Я1 1ЗДШ ЯЧУК ЛПСОГОЖ;" л. .1
ft’nrniTiTWTrftr
ЭДЕКГРОННр-ДВЙда
осциллогжф
Й ЕГО ПЙМЕЖШЖ
3 ИЗМЕИПелЬйО^Шк’Ж,
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ БИБЛИОТЕКА ИНЖЕНЕРА
И. М. ВИШЕНЧУК, Е. п. соголовский
и Б. И. ШВЕЦКИЙ
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ
ОСЦИЛЛОГРАФ
И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
В ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ
ТЕХНИКЕ
ПОД РЕДАКЦИЕЙ
К. Б. КАРАНДЕЕВА
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА 1889
13-5-4
АННОТАЦИЯ
В книге рассматриваются принцип действия, устрой-
ство и особенности эксплуатации низковольтных элек-
тронно-лучевых осциллографов, а также основные
сведения по их выбору и расчету. Рассказывается также
о методах измерений и исследований с помощью элек-
тронно-лучевых осциллографов. Книга рассчитана на
инженеров, научных работников, аспирантов и студентов,
занимающихся проектированием и эксплуатацией элек-
тронных измерительных устройств.
Вишенчук Игорь Михайлович, Соголовский Евгений Пантелеймонович
и Швецкий Бенцион Иосифович.
Электронно-лучевой осциллограф' и его применение
в измерительной технике.
Редактор А. И. Костиенко.
Техн, редактор И. Я- Мурашова.	Корректор И. Л. Едская.
Печать с матриц. Подписано к печати 19/XI 1958 г. Бумага 84x1087м-
Физ. печ. л. 6,88. Условн. печ. л. 11,28. Уч.-изд. л. 11,43. Допечатка тиража 10000 экз.
Т-11536. Цена книги 7 р. 20 к. Заказ № 3670.
Государственное издательство физико-математической литературы.
 Москва, В-71, Ленинский проспект, 15.
Типография № 2 им. Евг. Соколовой УПП Ленсовнархоза,
Ленинград, Измайловский пр., 29.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ............................................ 5
Глава первая. Структурная схема электронно-лучевого
осциллографа............................................. 7
Глава вторая. Электронно-лучевая трубка................. 10
Принцип действия электронно-лучевой трубки.............. 11
Электронный прожектор................................... 11
Отклоняющие системы..................................... 19
Экран................................................... 26
Специальные электронно-лучевые трубки................... 30
Глава третья. Развертки................................. 32
Генераторы пилообразных напряжений...................... 33
Тнратронный генератор................................... 37
Тиратронный генератор ждущей развертки.................. 41
Пример расчета тнратронного генератора.................. 41
Генератор Паккла........................................ 44
Ждущая развертка со схемой Паккла....................... 52
Выбор ламп и порядок расчета элементов схемы............ 54
Мультивибратор с емкостной катодной связью.............. 58
Синхронизация........................................... 60
Глава четвертая. Усилители..............................
Усилители переменного тока..............................
Выходные каскады .......................................
Усилительный каскад с некорректнрованной анодной нагрузкой
Коррекция низкочастотных искажении с помощью фильтра . .
Коррекция частотных искажений с помощью отрицательной
обратной связи .........................................
Индуктивная коррекция...................................
Входные цепи усилителей.................................
Усилители постоянного тока .............................
Глава пятая. Вспомогательные элементы электронно-
лучевого осциллографа...................................
Стабилизаторы напряжения................................
Электромагнитные стабилизаторы..........................
Электронная стабилизация................................
Примерный расчет электронной схемы стабилизации.........
68
70
71
77
80
86
93
98
100
108
108
109
109
116
4
ОГЛАВЛЕНИЕ
Калибровка...............................................125
Отметки времени ........................................ 134
Линии задержки...........................................140
Электронные переключатели................................142
Затемнение обратного хода. Модуляция яркости.............148
Фотографирование осциллограмм............................149
Глава шестая. Применение электронно-лучевого осцил-
лографа ................................................156
Измерение напряжений.....................................156
Измерение сопротивлений ................................ 160
Измерение мощности.......................................163
Измерение частоты........................................166
Измерение фазы...........................................171
Исследование характеристик ламп н полупроводниковых при-
боров ................................................176
Исследование характеристик усилителей .................. 182
Измерение глубины модуляции..............................188
Исследование импульсов...................................193
Снятие кривой намагничивания ........................... 196
Измерение давления.......................................198
Контроль шестерен........................................199
Испытания фотографических затворов.......................199
Изображение трехмерных объектов на экране осциллографа . . 201
Приложение 1. Примерный расчет основных узлов элек-
тронно-лучевого осциллографа .	 204
Приложение 2. Краткие технические характеристики не-
которых типов отечественных осциллографов.............216
Приложение 3. Основные параметры электростатических
электронно-лучевых трубок.............................218
Литература...............................................219
ПРЕДИСЛОВИЕ
Наиболее обширные сведения о явлении человек, как пра-
вило, получает путем зрительного восприятия. Этим, отчасти,
объясняется широкое распространение электронно-лучевых
осциллографов.
Небольшой и сравнительно недорогой прибор стал неза-
менимым не только при исследованиях сложных радиотехни-
ческих схем, но и в таких довольно далеких от радиоэлек-
троники областях, как медицина, биология и т. п. Постоянное
совершенствование техники осциллографирования привело
к тому, что электронно-лучевой осциллограф используется
не только как прибор для качественной оценки исследуемого
явления, но и как высокочувствительное быстродействующее
измерительное устройство. Так, например, наиболее точные
измерения частоты, измерение мгновенных значений напряже-
ний в электронных интеграторах производятся в настоящее
время только с помощью электронно-лучевых осциллографов.
Понятно, что с каждым годом растут требования, предъяв-
ляемые к осциллографам, равно как и качество этих при-
боров.
В литературе, посвященной электронно-лучевым осцилло-
графам, приведены описания и принципы конструирования
этих приборов. Однако критическому анализу схем элек-
тронно-лучевых осциллографов, а также расчету основных
узлов не уделялось достаточного внимания. Ввиду важности
этих вопросов в книге рассмотрены достоинства и недо-
статки различных способов построения узлов осциллографа,
6	ПРЕДИСЛОВИЕ
предназначенного для применения в измерительной технике.
Большое внимание уделено принципам расчета основных
узлов осциллографа, что должно в известной степени об-
легчить проектирование подобных приборов.
Вполне вероятно, что созданная нами книга имеет не-
достатки. Авторы с благодарностью примут все указания,
относящиеся к недочетам книги.
Считаем своим долгом выразить благодарность Р. С. Крав-
цову, сделавшему ряд ценных замечаний, и Н. М. Коган за
помощь, оказанную при подготовке рукописи.
Авторы
ГЛАВА ПЕРВАЯ
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО
ОСЦИЛЛОГРАФА
Основные достоинства электронно-лучевого осцилло-
графа— большое входное сопротивление, пренебрежимо
малая инерционность действия и высокая чувствительность —
дают возможность применять этот прибор непосредственно
для измерительных целей. Следует, однако, отметить, что
осциллограф, использовавшийся вначале* преимущественно
для визуализации электрических колебаний, необходимо было
существенно преобразовать с тем, чтобы он приобрел основ-
ное качество измерительного прибора — малую погрешность
измерения.
В основном эти изменения заключаются в том, что узлы
питания снабжаются схемами стабилизации, в каналах усиле-
ния увеличивается стабильность коэффициента усиления и
снижаются частотные и фазовые искажения, в усилителях
вводятся устройства для калибровки коэффициента усиления.
Чтобы получить минимальные искажения при наблюдении и
фотографировании с экрана трубки, следует уделить внима-
ние выбору и схеме включения электронно-лучевой трубки.
Само собой разумеется, что и мероприятия, повышающие
эксплуатационные качества .прибора (синхронизация, затем-
нение обратного хода развертки и др.), должны быть осу-
ществлены как можно тщательнее.
В последующих главах рассматриваются принципы выбора,
расчета и проектирования узлов электронно-лучевых осцил-
лографов, построенных на базе низковольтных электроста-
тических трубок.
Центральным узлом электронно-лучевого осциллографа
является электронно-лучевая трубка. Благодаря наличию
в трубке двух перпендикулярно расположенных отклоняющих
8 ГЛ. I. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
систем, управляющих электронным лучом, и люминесцирую-
щего экрана, удается получить видимое изображение гра-
фика функции двух переменных электрических сигналов. При
желании график может быть записан с помощью специальной
фотоприставки.
В практике осциллографии чаще всего приходится сталки-
ваться с исследованиями слабых сигналов. Имеющиеся
в осциллографе усилительные каналы позволяют усилить
Рис. 1. Структурная схема осцилло-
графа.
исследуемые сигналы пе-
ред подачей их на откло-
няющие системы трубки.
Различают два основ-
ных режима работы ос-
циллографа. В первом
случае на отклоняющие
системы трубки подаются
(через усилители или не-
посредственно) два внеш-
них сигнала. Во втором
случае исследуется лишь
один внешний сигнал.
При этом в качестве вто-
рого сигнала использует-
ся выходное напряжение
имеющегося в осциллографе генератора развертки. Так
как в этом случае чаще всего интересуются исследова-
нием внешнего сигнала как функции от времени, то вы-
ходное напряжение генератора развертки имеет форму пи-
лообразных колебаний (напряжение линейно связано со вре-
менем).
Примерная структурная схема осциллографа представлена
на рис. 1.
