), на ней укреплены переключатели и переменные резисторы (резистор R2 снабжен шкалой).

На одной боковой стенке корпуса установлен входной разъем XS1, на другой — выходные XS2 и XS3. Между выводами переключателей, переменных резисторов и разъемов смонтированы детали, не показанные на чертеже печатной платы. Через отверстия в боковой стенке выведены проводники питания с вилками на концах — их вставляют в гнезда блока питания («ли подключают к выводам источника, например, составленного из двух последовательно соединенных батарей 3336). Нижняя крышка корпуса — съемная.

Если приставка смонтирована без ошибок и в ней использованы исправные детали, оба генератора начнут работать сразу. Чтобы убедиться в этом, нужно нажать кнопку SB1, подать на приставку питание, установить движки переменных резисторов в верхнее по схеме положение и подключить разъему XS2 входные щупы осциллографа— он должен работать в автоматическом режиме с внутренней синхронизацией и закрытым (можно и открытым) входом.

Подобрав входным аттенюатором осциллографа такую чувствительность, чтобы размах изображения на экране составлял не менее двух делений, можно включить на осциллографе ждущий режим и «остановить» изображение соответствующими ручками. Форма колебаний должна быть близка к синусоидальной, а частота — в диапазоне 400…600 кГц.

Далее можно проверить работу второго генератора, подключив осциллограф к выводу эмиттера транзистора VT4 (вход осциллографа — закрытый). Здесь также должны быть колебания синусоидальной формы с частотой в указанных для первого генератора пределах.

Вот теперь можно приступить к настройке генераторов и градуировке шкал (их две — для колебаний ПЧ и 3Ч) переменного резистора R2. Понадобится частотомер, который подключают к разъему XS2. Движок переменного резистора R14.1 оставляют в положении максимального выходного сигнала, а движок резистора R2 перемещают в нижнее по схеме, т. е. на варикапы не подают постоянное напряжение.

Контролируя частоту генератора, устанавливают ее равной 475 кГц подстроечником катушек L1, L2. Затем перемещают движок резистора R2 в верхнее по схеме положение и измеряют частоту генератора-она должна быть равной 455…450 кГц. Если она больше, подбирают конденсатор С3 меньшей емкости или вообще исключают его. При меньшей частоте подбирают конденсатор большей емкости, после чего вновь настраивают генератор на частоту 475 кГц при нижнем положении движка резистора R2.

Оставив движок резистора в таком положении, переключают частотомер к разъему XS3 и измеряют разностную частоту. Уменьшают ее подстроечником катушки L3 до минимально возможной, стараясь получить «нулевые биения». Подстроечники катушек можно после этого законтрить нитрокраской или каплей клея.

Подключив к разъему XS3 осциллограф и установив движок переменного резистора R2, например, в среднее положение, контролируют форму колебаний. При необходимости улучшить ее подбирают резистор R15.

Вновь подключают частотомер к разъему XS2 и, плавно перемещая движок переменного резистора R2 от нижнего положения до верхнего, измеряют частоту генератора в различных точках. На шкале резистора проставляют значения частоты. Аналогично градуируют вторую шкалу, подключив частотомер к разъему XS3.

Следующий этап — проверка и налаживание двухкаскадного усилителя пилообразного напряжения (если вы решили его собрать).

Вначале подают на разъем XS1 сигнал с гнезда на задней стенке осциллографа ОМЛ-2М (ОМЛ-3М), а входной щуп подключают к нижнему по схеме выводу резистора R21 (т. е. практически контролируют входной сигнал). Чувствительность осциллографа устанавливают равной 1 В/дел., а начало линии развертки смещают в нижний левый угол шкалы. Осциллограф работает в автоматическом режиме с закрытым входом, длительность развертки 5 мс/дел. На экране увидите нарастающее пилообразное напряжение, вершина пилы может уходить за пределы крайней вертикальной линии шкалы. Ручкой регулировки длины развертки установите такое пилообразное напряжение, чтобы оно уместилось точно между край ними вертикальными линиями шкалы (рис 42, а), и измерьте амплитуду пилы — она может быть около 3 В.

