本文介绍的一款简单易制的示波器,是基于旧式的电子管双线示波器SBR-1制作,Y轴频率响应为O—1MHz,灵敏度为2mV/cm—20V/cm(按1-2-5进制分档),输入电阻1MΩ,×轴扫速为l u s/cm~5s/cm(按1—2-5进制分档)。读者如果有其它型号的旧式示波器零件,也可使用本电路作为参考。
电路原理
本示波器的电路分为如下几个部分:
1、垂直通道(Y轴),见图1;
2、水平通道(X轴)与时基电路,见图2、3;
3、高压电源和示波管电路,见图5;
4、中低压电源,见图4。
下面逐一介绍各部分电路原理。
垂直通道由输入衰减器、前置放大器和输出放大器组成。输入衰减器为RC补偿式衰减器。前置放大器采用FET输入的高速运放组成的同相放大器,具有很高的输入电阻和极低的输入偏置电流,工作稳定。改变反馈电阻的大小,可以改变放大器的增益。为了避免示波管的光点散焦,示波管的偏转极板需要对称供电,因而输出放大器采用一对高反压三极管组成的单级差分放大器,将运放的单端输出转换为差分输出并进一步放大。
水平通道与时基电路由触发电路、闸门与释抑电路、锯齿波发生器、输出放大器和Z轴放大器组成。触发电路由通用比较器LM311构成,并可以改变耦合方式与触发斜率,调节触发电平。闸门与释抑电路以一块NE556为核心器件,它工作在施密特触发器的阻态,兼作锯齿波发生器的控制开关,其输出还加到Z轴增辉放大器,调制光点亮度。锯齿波发生器为自举线性锯齿波发生器,它的输出加到释抑电路,同时由输出差分放大器推动电子束偏转。
我们知道,要使示波管屏幕上产生水平方向的扫描线,需要在X偏转板上加上锯齿波电压。同时为了使有周期信号输入时屏幕上产生稳定的波形,需要一个通过输入信号产生的触发信号使锯齿波与输入信号同步。这个功能由触发电路、闸门与释抑电路和锯齿波发生器共同完成(见图6)。当输入信号以选定的斜率达到触发电平时,触发电路就输出一个负向窄脉冲,这个脉冲触发使闸门电路(实际上是一个施密特触发器)置位,闸门打开,锯齿波发生器产生一个锯齿波上升沿。同时,输出的锯齿波对释抑电容充电,当充电达到一定水平,闸门电路的输入端电位上升达到施密特触发器的上阈后,闸门电路复位,锯齿波进入回程。此时释抑电容通过释抑电阻放电,由于放电时间常数较大,当释抑电容放电后,锯齿波发生器中的定时电容已经充分放电,这样就 防止了触发晃动,使波形显示更为稳定。
释抑电阻电容和定时电阻电容要精密配置,并采用同轴转换。
通常,我们调节稳定度电位器使闸门电路的输入端电位在无信号时略高于施密特触发器的下阈,这样触发灵敏度最高。这种方式称为常态触发方式,在无信号时,屏幕上没有扫描线。有时我们需在无信号时,屏幕上仍有扫描线,这时可将闸门电路的输入端电位调低些,这样当释抑电容放电后,闸门电路自动被置位,处于自激状态,连续不断地产生锯齿波,当有信号时,闸门电路与输入信号自动保持同步。这种方式称为连续触发方式。
高压电源采用高频自激振荡升压方式,这种电源可以采用负反馈机制稳定输出电压并使用较小的滤波电容,同时人体意外触及时危险也较小。这里利用了原SBR-1示波器的高频高压变压器,采用它激式振荡,通过一块NE555产生30kHz左右的方波去驱动开关三极管,高压经整流滤波后经分压电阻输入误差放大器LM741,控制三极管对驱动信号的分流,从而达到控制振荡强弱,稳定输出的目的。
中压电源为240V,保证输出幅度使电子束可以满偏。时基部分用+15V双电源稳压供电,前置放大器则用二级稳压的+/-5V双电源供电,保证电源有较小的纹波。