Взаимодействие узлов осциллографа ясно из самого
рисунка. Отметим лишь, что перевод переключателя П из
положения 1 в положение 2 соответствует переходу из пер-
вого режима работы осциллографа (подведение двух внеш-
них сигналов) ко второму (работа с внутренним генератором
развертки). Помимо основных узлов осциллографа, указанных
на рис. 1, в ряде случаев используются дополнительные
устройства, которые иногда оформляются в виде отдельная
приставок.
ГЛ. I. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА 9
Так, например, для одновременного исследования двух
внешних сигналов при работе с внутренним генератором раз-
вертки используется принцип попеременной подачи этих
сигналов на один вход осциллографа, осуществляемой при
помощи электронного коммутатора.
При исследовании непериодических сигналов большую
роль играют линии задержки и ждущие развертки.
Находят применение и специальные отметчики времени,
модуляторы яркости и чувствительности трубки, используе-
мые при измерении частоты, длительности импульсов и дру-
гих измерениях.
ГЛАВА ВТОРАЯ
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
Выбор наиболее подходящего типа электронно-лучевой
трубки определяется ее эксплуатационными свойствами и
стоимостью. При этом под понятием «эксплуатационные
свойства» подразумеваются такие качества трубки, как про-
стота цепей питания, хорошая фокусировка во всей пло-
скости экрана, большая относительная чувствительность,
высокая возможная скорость записи, отсутствие искажений
(в том числе при фотографировании с экрана) и небольшие
габариты.
Среди существующих в настоящее время электронно-
лучевых приборов трудно указать трубку, одновременно
удовлетворяющую всем требованиям.
В практике конструирования осциллографов наибольшее
распространение получили низковольтные «отпаянные» элек-
тронно-лучевые трубки с электростатическим управлением и
фокусировкой. Трубки с магнитным управлением электрон-
ным лучом, несмотря на некоторые их преимущества перед
электростатическими трубками (например, более совершен-
ная фокусировка), не находят, как правило, применения
в осциллографах. Применение магнитных трубок усло-
жнило бы питание отклоняющей системы в широком диапа-
зоне частот и, следовательно, конструкцию осциллографа
в целом. В связи с этим в настоящей книге не рассматри-
ваются магнитные трубки и связанные с ними схемы прибо-
ров. Точно так же исключены из рассмотрения специальные
высоковольтные осциллографы и применяющиеся в них трубки
с постоянной откачкой. Высоковольтные осциллографы с до-
статочной полнотой рассмотрены в ряде монографий (см.,
например, [25]).
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРОЖЕКТОР
И
Принцип действия электронно-лучевой трубки
Обширная литература, посвященная анализу работы и
конструкциям электронно-лучевых приборов (часть ее приве-
дена в списке, прилагаемом к настоящей книге), дает нам
возможность лишь вкратце остановиться на особенностях
работы трубки. По возможности рассмотрение особенностей
трубки будет увязано
с задачами проектиро-
вания и эксплуатации
осциллографа.
На рис. 2 схемати-
чески представлена кон-
струкция электронно-лу-
чевой трубки.
Внутри стеклянной
колбы, выполненной в
форме конуса, переходя-
щего в цилиндр, у креп ле-
Рис. 2. Электронно-лучевая трубка.
7 —цоколь, 2 —ножка, 3 — прожектор,	от-
клоняющие пластины, -5 —колба, 6 — экран.
ны электронный прожек-
тор и две пары отклоняющих пластин. На внутренней стенке
лобовой части колбы (экран) нанесен специальный состав,
светящийся под действием падающих на него электронов.
Электронный прожектор служит для создания сужающегося
электронного луча, имеющего малые размеры поперечного
сечения в плоскости экрана.
Две пары отклоняющих пластин при подведении к ним
напряжений позволяют перемещать луч, а, следовательно, и
светящееся пятно в плоскости экрана. Проводники от элек-
тродов прожектора и отклоняющих пластин выведены через
стекло колбы в так называемой ножке и оформлены снаружи
в виде цоколя трубки. Вакуум внутри колбы и поддержание
его жесткости во время эксплуатации обеспечиваются обыч-
ным для электронных ламп методом.
Перейдем к рассмотрению основных узлов трубки.
Электронный прожектор
Электронный прожектор состоит из катода, служащего
для эмиссии электронов, и нескольких электродов, находя-
щихся под определенными потенциалами по отношению
12
ГЛ. И. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
к катоду. Действие этих электродов сводится к концентра-
ции и ускорению расходящегося электронного пучка. В основу
этого явления положен принцип электронной оптики.
Пусть в электрическом поле, образованном электродами
прожектора, проведены эквипотенциальные линии, потен-
Рис. 3. Преломление лу-
ча в электрическом поле.
Uit Ut, С/8 —эквипотенциаль-
ные поверхности.
циалы которых Ur, Uz, U3 (рис. 3).
В случае, если эквипотенциаль-
ные линии нанесены достаточно густо
(разность между потенциалами со-
седних линий невелика), то можно,
не допуская больших погрешностей,
принять, что в среде, заключенной
между линиями и U2, потенциал
постоянен и равен ———-. Анало-
гично потенциал среды, заключен-
ной между линиями U2 и U3, ра-
U2 + Us ~
вен  - —2. Следовательно, элек-
тронный луч, войдя в среду с потен-
циалом 	—- под углом а, не изменит своего направления
вплоть до точки А. В дальнейшем луч попадает в область
с потенциалом —~—- , что приводит к изменению нормаль-
ной составляющей скорости луча, а следовательно, и к изме-
нению направления прохождения электронного луча. Проис-
ходит преломление луча. Аналогично обычному оптическому
преломлению светового луча оно подчиняется уравнению

(I)
Здесь 1/	—аналог показателей преломления среды,
обозначаемый обычно в формуле закона преломления света
через nv
Исследования показывают, что с помощью изменения
конфигурации электродов и их потенциалов удается весьма
просто создать различные электронно-оптические элементы —
рассеивающие, собирающие и цилиндрические линзы, элек-
тронные зеркала и др. В отличие от световой или гео-
метрической оптики, преломляющее действие элементов
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРОЖЕКТОР
13
Электронной оптики может изменяться в чрезвычайно ши-
роких пределах простым изменением потенциалов элек-
тродов.
Электроны, вылетающие из нагретого катода в разных
направлениях и попадающие затем в однородное ускоряющее
поле, образуют расходя-
щийся пучок параболиче-
ской формы.
На рис. 4 показано влия-
ние однородного ускоряю-
щего поля на электроны,
вылетевшие из одного не-
большого участка катода.
Эту картину можно мыслен-
но дополнить для случая
эмиссии со всей эффективной
и, Ч 4
Рис. 4. Влияние однородного уско-
ряющего поля на электроны, эмит-
тированные точечным участком ка-
тода.
ПОВерХНОСТИ катода, при- / —нить накала, 2—оксидное покрытие,
НЯВ ВО внимание, ЧТО ЭМИС- и" и» 1Л —эквипотенциальные по-
верхности.
сия максимальна в центре и
уменьшается к краям торцевой части катода. Задача элек-
тронно-оптических линз сводится к тому, чтобы по воз-
можности сжать пучок в плоскости экрана или, иначе
Рис. 5. Сжатие пучка электронной
линзой.
Z—плоскость катода, 2—фокусирующая
линза, 5 —плоскость экрана.
говоря, повысить плотность
тока в пятне.
Схематически действие
электронной линзы можно
представить рис. 5, на ко-
тором показан ход край-
них лучей пучка.
В соответствии с зако-
ном Ленгмюра плотность
тока в пятне (в плоскости
изображения) выражается
зависимостью
Рп==р»(^-4-l)sin2T2, (2)
ГДе рв — плотность тока на катоде; Т—абсолютная темпе-
ратура катода; U — потенциал в плоскости изображения;
е— заряд электрона; k — постоянная Больцмана; у2— поло-
вина угла схождения пучка.
t4
ГЛ. II. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
Из формулы (2) вытекает, что для повышения плотности
пятна следует рационально выбрать тип катода (с минимальной
рабочей температурой), величину ускоряющего потенциа-
ла (СТ) и, по возможности, увеличить угол схождения пучка.
На практике, как известно, применяются оксидные катоды,
обладающие довольно значительной удельной эмиссией
(0,2-ь0,5 а/см2) при низкой рабочей температуре катода
Рис. 6. Увеличение угла схожде-
ния уа с помощью дополнительной
линзы.
/—линза предварительной фокусировки,
2—главная фокусирующая линза.
ускоряющего потенциала. Таю
(850 С). Следует, однако,
иметь в виду, что даже не-
большое снижение рабочей
температуры катода приво-
дит к резкому снижению
удельной эмиссии. Так, при
температуре катода 800° С
ток эмиссии снижается более
чем в два раза.
При выборе ускоряюще-
го потенциала следует стре-
миться к его увеличению.
Самым серьезным препят-
ствием в этом направлении
является понижение чувст-
вительности трубки с ростом
образом, выбор оптималь-
ного ускоряющего потенциала заключается в согласовании
этого потенциала с допустимой в данном случае проекти-
рования осциллографа чувствительностью трубки.
Остается еще рассмотреть возможность увеличения плот-
ности тока в пятне за счет увеличения угла схождения у2.
Увеличение угла схождения при данных габаритах трубки
достигается путем введения дополнительной линзы, как это
схематически показано на рис. 6.
Принцип увеличения угла схождения используется в элек-
тронно-лучевых трубках. Электроды прожектора образуют
две линзы — катодную, или иммерсионную, и главную фоку-
сирующую линзы.