Затем переключите входной щуп осциллографа на вывод коллектора транзистора VT6, а чувствительность осциллографа установите равной 0,5 В/дел. На экране увидите изображение спадающей пилы. Подведите начало линии развертки к средней линии шкалы и измерьте амплитуду сигнала — она должна быть около 0,8 В (рис. 42, б). Если характер пилы будет сильно искажен (появится «ступенька» в конце ее), придется подобрать резистор R21.

Рис. 42, а, б

Установите на осциллографе чувствительность 2 В/дел. и подключите его входной щуп к выводу коллектора транзистора VT7, а на приставке нажмите кнопку SB1, чтобы резистор R2 оказался подключенным к R24. На экране осциллографа может появиться изображение, показанное на рис. 42, в, — искаженная пила. Избавиться от искажения можно более точным подбором резистора R23, а иногда еще и резистора R21, так, чтобы на экране получилось изображение, приведенное на рис. 42, г. Небольшая нелинейность пилы в начале появляется из-за некоторого «запаздывания» открывания транзистора VT6 по мере нарастания пилообразного напряжения. На работе ГКЧ эта нелинейность практически не отразится.

Рис. 42, в, г

Что касается максимальной амплитуды пилы, то она ненамного отличается от 9 В. Конечно, ее можно увеличить, но в этом случае придется питать двухкаскадный усилитель несколько большим напряжением — 10…12 В.

На время налаживания усилителя вместо резисторов R21 и R23 желательно впаять переменные, сопротивлением 1,5…2,2 МОм и 1 МОм соответственно.

Как работать с нашим ГКЧ? Вы уже знаете, что в зависимости от проверяемого устройства (усилитель ПЧ или 3Ч) используется тот или иной выходной разъем генератора — его соединяют с входом устройства. К выходу же проверяемого устройства подключают входной щуп осциллографа. При включении ГКЧ на экране осциллографа можно увидеть огибающую амплитудно-частотной характеристики устройства.

Более конкретно можно сказать следующее. При проверке усилителя ПЧ супергетеродина разъем XS2 соединяют высокочастотным кабелем (или экранированным проводом) через конденсатор емкостью 0,05..0,1 мкФ с базой транзистора преобразователи частоты, а входной щуп осциллографа подключают к детектору приемника. Переменным резистором R14.1 устанавливают такой выходной сигнал ГКЧ, чтобы наблюдаемое изображение не искажалось (не было ограничении характеристики сверху), а переменным резистором R2 подбирают такую частоту генератора, чтобы П-образная огибающая характеристики усилителя ПЧ располагалась посредине экрана осциллографа. Если сигнал с ГКЧ окажется избыточным даже почти в нижнем положении движка резистора R14.1, уменьшить его можно включением между ГКЧ и приемником дополнительного делителя напряжения.

А теперь проведем некоторые практические работы по проверке усилителя 3Ч. Лучше всего ориентироваться на усилитель с регуляторами тембра по низшим и высшим частотам, подключить к усилителю вместо динамической головки эквивалент нагрузки сопротивлением 6…8 Ом и соединить вход усилителя с разъемом XS3 нашей приставки (рис. 43) через оксидный конденсатор емкостью 1…10 мкФ (поскольку на выходе приставки его может не оказаться и на входе усилителя) разделительного конденсатора нет.

На осциллографе устанавливают длительность развертки 5 мс/дел., чувствительность 2 В/дел., вход — закрытый, развертка — автоматическая с внутренней синхронизацией (регулятор синхронизации должен быть в среднем положении, чтобы исключить подергивания изображения в начале развертки), линия развертки — посредине шкалы.

Ручки регулировки тембра усилителя нужно установить пока в среднее положение, а регулятор усиления — в положение максимальной громкости.