В действительности, однако, не удается получить точеч-
ное изображение на экране трубки из-за вылета электронов
из катода в различных направлениях. Примерная картина
воздействия двух линз на электронный пучок представлена
на рис. 7.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРОЖЕКТОР
15
Из рис. 7 видно, что пятно на экране трубки является
изображением скрещения пучка, играющего роль нового
источника электронов, но с большей плотностью тока, чем
плотность тока катода. Соотношение между радиусом пятна
Рис. 7. Ход крайних лучей в электронном про-
жекторе.
/— линза предварительной фокусировки, 2— главная фо-
кусирующая линза, 3 — экран, 4 — изображение (пятно),
5 — скрещение, г—радиус пятна, с —радиус скрещения.
и радиусом скрещения определяется на основании закона
Лагрйнжа— Г ельмгольца
(3)
где C/t— потенциал ближайшего к катоду ускоряющего
электрода; 172 —конечное ускоряющее напряжение; а, b —
расстояния от главной линзы до скрещения и пятна.
В современных трубках потенциалы Ut и U2 близки
друг к другу, расстояние b несколько больше расстояния а
и, следовательно, радиус пятна немного больше радиуса
скрещения. Приближение потенциала Ur к наибольшему
потенциалу трубки вызвано стремлением уменьшить радиус
скрещения (а следовательно, и радиус пятна), так как
с = Л1
1
(4)
Здесь Л, — коэффициент пропорциональности.
16
ГЛ. И. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
Отметим также, что сколько-нибудь значительного умень-
шения величины г за счет увеличения расстояния а добиться
не удается, так как это связано с увеличением габаритов
трубки (что уже само по
себе является серьезным
недостатком), при кото-
ром сильнее сказываются
искажения и ослабление
пятна.
Электронный прожек-
тор выполняется в боль-
шинстве случаев в
трех различных вариан-
тах (рис. 8).
Катод окружен ци-
линдром с отверстием в
центре донышка. Под-
водя отрицательный по-
тенциал к этому ци-
линдру, носящему назва-
ние управляющего элек-
трода, мы как бы сжи-
маем электронный пу-
чок, уменьшая при этом
эффективный диаметр от-
верстия в донышке. При
некотором потенциале,
так называемом потен-
циале запирания, пре-
кращается прохождение
электронов через управ-
ляющий электрод. Ре-
гулирование потенциала
управляющего электрода
приводит к изменению
тока электронного пучка, а следовательно, и яркости пятна.
Осуществляется такое регулирование с помощью потенцио-
метра, ось которого выведена обычно на переднюю панель
осциллографа и снабжена надписью — «яркость». Путь и фор-
ма электронного пучка, прошедшего через управляющий
электрод, несколько отличны во всех трех принципиальных
Рис. 8. Электронный прожектор,
а) триодный; б) тетродный, в) с нулевым го-
ком первого анода.
УпЭ~ управляющий электрод, /С—катод,
А —первый аиод, Л2 —второй анод, УсЭ —
ускоряющий электрод, /? —регулировка ярко-
сти, Ф — регулировка фокусировки.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРОЖЕКТОР
17
конструкциях электронных прожекторов (см. пунктирные
линии на рис. 8).
На рис. 8, а представлена схема одного из первых элек-
тронных прожекторов — триодного прожектора. Катодная
линза образуется в промежутке между первым и вторым
анодом. Первый и второй аноды представляют собой цилиндры
с одной или более диафрагмами, служащими для задержания
электронов, сильно уклонившихся от оси трубки и в связи
с этим плохо фокусирующихся.
Потенциал первого (фокусирующего) анода различен для
разных типов трубок и колеблется в пределах от */3 до */8
напряжения второго анода. Точная подгонка потенциала
первого анода, при котором диаметр пятна на экране дости-
гает минимальной величины, производится с помощью потен-
циометра, включенного в цепь общего делителя D. Ось
этого потенциометра выведена обычно на переднюю панель
и снабжена надписью — «фокусировка».
Особенность работы триодного прожектора — сильная
взаимосвязь между регулировками «фокусировки» и «яр-
кости». В самом деле, изменение потенциала первого анода
влияет не только на фокусировку луча, но и на его интен-
сивность, поскольку первый анод входит в систему катод-
ной линзы. Аналогично регулировка яркости пятна путем
изменения потенциала управляющего электрода вызывает
перемещение плоскости скрещения луча, вследствие чего
требуется дополнительная регулировка потенциала фокуси-
рующего анода для совмещения изображения скрещения луча
с плоскостью экрана. Связь между «яркостью» и «фокуси-
ровкой» вызывается еще и тем, что значительная часть
электронного потока перехватывается диафрагмами первого
анода. Понятно, что изменения этого потока при регулировке
«яркости» вызывают изменение потенциала первого анода,
а следовательно и расфокусирование пятна.
На практике это приводит к тому, что в триодных про-
жекторах удается сфокусировать пятно только при весьма
малой плотности пучка и малой яркости.
Исключить взаимодействие между регулировкой «фоку-
сировки» и «яркости» удается довольно существенным обра-
зом в тетродном прожекторе, в котором введен дополни-
тельный ускоряющий электрод, имеющий потенциал второго
анода (рис. 8, б).
2 Зак. 3670, и. М. Вишеичук, Е. П. Соголовский, Б, И. ШвецкиЗ
18
ГЛ. И. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
В данной системе регулирование параметров катодной
и главной линз становится в значительной степени незави-
симым, так как нет больше общих электродов с изменяемыми
потенциалами. К сожалению, ток первого анода (за счет
диафрагмирования) здесь все же значителен, что плохо
сказывается на устойчивости фокусировки пятна. Уст-
ранение этого недостатка достигнуто в тетродном про-
жекторе с нулевым током первого анода (рис. 8, в).
Этот тип прожектора получил сейчас наибольшее распро-
странение.
В некоторых случаях (например, при модуляции по яр-
кости) приходится все же принимать особые меры к тому,
чтобы соответственно изменить потенциал фокусирующего
анода для сохранения хорошей фокусировки. Для этого
следует предусмотреть возможность подведения к фокуси-
рующему аноду модулирующего импульса одинакового по
форме с импульсом, поданным на управляющий электрод,
но с соответствующей амплитудой и полярностью.
Заканчивая рассмотрение электронных прожекторов, сле-
дует отметить, что основную задачу, а именно создание
остро сфокусированного луча во всей плоскости экрана пока
что полностью решить не удалось. Дело в том, что элек-
тронным линзам, из которых состоит прожектор, как и
оптическим линзам, свойственны многочисленные аберраций.
К наиболее существенным в осциллографии типам аберрации
(воспользуемся аналогичными оптическими наименованиями)
относятся: сферическая аберрация, астигматизм и искривле-
ние плоскости изображения.
Сущность сферической аберрации заключается в том, что
фокусное расстояние для лучей, входящих в линзу, меняется
вместе с изменением радиального расстояния, на котором они
проходят линзу. Это приводит к тому, что пятно не удается
хорошо сфокусировать. Единственным путем уменьшения
сферической аберрации является диафрагмирование. Попытки
создания практически приемлемых систем электродов, сво-
бодных от сферической аберрации, пока что не увенчались
успехом.
Явление астигматизма заключается в том, что в изобра-
жениях, находящихся не на осевой линии линзы, получаются
различные фокусные расстояния для линий, расположенных
под прямым углом. Иначе говоря, получаются различные
ОТКЛОНЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ
19
фокусные расстояния в перпендикулярных плоскостях линзы,
что вызывается конфигурацией ее электрического поля.
Это явление обнаруживается следующим образом. При
некотором потенциале фокусирующего анода пятно хорошо
фокусируется в центре экрана. Сместив пятно и изменив
потенциал первого анода, удается сфокусировать пятно, но
уже в виде черточки и, наконец, продолжая изменять по-
тенциал, удается сфокусировать пятно еще раз в виде
черточки, расположенной по отношению к предыдущей
на 90°.
Влияние астигматизма может быть несколько уменьшено
за счет изменения конфигурации поля главной фокусирую-
щей линзы, что будет рассмотрено при описании отклоняю-
щей системы.
Искривление плоскости изображения выражается в том,
что сфокусированное изображение плоского предмета рас-
полагается на кривой поверхности.
Значительное уменьшение эффектов астигматизма и ис-
кривления Плоскости изображения можно получить путем
применения вогнутых катодов.
Вряд ли нужно доказывать, что создание электронных
фокусирующих систем без аберраций является актуальной
задачей, стоящей перед конструкторами электронно-луче-
вых трубок.
Отклоняющие системы
Как уже отмечалось, для отклонения электронного пучка
в любом требуемом направлении служат две пары отклоняю-
щих пластин с их взаимно перпендикулярными полями.
Не останавливаясь на общеизвестном анализе, напомним
лишь, что электроны, попав в поперечное электрическое
поле (действующее между пластинами в результате подве-
дения к ним напряжения), движутся по параболе. Далее
электроны движутся со скоростью и направлением, приобре-
тенными ими при выходе из сферы влияния поля пластин.
При этом пятно на экране сместится от центра экрана.
Отношение отклонения пятна от центра экрана (Л) в ве-
личине подведенного к пластинам напряжения (17) носит
название чувствительности к отклонению (S) и выражается
обычно в лл/в.
2*
20
ГЛ. II. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
Для плоскопараллельных пластин получается следую-
щее выражение чувствительности к отклонению:
S=*«W+').	<5>
где k — коэффициент, характеризующий прирост чувстви-
тельности вследствие наличия поля рассеяния отклоняющих
пластин (обычно k —1.15). а обозначения величин a, d и I
ясны из рис. 2.
Из рассмотрения формулы (5) легко заключить, что уве-
личить чувствительность к отклонению можно путем увели-
чения а и I и уменьшения Ua и d. Увеличение размеров а
и I ограничивается допустимыми габаритами трубки. Умень-
шение Ua связано с увеличением диаметра пятна и, следо-
вательно, с уменьшением разрешающей способности трубки.
Последнее очень хорошо характеризуется так называемой
относительной чувствительностью—параметром, определяю-
щим величину приложенного к отклоняющим пластинам
напряжения для отклонения пятна на расстояние, равное
диаметру пятна. Во всех случаях, когда требуется большая
разрешающая способность трубки (например, при желании
увеличить динамический диапазон записываемых величин),
недопустима работа при пониженном ускоряющем напряже-
нии иа.
Остается еще рассмотреть возможность увеличения чув-
ствительности к отклонению путем уменьшения расстояния
между пластинами d. Следует отметить, что этот метод
увеличения чувствительности нашел свое применение в прак-
тике конструирования электронно-лучевых трубок. Стремле-
ние сблизить по возможности отклоняющие пластины, с одной
стороны, и исключить при этом попадание луча на откло-
няющую пластину, с другой, привело к распространенным
сейчас формам — изогнутым или ломаным пластинам *)
(см. рис. 8).
Поля, создаваемые отклоняющими пластинами, вызывают
ряд дополнительных искажений формы пятна в плоскости
экрана: нелинейные, трапецеидальные искажения и т. п.
*) Выражения чувствительности для таких форм пластин
см. в [17].
ОТКЛОНЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ
21
Особенно большими эти искажения бывают при несим-
метричном включении пластин. Схема такого включения
представлена на рис. 9.
Действительно, при подведении к пластинам П3 — ГЦ пе-
ременного напряжения с амплитудой Um (для простоты
оставим 7?! — ГЦ под одинаковым потенциалом Ua) элек-
троны, достигнув точки р, попадают в пространство с уско-
ряющим потенциалом, изменяющимся от	до
Электронный f'	?
прожектор
П,
П3
~р.
пг
/4
Рис. 9. Несимметричное
включение отклоняющих
пластин.
принято называть не-
17д,—Нетрудно заме-
тить, что при этом луч дефо-
кусируется по мере того, как он
приближается к пластине /73 (если
фокусировка была рассчитана на
ускоряющее напряжение Uay
В этом случае на экране трубки
будет видна вертикальная линия,
расширяющаяся кверху.
Одновременно с дефокусиров-
кой луча будет изменяться и чув-
ствительность к отклонению, что
линейными искажениями отклоняющей системы.
Весьма существенны также и трапецеидальные искаже-
ния. Суть их заключается в том{', что чувствительность пла-
стин, расположенных ближе к прожектору, зависит от на-
пряжения, приложенного ко второй паре пластин. Исследо-
вания в этой области показали, что при подведении
несимметричного напряжения к пластийам /7t — ГЦ создается
такая конфигурация поля, при которой в пространстве между
пластинами 77s— /74 возникает дополнительная отклоняющая
составляющая. При положительном потенциале незаземлен-
ной пластины (из пары /7Х — П2) дополнительная отклоняю-
щая составляющая (между пластинами П3— ГЦ) уменьшает
общее отклонение, а следовательно, чувствительность пла-
стин и наоборот.
Трапецеидальных искажений не бывает в случае подве-
дения несимметричного напряжения к пластинам ГЦ— ГЦ,
так как поле этих пластин не влияет на чувствительность
пары /7Х — П2. В связи с этим при необходимости иметь
в схеме хотя бы одно несимметричное напряжение целесси
образнр такое напряжение подвести к паре ГЦ— ГЦ.
22
ГЛ. II. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
Трапецеидальное искажение периодических колебаний
представлено на рис. 10.
Само собой разумеется, что краевые поля отклоняющих
пластин также способствуют ухудшению работы трубки.
Значительное уменьшение всех видов искажений, вызывае-
мых отклоняющей системой,
достигается введением сим-
метричного питания откло-
няющих пластин (рис. 11).
Приведенная на рис. 11
схема является лишь одним
из возможных вариантов
Рис. 10. Трапецеидальные
искажения при несиммет-
ричном включении откло-
няющих пластин.
Рис. 11. Симметричное
включение отклоняющих
пластин.
включения симметричного питания пластин трубки, средний
потенциал которых равен потенциалу второго анода Uai.
На практике, как это будет в дальнейшем показано, при-
меняются и другие схемы питания пластин, где, помимо
изменения потенциалов пластин, необходимых для переме-
щения пятна, может быть введена также регулировка сред-
него потенциала пластин.
Изменение среднего потенциала пластин и связанное
с ним изменение конфигурации электрического поля дает
возможность несколько скомпенсировать астигматизм трубки
в целом [30].
На графике (рис. 12) для одного экземпляра трубки
типа 13ЛО37 дана примерная зависимость между средними
ОТКЛОНЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ
23
потенциалами двух пар отклоняющих пластин, при которых
астигматизм доведен до минимума (пятно оптимально сфо-
кусировано по всей плоскости экрана).
На осях рис. 12 отложены средние потенциалы пластин
по отношению ко второму аноду. Если выбрать к примеру,
средний потенциал пластин П3 — Ut равным нулю, то, как
это видно из графика рис. 12, потенциал пластин П1 — П2
должен быть равен —30 в. Следует, однако, отметить,
зависимость между средними
что
тается постоянной, даже для
разных экземпляров трубок
одного и того же типа.
Вследствие этого требуется
плавная регулировка сред-
него потенциала.
Итак, чтобы получить
оптимальную фокусировку,
необходимо предусмотреть
в схеме осциллографа
возможность регулирования
среднего потенциала хотя
бы одной пары пластин,
т. е. ввести корректировку
астигматизма.
Заслуживает внимания и
вопрос о частотных искаже-
ниях, вносимых отклоняю-
щей системой трубки. До
ствительности
потенциалами не ос-
Рис. 12. Зависимость средних по-
тенциалов отклоняющих пластин
при минимальном астигматизме.
сих пор при определении чув-
к отклонению считалось, что к пластинам
подведена постоянная разность потенциалов. Несмотря на
то, что чаще всего к пластинам подводится переменное
напряжение, указанное предположение вполне правомерно,
так как период отклоняющего напряжения почти всегда на-
много больше времени пролета электронов в области действия
электрического поля пластин. Однако, начиная с частот
порядка сотен мегагерц, отклоняющие системы большин-
ства типов электронно-лучевых трубок начинают вносить
существенные частотные искажения [15], вызванные тем,
что величина и направление электрического поля пластин
успевают измениться за время пролета электрона между
пластинами (рис. 13).
24
ГЛ. П. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
Таким образом, в результате быстрых изменений потен-
циала пластин при работе на очень высокой частоте, общее
отклонение и, следовательно, чувствительность трубки сни-
жаются.
В литературе [17] приводится упрощенный вывод выра-
жения для динамической (с учетом частоты отклоняющего
напряжения) чувствитель-
ности
(ВТ
sin *2
5дин = 5ст •	.
т
(6)
Здесь SCT — статическая
чувствительность к от-
клонению, определяемая
формулой (5) при плос-
ко-параллельных пласти-
нах; т — время пролета
электроном поля плас-
тин.
Из выражения (6) сле-
дует, во-первых, что
коэффициент при SCT
превращается в нуль,
когда угол пролета ют
становится кратным 2к,
и, во-вторых, амплитуд-
ное значение коэффи-
циента падает с ростом
частоты,
снижение отклонения на-
Рис. 13. Влияние поля высокой ча-
стоты на траекторию электрона (дли-
на волны равна длина пластин).
а— длина пластин, а' —угол отклонения,
вызванный положительной полуволной, и.,г —
угол отклонения, вызванный отрицательной
полуволной, у —смещение луча.
Как уже отмечалось, заметное
чинается при частоте в несколько сотен мегагерц, что и
может считаться предельной частотой для обычных элек-
тронно-лучевых трубок.
Дополнительное искажение, вызываемое емкостью откло-
няющих пластин и проводов к ним, требует применения
специальных мер (укорочение выводов от пластин, экрани-
рование каждой пары пластин и др.) для работы на частоте,
близкой к предельной. В случае необходимости в исследо-
вании более высоких частот следует перейти к специальным
ОТКЛОНЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ
25
высокочастотным трубкам, например к трубкам с бегущей
волной [17].
В некоторых типах трубок искажения возникают за счет
различия паразитных емкостей между пластинами. На рис. 14
показаны емкости между пластинами и подводящими про-
водами к ним. Эти емкости
Взаимное проникновение
сигнала из одной пары пла-
стин — П2) в другую
(773—П4) будет исключено
в случае равновесия моста,
т. е. когда
^31^42 = ^14^23“	(7)
Выбор системы распо-
ложения подводящих про-
водов к пластинам, при
которых условие (7) выпол-
няется, не сопряжено с труд-
ностями. Вместе с тем встре-
чаются трубки, в которых
образуют мостовую схему.
Рис. 14. Емкости между вводами
пластин.
не имеет места равенство (7).
Эксперимент показал, что уже на частоте 100 кгц в трубке
типа 13ЛО37 имеется заметное проникновение сигнала из
одной пары пластин в другую, что приводит к перекосу
изображения.
Устранение этого вида искажений возможно путем вклю-
чения некоторой емкости между выводами соседних пластин.