На ГКЧ движки всех переменных резисторов ставят в среднее положение и нажимают кнопку SB3 «ГКЧ 3Ч». Подают питание на ГКЧ и усилитель. На экране осциллографа появится «дорожка» (рис. 44, а), размах которой нужно установить переменным резистором R14.2 ГКЧ или регулятором громкости усилителя, равным 2…3 делениям. Затем перемещают движок переменного резистора R2 генератора в сторону уменьшения частоты. На экране появится изображение, показанное на рис. 44, б.

Рис. 44, а, б

Первые несколько колебаний различимы, поскольку они небольшой частоты, а последующие становятся все уже и уже и в итоге сливаются в «дорожку» — это и есть результат «качания» частоты. Ведь в начале пилообразного напряжения частота на выходе ГКЧ равна приблизительно 500…700 Гц, а по мере его нарастания увеличивается и в конце пилы достигает нескольких килогерц.

Равномерность ширины дорожки характеризует способность проверяемого усилителя 3Ч пропускать сигнал соответствующих частот. Иначе говоря, на экране «рисуется» огибающая АЧХ усилителя. Правда, она двусторонняя, содержит нижнее, зеркальное изображение. От него желательно избавиться, чтобы удобнее было анализировать кривую АЧХ.

Наиболее просто это сделать, подключив осциллограф к нагрузке усилителя через детектор (рис. 45) на диоде типа Д9 и резисторе сопротивлением 5…10 кОм.

Зеркальное изображение АЧХ при этом пропадет (рис. 44, в). Вот теперь будет видна «нормальная» АЧХ, правда, не полностью — от нижних частот до средних. Перемещая движок резистора R2 ГКЧ по часовой стрелке (т. е. вверх по схеме), можно смещать изображение влево и «просматривать» АЧХ на высших частотах — она будет почти равномерной во всем диапазоне частот ГКЧ

Далее можете проверить действие регуляторов тембра. Установите ручку регулировки тембра по высшим частотам в положение наименьшего усиления этих частот (наибольшего их ослабления). Размах изображения на экране осциллографа уменьшится. Установите его равным 2…3 делениям изменением чувствительности осциллографа и «просмотрите» изображение АЧХ перемещением движка переменного резистора ГКЧ. На экране увидите картину, показанную на рис. 44, г.

Рис. 44, в, г

А теперь в такое же положение поставьте и ручку регулировки тембра по низшим частотам. Изображение на экране осциллографа изменится (рис. 44, д). При таком положении регуляторов тембра полоса пропускаемых усилителем частот минимальная.

Установите движки регуляторов тембра в другое крайнее положение, чтобы был подъем усиления на низших и высших частотах, и сохраните размах изображения удобным для наблюдения изменением чувствительности осциллографа. Картина на экране будет похожа на изображенную на рис. 44, е.

Рис. 44, д, е

Вот так, поворачивая ручку «Частота» ГКЧ (переменный резистор R2) из одного крайнего положения в другое, можно наблюдать АЧХ усилителя и ее изменение в зависимости от положения регуляторов тембра.

Но, согласитесь, далеко не всегда достаточно бывает констатировать изменение формы АЧХ, иногда нужно знать, скажем частоту спада характеристики либо частоту, на которой начинается действие фильтра или частотозадающей цепочки обратной связи. Иначе говоря, нужен визуальный контроль частоты любого участка АЧХ.

Эта задача выполнима, если есть образцовый (или отградуированный самодельный) генератор 3Ч. Его сигнал нужно подать на детектор через резистор сопротивлением 5…10 кОм (рис. 46).

Амплитуду сигнала устанавливают такой, чтобы на линии развертки осциллографа появилась «дорожка» небольшой ширины (рис. 47, а) — это колебания образцового генератора 34. В итоге на нагрузке детектора окажутся два вида колебаний — ГКЧ и генератора 3Ч. Будь они одинаковой частоты, появились бы «нулевые биения». Но поскольку частота колебаний, поступающих на детектор с выхода усилителя 3Ч «качается», то «нулевые биения» могут появиться только в том месте АЧХ, где частоты обоих генераторов совпадут, — в этом и состоит принцип визуального контроля частоты.

Установив на экране изображение АЧХ, скажем, с «завалом» на высших частотах (рис. 47, б), изменяют частоту образцового генератора примерно от 25 кГц в сторону уменьшения и наблюдают за нижней «дорожкой» в конце линии развертки.

При определенной частоте в этом месте появится небольшой участок изображения с «нулевыми биениями» — это и есть наша частотная метка. По мере дальнейшего уменьшения частоты образцового генератора метка будет перемещаться влево по линии развертки. Подведя ее под начало слада АЧХ, нетрудно по образцовому генератору определить частоту этой точки характеристики. Разумеется, большой точности измерения от этого метода ожидать не следует, но помощь от него несомненна.

Проведенная работа — всего лишь пример использования ГКЧ для сравнительной оценки АЧХ усилителя 3Ч, поскольку позволяет с предложенной приставкой «видеть» не всю характеристику, а лишь наиболее характерную ее часть — от 500 Гц и выше. Возможно, вам понравится этот способ испытания усилителей и вы захотите построить более совершенную приставку. Тогда можно рекомендовать изготовление конструкции, о которой рассказывалось в статье С. Пермякова «Низкочастотный измеритель АЧХ» в «Радио», 1988, № 7, с. 56–58. Она позволяет контролировать АЧХ в диапазоне частот 40 Гц…25 кГц.

Для проверки и настройки только усилителей ПЧ радиовещательной аппаратуры может быть собран более простой ГКЧ (рис. 48), разработанный московским радиоконструктором Б. Степановым. Он рассчитан на совместную работу с любым осциллографом, имеющим выход пилообразного напряжения. Пределы изменения средней частоты генератора составляют 450…510 кГц, максимальная девиация — 50 кГц, максимальная амплитуда выходного напряжения на нагрузке 75 Ом — 1 В.

На транзисторе VT1 выполнен генератор, рабочая частота которого зависит от индуктивности катушки L1, емкости конденсаторов С2—С4 и выходной проводимости транзистора VT1, имеющей также емкостный характер. Среднюю частоту ГКЧ устанавливают конденсатором переменной емкости С4.

Чтобы осуществить частотную модуляцию сигнала генератора, на базу транзистора подается пилообразное напряжение с осциллографа. Амплитуду его можно изменять переменным резистором R2.

Поскольку емкость коллекторного перехода транзистора зависит от протекающего через пего тока, а он, в свою очередь, определяется режимом работы транзистора, то при изменении напряжения на базе транзистора будет соответственно изменяться и емкость перехода, а значит, частота генератора. Диапазон изменения частоты (девиация) генератора будет тем больше, чем ближе к верхнему по схеме выводу резистора R2 будет его движок.

С генератора сигнал поступает далее на эмиттерный повторитель, собранный на транзисторе VT2. Он позволяет исключить влияние нагрузки на частоту генерируемых колебаний. Напряжение смещения на базу этого транзистора поступает из эмиттерной цепи транзистора VT1 через резистор R6 — от его сопротивления зависит максимальная амплитуда выходного сигнала ГКЧ.

На выходной разъем XS2 напряжение генератора подается через переменный резистор R9, которым можно регулировать амплитуду выходного сигнала ГКЧ.

Питается прибор от источника GB1 через выключатель SA1.

В ГКЧ можно применить практически любые транзисторы серий МП39—МП42, но (подойдут и другие транзисторы структуры р-n-р. При подборе транзисторов предпочтение следует отдавать тем из них, граничная частота генерации которых не более чем в 3…5 раз превышает рабочую частоту ГКЧ. У более высокочастотных транзисторов емкость коллекторного перехода меньше, следовательно, будет и незначительным ее влияние на рабочую частоту генератора. С такими транзисторами не удастся получить в ГКЧ значительную девиацию частоты.