Для трубки типа 13ЛО37 оказалось достаточным для удо-
влетворения условия (7) включение емкости С=2пф.
Стремление к дальнейшему улучшению фокусировки луча,
увеличению яркости пятна при сохранении большой чувст-
вительности привело к тому, что в некоторых современных
электронно-лучевых трубках вводится третий ускоряющий
анод. Этот анод выполняется в виде слоя аквадага, нане-
сенного на коническую часть трубки за отклоняющими пла-
стинами в сторону экрана. На металлический вывод тре-
тьего анода (в стеклянном баллоне трубки) подается потен-
циал порядка 1500—2000 в (для трубки типа 13ЛО37) по
отношению ко второму аноду. К сожалению, конфигурация
роля третьего анода не соответствует идеальному длуцаю
26
ГЛ. И. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
[17]	. в результате чего необходимое дополнительное уско-
рение электронов сопровождается заметным (15-^20%) сни-
жением чувствительности к отклонению.
Исследования в данной области показали, что идеальная
конфигурация поля, при которой эквипотенциальные линии
расположены перпендикулярно к электронным лучам, полу-
чается в трубках с многократным последующим ускорением
(с 4—Б дополнительными анодами). Следует, однако, заме-
тить, что трубки с многократным последующим ускорением
весьма сложны в изготовлении и эксплуатации (потенциал
последнего ускоряющего электрода достигает нескольких
десятков киловольт) и применяются для записи быстрых про-
цессов (со скоростью до 50 000 кипсек) и в проекционных
осциллографах.
Экран
На внутреннюю поверхность дна колбы наносится тон-
кий слой като до люминофор а (или проще люминофора) — ве-
щества, способного светиться под действием электронной
бомбардировки. Таким путем создается одна из важных
деталей электронно-лучевой трубки — люминесцирующий
экран.
Соответствующим выбором состава и технологии обра-
ботки основного люминофора и активатора удается создать
экран, достаточно эффективно преобразующий энергию
электронного пучка в световое излучение любого участка
видимого спектра. Наибольшее распространение получили
в настоящее время следующие люминофоры:
1.	Ортосиликат цинка (виллемит) и цинк-бериллий сили-
кат, активированные марганцем. Особенность этих люмино-
форов— их значительная стойкость в отношении перегрева.
Цвет свечения этих силикатов меняется в зависимости от
состава от зеленого до желто-оранжевого и применяется
поэтому в трубках, рассчитанных главным образом для
наблюдения исследуемых процессов.
2.	Сульфиды цинка и цинк-кадмия, активированные се-
ребром или медью. Важной особенностью этих люминофо-
ров является то, что путем изменения состава входящих
компонентов удается создать экран с длительностью после-
свечения от микросекунд до минут. Можно также получить
ЭКРАН
27
любой цвет свечения люминофора. К сожалению, эти люми-
нофоры не отличаются большой физико-химической стой-
костью. Сульфидные люминофоры нашли широкое примене-
ние в осциллографии, радиолокации и телевидении. Следует
отметить, что они служат для создания сложных экранов.
Так, путем нанесения механической смеси сульфида цинка,
активированного серебром (синяя компонента), и цинк-кад-
мия сульфида, активированного серебром (желтая компо-
нента), можно получить «белый» экран, необходимый
в приемных телевизионных трубках. Кроме механической
смеси, применяются двухслойные экраны, отличающиеся очень
большим послесвечением. В этом случае на стекло наносится
цинк-кадмий сульфид, активированный медью, который отли-
чается длительным послесвечением желто-зеленого цвета при
световом возбуждении. Роль светового возбудителя играет
второй слой — сульфид цинка, активированный серебром,
который наносится на первый слой. Второй слой светится
синим цветом под влиянием электронного пучка.
3.	Вольфрамат кальция. Отличается бледно-голубым цве-
том свечения и чрезвычайно малым послесвечением (десятки
микросекунд). Эти экраны целесообразно применять в труб-
ках, используемых для фотографирования [кратковременных
процессов.
4.	Окись цинка. В зависимости от режима прокаливания
дает фиолетовое или зеленое свечение. В остальном близка
к вольфрамату кальция.
Яркость свечения люминофора зависит от свойств люми-
нофора, концентрации и энергии возбуждающих электронов
и определяется следующим экспериментально полученным
выражением [17]:
B=Aj(U — U0T,	(8)
где А и п—постоянные, характеризующие люминофор;
плотность электронного пучка; U — разность потенциа-
лов между экраном и катодом; Uo — наименьший потенциал
экрана, при котором возбуждается люминофор.
С точки зрения электропроводности люминофоры пред-
ставляют собой изолятор (порядка 1014 omIcaP). Электроны,
попадающие на экран, могут быть отведены только за счет
вторичной эмиссии люминофоров. Вторичные электроны
попадают на стенки колбы, где расположен ближайший
28
ГЛ. II. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
проводящий слой аквадага (второй или третий анод), играю-
щий роль коллектора.
На рис. 15 представлена типовая кривая (пунктир) зави-
симости коэффициента вторичной эмиссии (а) и зависимости
отношения тока коллектора (ZK) к току пучка первичных
электронов (1л) от ускоряющего потенциала первичных
электронов (их энергии) U7 вблизи экрана [8,27].
Рис. 15. Зависимость коэффициента вто-
ричной эмиссии (а) и отношения тока
коллектора (ZK) к току пучка (1^
от ускоряющего потенциала (t/y).
Uq — минимальное напряжение возбуждения лю-
z
минофора. 17Лр —предельный потенциал, UR и
—потенциал коллектора и соответствующий
ему потенциал диэлектрика.
Потенциал люминофора (экрана) зависит главным обра-
зом от энергии падающих на него первичных электронов
и потенциала вблизи расположенного коллектора.
Если частное значение потенциала коллектора (UB)
больше минимального напряжения Uo (для удобства анализа
потенциал катода принят постоянным и равным 0 — начало
координат графика рис. 15), то потенциал люминофора
устанавливается близким к потенциалу коллектора. На рис. 15
показаны два случая автоматического выравнивания потен-
циалов коллектора и люминофора (uB, ид и UB, t/д). Так,
например, потенциал коллектора UB совпадает с таким зна-
чением ускоряющего потенциала первичных электронов, при
котором а> 1. Режим, при котором количество электронов,
покидающих люминофор, превышает количество поступаю-?
ЭКРАН
29
ших электронов, является переходным. Немедленно благо-
даря электронному облачку образуется тормозящее поле,
приводящее к равенству /к = 1Л, т. е. к режиму устойчивого
равновесия (точки Ь, Ь'). Автоматическое сближение потен-
циалов коллектора (последнего анода) и люминофора имеет
место до предельного потенциала 1/пр, так как далее а< 1.
В зависимости от состава люминофора предельный потен-
циал экранов *) колеблется от 5 до 25 кв.
На участке а — б энергия первичных электронов мала
(о<1), экран становится даже несколько отрицательно
заряженным по отношению к катоду, в результате чего
электроны отражаются от люминофора, — свечение исчезает.
При отражении электронов все большая часть первичного
пучка (/л) попадает прямо на коллектор и отношение ~
‘л
стремится к единице (точка а). Отдельного рассмотрения
процесса установления потенциалов вблизи точки неустой-
чивого равновесия (б) не требуется.
Длительная или очень интенсивная бомбардировка элек-
тронами приводит к временной (утомление) или постоянной
(выгорание) потере либо снижению светоотдачи экрана.
Полагают, что в местах, подвергшихся сильной или длитель-
ной бомбардировке, происходит термическое разложение
молекул люминофора с выделением непрозрачного металла.
По имеющимся сведениям на разрушении люминофора силь-
нее, чем скорость электронов, сказывается увеличение плот-
ности электронного луча. Это дает основание применять
по возможности более высокие ускоряющие напряжения.
Весьма важную роль в технике осциллографирования
играет большая контрастность изображения. Для повышения
контрастности должны быть приняты меры, связанные
с эксплуатацией электронно-лучевой трубки и улучшением
ее конструкции. Так, выбрав расположение осциллографа,
при котором внешний свет не попадает прямо на экран
трубки, и применив нейтральные фильтры, можно значительно
уменьшить влияние внешнего света. Далее, применением
специальных покрытий наружной или внутренней стенки дна
*) Специальные алюминированные экраны, применяемые в высо-
ковольтных трубках, не имеют предельных потенциалов — тонкая
проводящая пленка алюминия соединяет экран с последним анодом.
30
ГЛ. II. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
колбы удается увеличить угол полного внутреннего отраже-
ния и, таким образом, уменьшить ореол, ухудшающий кон-
трастность изображения. Рациональным выбором формы
трубки можно исключить возможность засветки экрана
за счет лучей, отраженных от внутренней поверхности кони-
ческой части колбы. Известное снижение контрастности полу-
Рис. 16. Искажения изображения
из-за кривизны экрана.
/ — центр отклонения, 2 — экран, 5 —пло-
скость неискаженного изображения.
занных с выпуклостью экрана
из прилагаемого эскиза (рис. 1
чается из-за кривизны экра-
на, так как светящееся пятно
облучает почти весь экран.
Радикальной мерой, исклю-
чающей такое засвечивание,
является применение пло-
ских экранов, что еще, к со-
жалению, не внедрено в про-
изводство низковольтных
осциллографических трубок.
Следует отметить, что
применение плоских экра-
нов ликвидировало бы иска-
жения осциллограмм, свя-
Суть этих искажений ясна
Величина осциллограммы получает дополнительную зави-
симость от угла отклонения луча а или от участка экрана,
на котором расположена осциллограмма
£>!== Deos а.