И еще о транзисторах. Если из осциллографа поступает на разъем XS1 возрастающее пилообразное напряжение (как в случае с ОМЛ), транзисторы должны быть указанной на схеме структуры. Только в этом варианте картина на экране осциллографа будет иметь естественный вид — частота возрастает слева направо. Если же на осциллографе выведено падающее пилообразное напряжение (как, например, в С1—19), прибор следует выполнить на транзисторах структуры n-p-n (МП37, МП38), изменив при этом полярность включения оксидного конденсатора С5 и источника питания.

Постоянные резисторы могут быть МДТ-0,125 или МЛТ-0,25, переменные R2 и R9 — CПО-0,5 либо СПЗ-4а. Конденсатор С1 — МБМ на напряжение 160 В; С2, С6 и С7 — МБМ или БМ-1; С3 — КСО-2; С5 — К50-6. Роль конденсатора переменной емкости С4 выполняет подстроечный конденсатор с воздушным диэлектриком КПВ-100 с удлиненной осью. Возможно применение и широко распространенного малогабаритного блока КПЕ с воздушным диэлектриком и максимальной емкостью 240…390 пФ. Используют только одну секцию такого блока, включив последовательно с ней постоянный конденсатор емкостью 150…200 пФ.

Катушка индуктивности L1 — фильтр-пробка на частоту 465 кГц от радиоприемника «ВЭФ-12». Вообще же, подойдет любая катушка индуктивности (самодельная или готовая), обеспечивающая резонансную частоту 465 кГц при емкости контурного конденсатора 200…300 пФ.

Разъемы XS1 и XS2 могут быть специальные высокочастотные (СР-50-75Ф) или унифицированные от телевизоров. Выключатель питания — тумблер любой конструкции.

Для монтажа части деталей прибора использована печатная плата (рис. 49) из одностороннего фольгированного материала. Она размещена внутри корпуса (рис. 50) размерами 150х100х100 мм, изготовленного из листового дюралюминия. На лицевой панели корпуса укреплены разъемы, выключатель питания (сам источник — две последовательно соединенные батареи 3336 — внутри корпуса), переменные резисторы и конденсатор переменной емкости.

При налаживании генератора сначала подстроечником катушки L1 устанавливают требуемый диапазон частот, перекрываемый с данным конденсатором С4. Затем, установив движок переменного резистора R9 в верхнее по схеме положение, подбором резистора R6 добиваются нужной амплитуды (1 В) выходного сигнала на разъеме XS2.

Наибольшую девиацию частоты устанавливают подбором резистора R1 (ротор конденсатора С4 должен быть в среднем, а движок резистора R2 — в верхнем по схеме положении). Эту операцию проводят, наблюдая на экране осциллографа биения выходного сигнала генератора с сигналом образцового генератора, скажем ГЧ-1 (ГСС-6) или ГЧ-18Л.

Сопротивление резистора R1 может существенно отличаться от указанного на схеме — в зависимости от выходного напряжения генератора развертки осциллографа, с которым используется ГКЧ. Если оно будет существенно меньше 120 кОм, то для сохранения нижней границы частоты качания (около 20 Гц) придется увеличить емкость конденсатора С1.

Несколько советов по работе с ГКЧ. Его выход имеет непосредственную (гальваническую) связь с общим проводом, поэтому сигнал на исследуемый каскад можно подавать только через разделительный конденсатор емкостью не менее 2000 пФ. Если возникает необходимость подать сигнал непосредственно на параллельный колебательный контур, емкость разделительного конденсатора следует значительно уменьшить — по крайней мере, раз в 20 она должна быть меньше, чем емкость конденсатора, входящего в колебательный контур. Иначе контур окажется зашунтирован малым выходным сопротивлением генератора.

При проведении измерений в усилителях ПЧ важно постоянно проверять, не перегружено ли исследуемое устройство. Перегрузка проявляется в кажущемся «расширении» полосы пропускания усилителя и в «уменьшении» ее неравномерности. Вот почему для получения реальной картины следует подбирать такой уровень выходного сигнала ГКЧ, чтобы сохранялась линейная связь между ним и выходным сигналом исследуемого устройства.

Нелишне помнить и об одной особенности осциллографа — его входная емкость и емкость соединительных проводов в сумме могут достигать сотни пикофарад. При измерениях в высокоомных цепях (например, когда необходимо подключить осциллограф непосредственно к колебательному контуру) это может существенно повлиять на результаты измерений. В подобных случаях осциллограф следует подключать к исследуемым цепям через конденсатор емкостью 10…20 пФ. Правда, при этом снижается чувствительность прибора в 3…10 раз, но она все же остается достаточной для большинства измерений.

Чтобы сформировать частотную метку на экране осциллографа, достаточно воспользоваться приемом, описанным для предыдущего ГКЧ. Сигнал соответствующей частоты подают от кварцевого генератора или ГСС через развязывающий резистор сопротивлением не менее 100 кОм или конденсатор емкостью 10…20 пФ непосредственно на вход осциллографа. Амплитуду сигнала с выхода генератора устанавливают такой, чтобы метка была четко выражена на изображении амплитудно-частотной характеристики, но не искажала его (рис. 51, а). При внимательном рассмотрении метки можно наблюдать одну из осциллограмм, показанных на рис. 51, б — г.

Точка А на осциллограммах соответствует частоте образцового генератора, сигнал с которого поступает на вход осциллографа.

И еще с одним ГКЧ имеет смысл познакомиться. Он разработан москвичом И. Егоровым и предназначен для работы с осциллографами, у которых не выведен сигнал с генератора пилообразного напряжения. Среднюю частоту ГКЧ можно изменять от 10 кГц до 50 МГц. Этот диапазон разбит на восемь поддиапазонов. Девиацию частоты можно плавно регулировать в каждом поддиапазоне в пределах 1…100 % от установленного среднего значения. Импульсное выходное напряжение ГКЧ содержит множество гармоник, поэтому прибором удобно пользоваться при налаживании и проверке аппаратуры, работающей на частотах до нескольких сотен мегагерц.

Схема ГКЧ приведена на рис. 52. Его основные узлы: перестраиваемый генератор импульсов, аттенюатор выходного напряжения, смеситель, генератор пилообразного напряжения.

Перестраиваемый генератор выполнен на транзисторах VT3, VT4 по схеме мультивибратора с эмиттерной связью. Режим работы транзистора VT3 зависит в основном от номиналов резисторов R8—R11. Смещение на базу транзистора VT4 подастся с коллектора транзистора VT3 — оно зависит от прямого напряжения на диодах VD2, VD3.

Нужный поддиапазон частот генератора устанавливают переключателем SA2, плавно частоту сигнала изменяют переменным резистором R11. Резистор R10 ограничивает пределы перестройки частоты внутри поддиапазонов. На резисторе R12 в цепи коллектора транзистора VT4 формируются выходные импульсы, которые поступают далее через конденсатор С15 на делитель, составленный из переменного резистора R14, постоянных R17—R21 и переключателя SA1. Через конденсатор С19 выходной сигнал поступает с делителя на разъем ХР2, который включают в гнезда вертикального входа осциллографа.

С движком переменного резистора R14 соединен смеситель на диоде VD4, предназначенный для калибровки ГКЧ. Через гнездо XS3 на смеситель подают немодулированные колебания образцовой частоты с генератора стандартных сигналов (ГСС). В результате образуется сигнал разностной частоты (перестраиваемого генератора и ГСС), который через фильтр R15C18RI6 поступает на гнездо ХS4 — к нему подключают осциллограф.

Питающее напряжение на перестраиваемый генератор подается через развязывающий фильтр из дросселя L1 и конденсатора С16.