(9)
Некоторые дополнительные данные о выпускающихся
в СССР электронно-лучевых трубках приведены в прило-
жении 1.
Специальные электронно-лучевые трубки
Широкий круг вопросов, разрешаемых с помощью элек-
тронно-лучевых трубок, вызвал появление ряда специальных
типов трубок, среди которых следует отметить двухлучевые
трубки *) и трубки с дополнительной системой радиального
отклонения луча.
*) Существуют электронно-лучевые трубки с количеством лучей
более двух. Так, например, фирмой Сименс-Гальске выпускаются
осциллографы с четырехлучевыми трубками.
СПЕЦИАЛЬНЫе ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ТРУБКИ	31
Двухлучевые трубки представляют собой по сути две
идентичные системы, состоящие из электронного прожектора
и отклоняющих пластин, смонтированные в одной колбе.
С помощью двухлучевых трубок удобно исследовать два
различных процесса.
В ряде случаев оказывается целесообразным применять
при записи исследуемых процессов в полярных координатах
специальные трубки с системой радиального отклонения
луча. Эти трубки включают электронный прожектор, фор-
мирующий электронный луч, электростатическую (две пары
отклоняющих пластин) или электромагнитную систему, со-
здающую круговую развертку, и специальное устройство
в виде конического конденсатора или штыря, служащее для
отклонения луча в радиальном направлении.
Более полное описание специальных типов трубок да-
но в [17].
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
РАЗВЕРТКИ
Для наблюдения на экране осциллографа формы элек-
трического напряжения применяют развертывание во вре-
мени. Если исследуемое напряжение представляет собой
периодическую функцию времени, наиболее удобна синхро-
низированная периодическая развертка с периодом, равным
или кратным периоду сигнала. Такая развертка бывает
обычно возвратно-линейной или пилообразной.
Пятно на экране осциллографа под воздействием раз-
вертывающего напряжения равномерно перемещается слева
направо. Исследуемое напряжение вызывает вертикальное
отклонение. В результате траектория пятна изображает
временной график сигнала. По окончании так называемого
«прямого хода», когда пятно достигает правого края экрана,
оно быстро возвращается в исходное положение в левой
части экрана («обратный ход») и затем снова начинает
перемещаться вправо. Если развертка синхронизирована,
траектории пятна в течение каждого периода развертки
в точности повторяют друг друга, что представляет боль-
шое удобство для наблюдения. Часть изображения, соответ-
ствующая обратному ходу, может мешать наблюдению, по-
этому пятно на время обратного хода обычно затемняют.
При осциллографировании вольтамперных характеристик,
а также при измерении фазы и частоты применяется сину-
соидальная развертка.
При точных измерениях времени, частоты или фазы
можно расширять масштаб с помощью круговой развертки.
В этом случае к вертикальным и горизонтальным откло-
няющим пластинам электронно-лучевой трубки приклады-
ваются квадратурные синусоидальные напряжения, под влия-
нием которых пятно перемещается по окружности. Если
ГЕНЕРАТОРЫ ПИЛООБРАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
33
сигнал представляет собой временные метки, его следует
подавать на управляющий электрод электронно-лучевой
трубки с тем, чтобы получить на экране подсвеченные или
затемненные точки. Наблюдение формы сигнала при круго-
вой развертке неудобно и связано с техническими затруд-
нениями, так как требует радиального отклонения луча
напряжением сигнала. Для радиального отклонения луча
нужно применять специальные электронно-лучевые трубки
с центральным отклоняющим электродом либо модулировать
сигналом отклоняющие синусоидальные напряжения [19].
Наибольшее расширение масштаба времени обеспечивают
двухчастотные развертки. Спиральная и радиальная раз-
вертки представляют собой сочетание круговой развертки
с пилообразной разверткой в радиальном направлении. Пило-
образная развертка имеет в первом случае меньшую, а во
втором — большую частоту, чем круговая развертка. Двух-
частотная пилообразная развертка, например, телевизионный
растр, получается при одновременном действии быстрой
горизонтальной (строчной) развертки и медленной верти-
кальной (кадровой).
Наблюдение формы непериодических сигналов осущест-
вляется с помощью ждущей развертки, которая представ-
ляет собой однократную развертку, запускающуюся фрон-
том исследуемого сигнала или специальным импульсом,
предшествующим сигналу. Ждущая развертка применяется
также при исследовании периодических напряжений, если
наблюдению подлежит не весь период, а его малая часть.
В настоящей главе будут рассмотрены устройства, при-
меняемые для получения пилообразной развертки. Методы
получения синусоидальных развертывающих напряжений
широко известны и в описании не нуждаются.
Генераторы пилообразных напряжений
Для того чтобы вызвать равномерное перемещение пятна
на экране по оси времени, к горизонтальным отклоняющим
пластинам подводят пилообразное напряжение (рис. 17).
Большую часть периода пилообразного напряжения
составляет время прямого хода ТП]). В течение этого вре-
мени напряжение изменяется на величину (7Р так, что пятно
с постоянной скоростью проходит весь экран слева направо.
3 Зак. 3670» II. М. Вишенчук, Е. П. Соголовекий, Б. И. Швецкий
34
ГЛ. Ш. РАЗВЕРТКИ
За время Говр пятно быстро возвращается в исходное
положение.
При синхронизированной развертке глаз вследствие
инерционности зрительного ощущения видит неподвижное
изображение даже при коротком послесвечении экрана.
Однако если частота развертки меньше 45—50 гц, изобра-
жение мигает, что утомляюще действует на зрение. Нако-
нец, при частотах ниже 5—10 гц пятно не оставляет за
Рис. 17. Пилообразное напряжение.
Тп., —длительность прямого хода, rojp —длительность обратного хода.
собой «следа» и изображения вообще не получается. По-
этому для наблюдения медленно изменяющихся напряжений
следует применять электронно-лучевые трубки с длительным
послесвечением. Это позволяет наблюдать сигналы с перио-
дом в несколько секунд.
Пилообразная развертка не бывает идеально линейной.
Это приводит к искажению формы наблюдаемой кривой и
к погрешности при измерении времени, так как для отсчета
пользуются обычно линейным масштабом. Источники нели-
нейных искажений таковы:
1.	Нелинейные искажения в усилителе горизонтального
отклонения возникают главным образом в оконечном кас-
ГЕНЕРАТОРЫ ПИЛООБРАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
35
каде. Это необходимо учитывать при выборе схемы выход-
ного каскада и режима ламп.
2.	Частотные и фазовые искажения в усилителе горизон-
тального отклонения вызывают искажение формы усиливае-
мого пилообразного напряжения. При низких частотах
развертки они приводят к искривлению пологой части пилы;
при высоких — к удлинению обратного хода.
3.	Выходное напряжение генератора развертки во время
прямого хода изменяется обычно по экспоненциальному
закону
U= А^-Ве-^.	(10)
Скорость изменения этого напряжения
зависит от времени

и в течение прямого хода меняет свою величину от
В
и0 =----
до
Максимальное относительное изменение скорости
можно свести к незначительной величине, если использовать
небольшой участок экспоненты (ГЩ1 < 0,1т).
При непосредственном измерении времени с помощью
развертки непостоянство скорости не так существенно, как
при наблюдении формы кривой, и нелинейность следует
оценивать погрешностью определения времени. Для экспонен-
циального развертывающего напряжения эта погрешность,
выраженная в долях длительности прямого хода, в 8 раз
меньше относительного изменения скорости развертки [18].
Остановимся на требованиях, которым должна удовле-
творять ждущая развертка, применяемая при наблюдении
однократных или периодических импульсных сигналов
с большой скважностью. Для получения максимальной
3*
36
ГЛ. III. РАЗВЕРТКИ
ширины изображения исследуемого сигнала желательно иметь
не только скачкообразную (как в осциллографах ЭО-53,
Orion EMG № 1551, Du Mont 248), но и плавную регули-
ровку скорости ждущей развертки.
Поскольку ждущая развертка в большинстве случаев
запускается фронтом исследуемого импульса, промежуток
времени между моментом поступления запускающего сигнала
и началом прямого хода должен быть настолько малым,
чтобы возможно было наблюдать начало исследуемого им-
пульса. Применение разверток, ждущих «справа», цикл
которых начинается с обратного хода, с этой точки зрения
нежелательно. Развертки, ждущие «слева», которые начи-
нают свою работу с прямого хода, срабатывают значительно
быстрее, хотя и в этом случае может понадобиться задержка
исследуемого сигнала в усилителе вертикального отклонения
с помощью искусственной линии.
При фотографировании осциллограмм со ждущей раз-
верткой неподвижное пятно может засвечивать пленку.
Поэтому его следует либо гасить, подсвечивая лишь на
время прямого хода, либо выводить за экран таким обра-
зом, чтобы при поступлении запускающего импульса оно
скачком перемещалось в исходное положение, откуда начи-
нался бы прямой ход.
Рыходное напряжение генератора ждущей развертки
содержит постоянную составляющую, зависящую от частоты
псвторения. Если ее отделить, то при изменении частоты
повторения исследуемого импульса его изображение может
заметно смещаться по горизонтали. Поэтому усилитель раз-
вертывающего напряжения должен либо не содержать пере-
ходных емкостей, либо иметь на выходе специальную фи-
ксирующую схему для восстановления постоянной соста-
вляющей.
Существует большое количество схем генераторов пило-
образного напря кения. Основным элементом всех этих
устройств является конденсатор развертки, заряд и разряд
которого осуществляется через два различных по величине
сопротивления. Скорость развертки зависит от величины
зарядного (или разрядного) тока и емкости конденсатора.
В большинстве схем элементы, определяющие скорость,
задают также частоту (длительность) и амплитуду раз-
вертки. Так, например, в тиратронном генераторе моменты
ТИРАТРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
37
начала прямого хода (потухания тиратрона) и конца его
(зажигания) наступают тогда, когда напряжение на конден-
саторе развертки становится равным напряжению зажигания
или потухания тиратрона. Поэтому амплитуда развертки
при регулировке скорости почти не изменяется, а скорость
и частота прямо пропорциональны друг другу. Однако
есть и такие типы генераторов, в которых частоту и ско-
рость развертки задают разные элементы (например, не-
симметричный мультивибратор, используемый в осцилло-
графе ЭО-4). Существенным недостатком этих генерато-
ров является применение неудобных в конструктивном
отношении сдвоенных плавных и скачкообразных регулято-
ров скорости и частоты. Кроме того, с целью получения
постоянства амплитуды должно производиться тщательное
сопряжение этих регуляторов.
В генераторах развертки импульсы тока, перезаряжаю-
щего конденсатор во время обратного хода, имеют ампли-
туду порядка десятков и даже сотен миллиампер. При
конструировании озциллографа необходимо принимать меры
к тому, чтобы этот ток не проходил через источник анод-
ного питания (например, в тиратронном генераторе конден-
сатор должен включаться параллельно тиратрону, а не
последовательно с ним). В противном случае может по-
явиться паразитная связь между генератором развертки и
другими узлами осциллографа.
Тиратронный генератор
Благодаря простоте схемы, сравнительной несложности
наладок и регулировок, а также удобству синхронизации
тиратронный генератор пилообразного напряжения нашел
широкое применение в осциллографической практике [28].
Его недостаток — неудовлетворительная работа в области
ультразвуковых и высоких частот. Кроме того, тиратронный
генератор неудобен  для получения ждущей развертки, так
как цикл в нем начинается с обратного хода. Эти две при-
чины и ограничивают область применения тиратронного
генератора.
Рассмотрим работу тиратрона в схеме, приведенной на
рис. 18. Кривая / изображает статическую вольтамперную
характеристику тиратрона с последовательным ограничи-
38
ГЛ. Ш. РАЗВЕРТКИ
тельным сопротивлением Ra. Прямая // является вольт-
амперной характеристикой сопротивления R, включенного
последовательно с источником э. д. с. Е. Точка пересече-
ния 3 линий 1 и 11 является точкой неустойчивого равно-
весия, если она принадлежит падающему участку вольт-
амперной характеристики тиратрона. Действительно, если бы,
например, напряжение на конденсаторе С оказалось немного
большим, чем (73, ток через сопротивление R превышал бы
Рис. 18. Тиратронный генератор.
а) схема генератора; б) вольтамперные характеристики: / — тиратрона, 1 // — на-
грузочного сопротивления (/?).
ток тиратрона, конденсатор заряжался бы разностью этих
токов и напряжение на конденсаторе продолжало бы воз-
растать. При начальном отклонении в другую сторону на-
пряжение на конденсаторе продолжало бы уменьшаться и
далее. Таким образом, флюктуации, присущие элементам
схемы, вывели бы ее из равновесия, если бы сна оказалась
в этом состоянии.
В установившемся режиме генерации точка, описываю-
щая состояние тиратрона, движется по замкнутой кривой
У—2—5—4. На участке 1—2 ток через тиратрон отсут-
ствует, и конденсатор заряжается до потенциала УУ2- Это—
прямой ход ра;:вертки. Обратный ход начинается в момент
зажигания тиратрона (участок 2—5) и протекает при боль-
ТИРАТРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
39
шом токе (участок 5—4). Затем тиратрон гаснет (участок
4—1), ток его скачком уменьшается, и весь цикл повто-
ряется снова.
Большой ток, проходящий через тиратрон, следует во
избежание разрушения оксидного слоя катода ограничивать
сопротивлением. Величину этого сопротивления выгодно
иметь небольшой, чтобы не удлинять обратного хода.
Сопротивление Rg включается последовательно с сеткой
для того, чтобы предохранить ее от перегрева. Величина
этого сопротивления должна быть порядка 10—100 ком.
Напряжение зажигания тиратрона t/2 зависит от сеточ-
ного смещения. Поэтому регулировкой смещения можно изме-
нять амплитуду пилообразного напряжения. Для получения хо-
рошей линейности прямого хода амплитуду следует выбирать
не более 10% напряжения источника анодного питания.
Скорость развертки регулируется плавно и скачко-
образно. Плавная регулировка осуществляется изменением
зарядного сопротивления, скачкообразная — переключением
конденсаторов (на рис. 19 и последующих для упрощения
показаны только два крайних конденсатора). При каждом
скачке емкость должна изменяться не более чем в 5—10 раз.
Такое перекрытие обеспечивает достаточную плавность
регулировки скорости в пределах каждого поддиапазона.
Синхронизирующий сигнал подводится к сетке тира-
трона. Благодаря тому, что тиратрон во время прямого
хода заперт, сигнал не проходит в анодную цепь и не
искажает пилообразного напряжения.
При малой амплитуде пилообразного напряжения тира-
тронный генератор работает нестабильно, так как напря-
жения зажигания и потухания тиратрона подвержены зна-
чительным флюктуациям. Кроме того, при малой амплитуде
напряжения генератора требуется большой коэффициент
усиления усилителя горизонтального отклонения. Поэтому
амплитуда часто выбирается большей, чем 0.1Е. В таких
случаях становится необходимой линеаризация пилообразного
напряжения, которая осуществляется заменой зарядного
сопротивления стабилизатором тока — пентодом или триодом
с отрицательной обратной связью по току.
В схеме рис. 19, а линеаризация производится с помощью
пентода. Для того чтобы зарядный ток мало зависел от
анодного напряжения, следует выбирать лампы с высоким
40
ГЛ. ИГ. РАЗВЕРТКИ
внутренним сопротивлением (6Ж8, 6ЖЗ, 6Ж1П). Зарядный
ток можно плавно изменять, регулируя напряжение на
экранной сетке пентода (как показано на рис. 19, а) либо
сопротивление в катодной цепи этой лампы.
Рис. 19. Тиратронные генераторы с линеаризующей лампой,
а) Схема с пентодом; б) схема с триодом.
/ — вход синхронизирующего напряжения, 2 —выход импульсов для за-
темнения обратного хода, 3 — регулировка амплитуды пилообразного на-
пряжения, 4» 6 — регулировка частоты, 5 — выход пилообразного напря-
жения.
В схеме рис. 19, б линеаризующая лампа — триод с со-
противлением в катоде. Если на управляющую сетку такого
триода подано положительное напряжение Ед, а напряжение
на аноде во время прямого хода изменяется от (7Омякс до
(7Омин, то относительное изменение скорости развертки вы-
ражается формулой
^макс ^мии __^«макс ^Омин__________^р_____	/1 1У
^макс	^Тмакс 4" ^Ед ^Омакс 4" ^Ед
Е„
Величина зарядного тока приблизительно равна у- и может
Кк
регулироваться сопротивлением Rk.
Тиратрон в обеих рассмотренных схемах работает с по-
ложительным напряжением на сетке. К концу обратного
ПРИМЕР РАСЧЕТА ТИРАТРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
41
хода конденсатор разряжается до напряжения порядка
15—20 в, во время прямого хода напряжение нижней
обкладки конденсатора понижается почти до напряжения
сетки тиратрона. Изменением этого напряжения можно регу-
лировать амплитуду пилообразного напряжения.
Короткие отрицательные импульсы напряжения на огра-
ничительном сопротивлении в анодной цепи тиратрона
можно использовать для затемнения луча на время обрат-
ного хода.
Большим недостатком тиратронного генератора является
ограниченность его частотного диапазона, обусловленная
инерционностью процессов ионизации и рекомбинации. По-
вышение частоты пилообразного напряжения до десятков
килогерц сопровождается ухудшением формы кривой, а затем
приводит к срыву колебаний. Практически тиратронный
генератор возможно использовать на частотах до 20—50
килогерц.
Тиратронный генератор ждущей развертки
Зажженный тиратрон совместно с параллельно вклю-
ченной емкостью образует неустойчивую систему, склон-
ную к самовозбуждению. Поэтому в генераторе жду-
щей развертки тиратрон должен быть погашен отрица-
тельным смещением на управляющей сетке. Для запуска
развертки на сетку тиратрона подается поджигающий
импульс положительной полярности. Цикл развертки начи-
нается с обратного хода, что приводит к потере значитель-
ной части изображения исследуемого сигнала. Избежать
этого можно только в случае, если начало сигнала отстает
от запускающего импульса на время, не меньшее длитель-
ности обратного хода. Технически такую задержку осуще-
ствить трудно, особенно при широком диапазоне скоростей.
Поэтому тиратронный генератор применяется для получения
ждущей развертки лишь в исключительных случаях.
Пример расчета тиратронного генератора
Дано: диапазон частот развертки 2 гц —10 кгц\ напря-
жение источника питания 250 в; амплитуда пилообразного
напряжения 100 в. Для линеаризации может быть использована
42
ГЛ. III. РАЗВЕРТКИ
Рис. 20. Принципиальная схема
тиратронного генератора.
Обозначения те же, что и на рис. 19.
половина двойного триода 6Н2П, вторая половина которого
используется в одном из узлов осциллографа.