Чтобы модулировать («качать») частоту повторения импульсов генератора, нужно подать на базу транзистора VT3 пилообразное напряжение. Если такое напряжение есть у используемого осциллографа, оно должно поступать на точку соединения выводов резисторов R6, R7 (возможно, через дополнительный аттенюатор и, если нужно, эмиттерный повторитель). И, конечно, в этом случае не понадобится вспомогательный генератор пилообразного напряжения, выполненный на транзисторах VT1, VT2. В противном случае без такого генератора не обойтись. В нашем ГКЧ генератор выполнен по схеме мультивибратора и обеспечивает пилообразное напряжение фиксированной частоты в пределах 40…60 Гц.

Во время прямого хода пилообразного напряжения транзистор VT2 открыт (напряжение смещения подается через резистор R1), и его коллекторный ток разряжает конденсатор С3. Транзистор VT1 закрыт напряжением на конденсаторе, которое через резистор R2 поступает и на базу транзистора VT2. Такая отрицательная обратная связь обеспечивает хорошую линейность пилообразного напряжения.

Когда напряжение на конденсаторе достигает некоторого уровня (близкого К нулю), ток через резисторы R1 и R2 открывает транзистор VT1. При этом начинает закрываться транзистор VT2. Отрицательный перепад напряжения на его коллекторе через конденсатор попадает на базу транзистора VT1 и насыщает сто. Транзистор VT2 закрывается полностью, начинается обратный ход пилообразного напряжения, т. е. зарядка конденсатора С3 через резистор R3.

По мере роста напряжения на конденсаторе С3 ток зарядки падает, и когда он уменьшается настолько, что транзистор VT1 выходит из насыщения, транзистор VT2 открывается и снова начинается прямой ход пилообразного напряжения.

Возможен случай, когда при большом коэффициенте передачи тока транзистора VT1 он останется в насыщении даже при малом токе зарядки конденсатора С3 и обратный ход пилообразного напряжения затянется. Для предупреждения подобного установлен диод VD1.

С коллектора транзистора VT2 пилообразное напряжение поступает на разъем ХР1 (его включают в гнезда внешней развертки осциллографа) и через переменный резистор R6 установки девиации частоты на перестраиваемый генератор. Фильтры R4C4, R5C5, R7C6 подавляют помехи от перестраиваемого генератора в цепях развертки.

Питается ГКЧ от аккумуляторной батареи GB1. Для ее периодической подзарядки предусмотрены гнезда XS1 и XS2, к которым подключают внешний источник постоянного тока.

Кроме указанных на схеме, для ГКЧ подойдут транзисторы серий МП39—МП42 (VT1); МП41А, МП42Б (VT2); КТ315В. КТ315Г или любые из серий КТ316, КТ325 (VT3, VT4). Диоды VD1 и VD4 — любые из серии Д9; VD3 — любой другой германиевый с прямым напряжением около 1 В при токе 20 мА; в качестве VD2 можно использовать любой маломощный стабилитрон (Д814, КС168Л и т. п.).

Дроссель L1 намотан на кольце К10х6х2 из феррита 400НН и содержит 10…20 витков любого монтажного провода в изоляции.

Переменные резисторы — любой конструкции (например, СП-I) с функциональной характеристикой Б (R6, R11) и В (R14), постоянные резисторы — МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы могут быть К50-6, остальные — любые малогабаритные. Переключатели SA1, SA2 — галетные. Батарея GB1 — 7Д-0,115.

Большинство деталей перестраиваемого генератора смонтировано на одной плате (рис. 53) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, а генератора пилообразного напряжения и смесителя — на другой (рис. 54).

Платы укреплены внутри корпуса прибора (рис. 55, а), на лицевой панели которого расположены переменные резисторы, переключатели и гнезда.

Для ослабления паразитных излучений в приборе применено двойное экранирование. Наружный экран образуют кожух из стали толщиной 1 мм и передняя панель 6 (рис. 55, б) из дюралюминия толщиной 3 мм.

Изолированный от них внутренний экран 1 из стали толщиной 1 мм отделяет перестраиваемый генератор от остальных узлов устройства. Основание 2 (сталь толщиной 1 мм) изолировано от передней панели гетинаксовой прокладкой 5 и притянуто к панели резьбовыми втулками переменного резистора R11 и переключателя SA2 (втулки изолированы от основания и электрически соединены с панелью). Если крышка резистора R11 изолирована от узла крепления, то ее соединяют с основанием.

Плата перестраиваемого генератора прикреплена к уголкам 3 (одни из них соединяют с общим проводом), другая плата — к уголкам 4. Конденсаторы C12—CI4, C19 и резисторы R17-R21 припаивают непосредственно к контактам переключателей, а дроссель закрепляют на одном из винтов крепления платы перестраиваемого генератора.

При сборке в основание вставляют экран, а между ним и кожухом прокладывают полоску поролона. Рядом с экраном размещают аккумуляторную батарею. Перед установкой на место переключателя SA1 на его резьбовую втулку надевают лепесток 7, который затем соединяют с общим проводом. Кожух надевают так, чтобы его прорези попали на три выступа лицевой панели (сначала вставляют два выступа в прорези со стороны внутреннего экрана, а затем, оттянув стенку кожуха со стороны батареи, надевают его полностью)

Снаружи на лицевой панели корпуса наносят необходимые надписи и вычерчивают две шкалы. Для поддиапазонов частот от 10 кГц до 30 МГц пользуются общей шкалой с оцифровкой от 1 до 3 и от 3 до 10, для восьмого поддиапазона сделана отдельная шкала.

Налаживание прибора сводится к градуировке шкал. Вначале переключатель поддиапазонов SA2 устанавливают в положение «3» (1…3 МГц), а движки переменных резисторов R11 и R6 — соответственно в среднее «левое по схеме. Соединяют ГКЧ с осциллографом и образцовым ГСС в соответствии с рис. 56. Пилообразное напряжение с выходного гнезда XS2 используют для развертки по горизонтали или внешней синхронизации осциллографа.

В первом варианте линия развертки должна занимать всю длину экрана (если она больше, придется подавать напряжение через гасящий резистор). Тогда перестройкой ГСС устанавливают метку нулевых биений в середине линии развертки. Затем увеличивают девиацию частоты до максимальной и измеряют расстояние, на которое сдвинулась метка. Если оно превышает 10 % длины линии развертки, подбирают резистор R9.

При втором варианте использования пилообразного напряжения его подают, кроме входа «Синхр.», и на вход Y осциллографа. Получив изображение пилообразного напряжения, отмечают на экране интервал прямого хода. Сняв напряжение развертки с входа Y, проводят те же операции по градуировке, что и в предыдущем случае, устанавливая метку нулевых биений в середину помеченного интервала.

Далее, настраивая ГСС на различные частоты поддиапазона, ручкой переменного резистора R11 устанавливают каждый раз метку нулевых биений на прежнее место (в середину линии развертки) и отмечают положения ручки. Так же градуируют и две другие шкалы. Для совпадения шкал на разных поддиапазонах подбирают конденсаторы С7—C10, С12—С14.

При проверке и налаживании устройств на частотах до 10 МГц выходное напряжение ГКЧ можно устанавливать меньше 1 мкВ. На более высоких частотах для настройки чувствительных устройств совсем не обязательно соединять их вход с выходом ГКЧ, достаточно поднести его выходной кабель к входу устройства Используя этот ГКЧ, легко проверить работу радиоприемника в широком диапазоне частот, оценить неравномерность его чувствительности из-за неточного сопряжения контуров и т. д. Паразитная генерация в его цепях РЧ проявляется в виде «лишних» всплесков на осциллограмме, которые перемещаются, если поднести руку к самовозбуждающему каскаду. Пример подключения ГКЧ й осциллографа к приемнику, а также возможная частотная характеристика на экране осциллографа показаны на рис. 56.