Произведем расчет схемы генератора развертки, пока-
занной на рис. 20. Лампа Лг — тиратрон ТГ-1-0,1/0,3;
Лг— 1/2 6Н2П.
Напряжение потухания тиратрона ТГ-1-0,1/0,3 близко
к 20 в. Учитывая необходимость регулировки амплитуды
в пределах ±20%, примем
максимальную амплитуду пило-
образного напряжения равной
120 в. Тогда минимальное на-
пряжение на аноде линеаризу-
ющей лампы будет равным 110s.
Зададимся пределами регули-
ровки ЗарЯДНОГО ТОКа /Макс =
= 1 ма и /мив = 0,1 ма. Ток
1 ма триод 6Н2П дает при ну-
левом напряжении на управляю-
щей сетке и при напряжении
на аноде относительно като-
да, равном 35 в. Примем мини-
мальное падение напряжения
на лампе равным 50 в; тогда
напряжение на катоде лампы
будет составлять 60 в. При-
близительно такое же напря-
жение нужно подать на ее
управляющую сетку. Выбираем
/?х=750 ком и /?2 = 240 ком.
Конденсатор 500 пф (Се), блокирующий сетку зарядной лампы,
служит для устранения возможных электростатических на-
водок на эту сетку.
Определяем относительное изменение скорости развертки
во время прямого хода по формуле (11)
^мавс +ин	л л1С
- £7ймакс + ^ - 210+ 100-60
Такое изменение скорости вполне допустимо. Однако нели-
нейность развертки может значительно увеличиться за счет
шунтирующего действия входного сопротивления усилителя
горизонтального отклонения. Поэтому сетку входной лампы
ПРИМЕР РАСЧЕТА ТИРАТРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
43
усилителя желательно связывать с выходом генератора раз-
вертки непосредственно.
Считая, что напряжение на катоде зарядной лампы близко
к 60 в, а анодный ток ее должен регулироваться в пре-
делах 0,1—1 ма, принимаем величины сопротивлений R3
и R4 равными соответственно 56 и 560 ком.
Определим число поддиапазонов скоростей и величины
емкостей конденсаторов развертки. Учитывая необходимость
10=20-процентного взаимного перекрытия поддиапазонов
и пренебрегая длительностью обратного хода, получим:
. J макс
Igy—
-'МНИ
1g 0,9
£мин
104
lg~T
1g 0,9- 10 ~~ 3’9’
Принимаем число поддиапазонов N = 4.
Найдем максимальную и минимальную емкости конденса-
торов развертки:
Z „	0,1 • 10~3	R
Смаке=	=0,5 • 10~6 ф = 0,5 мкф\
'•'мин	~
1 • 10-3	„
Снин =	= ю-9 ф = 1000 пф.
-'макс
Для того чтобы взаимное перекрытие любой пары соседних
поддиапазонов было одинаково, емкости С±, С2...........Сд
определяем по формуле
к-1
/ с \ N-1
— t-'MaKC I "7»	' I
\ ьмакс /
где
k= 1, 2.........N.
Результаты расчета сводим в таблицу 1.
Рассчитаем величину сопротивления Re. Допустимый
импульс тока через тиратрон равен 300 ма\ падение напря-
жения на ограничительном сопротивлении при зажженном
тиратроне не превышает 140 в. Принимаем /?8=б10ол/.
При нахождении пределов регулировки напряжения на
сетке тиратрона будем для упрощения считать, что в мо-
менты, когда тиратрон зажигается, напряжение на его сетке
44
ГЛ. III. РАЗВЕРТКИ
равно напряжению на катоде. Тогда постоянная составляю-
щая напряжения на сетке должна регулироваться в пределах
от 110 до 150 s, что соответствует амплитуде пилообраз-
ного напряжения 80—120 в. Сопротивления /?3, R6 и /?7
выбираем соответственно равными 390, 160 и 430 ком.
Сопротивление этого делителя, измеренное со стороны сетки,
составляет приблизительно Ro—200 ком; поэтому добавоч-
ного сопротивления не требуется.
Таблица 1
Емкости и диапазоны частот генератора развертки
№ поддиапазона	Емкость	Минимальная частота	Максимальная частота
1	0,5 мкф	2 гц	20 гц
2	64 000 пф	16 гц	160 гц
3	8 000 пф	125 гц	1,25 кгц
4	1,000 пф	1 кгц	10 кгц
Переходную емкость С- выберем так, чтобы синхрони-
зирующий сигнал частоты 2 гц ослаблялся не более чем
в 2 раза. Для этого постоянная времени переходной цепи
должна быть равной
1
<0	1
1
2к • 2 У
^0,05 сек.
и емкость
Съ = ж - 0,25 • IO"6 ф = 0,25 мкф.
Генератор Паккла
Среди электронных схем генераторов пилообразного на-
пряжения наибольшее распространение получила схема
Паккла рис. 21.
Рассмотрим принцип работы этой схемы.
В течение прямого хода развертки переключающая лампа JR
отперта. При "этом напряжение на ее аноде на несколько
ГЕНЕРАТОР ПАККЛА
45
десятков вольт меньше напряжения анодного питания; раз-
рядная лампа Л2 заперта; потенциал ее катода равномерно
уменьшается вследствие заряда конденсатора развертки
через линеаризующий зарядный пентод Л$, оставаясь в те-
чение прямого хода большим, чем потенциал сетки разряд-
ной лампы. Когда потенциал катода разрядной лампы пони-
зится настолько, что она начинает проводить, напряжение
на ее аноде уменьшается. Конденсатор Сд передает это
изменение напряжения на сетку переключающей лампы, что
приводит к уменьшению анодного тока и, следовательно, ^уве-
личению.потенциала ее анода или потенциала сетки разрядной
лампы. Таким образом, обратная связь ускоряет возрастание
анодного тока разрядной лампы и ее крутизны, а когда
коэффициент усиления цепи, охваченной обратной связью,
K=K1.K2^S1./?O1S2/?O,	(12)
достигнет единицы, произойдет быстрое лавинообразное
опрокидывание мультивибратора Л±—Л2; анодный ток
переключающей лампы прекратится, а разрядный ток до-
стигнет максимальной величины. Начинается обратный ход
развертки. Ток разрядной лампы по мере повышения по-
тенциала ее катода уменьшается, пропорционально ему
46
ГЛ. Ш. РАЗВЕРТКИ
изменяется падение напряжения на сопротивлении Ra2n, следо-
вательно, отрицательное смещение на сетке переключающей
лампы. Наконец, при некоторой величине смещения пере-
ключающая лампа открывается, что приводит к запиранию
разрядной лампы вследствие опрокидывания мультивибратора.
Начинается прямой ход следующего периода развертки.
Построим график зависимости напряжений на электродах
разрядной и переключающей лампы от тока I для схемы
рис. 21. Напряжение Uc на переходном конденсаторе Сд
Рнс. 22. К анализу работы схемы Паккла.
а) Упрошенная схема генератора; б) вольтамперные характеристики:
IV-Ugi(i).
при большой его емкости за цикл развертки не успевает
изменяться, однако величина этого напряжения зависит от
отношения длительностей прямого и обратного хода. По-
этому, принимая Uc постоянным, мы получим диаграмму
напряжений, соответствующую только одному отношению
этих длительностей.
Напряжение на аноде разрядной лампы (рис. 22, а)
Ба iRa,?
Напряжение ив1 на управляющей сетке переключающей
лампы меньше Ua* на величину Uc. Зная напряжение UBl
на сетке Л1г мы можем определить ее анодный ток. При
увеличении I напряжение Uat сначала возрастает, а затем
начинает падать вследствие появления и увеличения сеточ-
ГЕНЕРАТОР ПАККЛА
47
ного тока разрядной лампы. Напряжение на катоде Л2
равно разности Uk.,= Uat— Ug.j напряжение между
сеткой и катодом лампы Л2 можно определить по анодным
характеристикам этой лампы. При малых значениях тока i
напряжение Ug, отрицательно; при больших — положительно
и невелико по абсолютной величине вследствие шунтирую-
щего действия проводимости участка сетка — катод разряд-
ной лампы.
Зависимость напряжения между зажимами 4 и В от тока
представлена кривой III (рис. 22, б). Можно отметить сход-
ство этой кривой с вольтамперной характеристикой тира-
трона. Цикл 1—2—3—4, который совершает точка ((7й2; Z)
за период развертки, подобен циклу/—2—5—4 на рис. 18.
Здесь участок 1 соответствует прямому ходу развертки,
участок 3—обратному, а участки 2 и 4 отображают лави-
нообразные скачки тока I в начале и в конце обратного
хода.
Напряжения U2 и Uit зависящие от параметров ламп
и Л2, нестабильны. Поэтому для улучшения работы
генератора амплитуду пилообразного напряжения Uv=Ui—U2
выбирают довольно большой — порядка нескольких десятков
вольт. При такой амплитуде линеаризация прямого хода
становится необходимой. За редкими исключениями (напри-
мер, в ЭО-53) в промышленных образцах осциллографов,
использующих генераторы развертки по схеме Паккла, при-
меняются зарядные пентоды. Плавная регулировка скорости
развертки в этих осциллографах осуществляется управле-
нием током пентода в цепи экранной сетки или катода,
скачкообразная — переключением конденсаторов развертки.
Обратный ход развертки начинается и кончается лави-
нообразными опрокидываниями мультивибратора, состоя-
щего из переключающей и разрядной лампы. Длительность
этих процессов исчисляется десятыми долями микросекунды
и составляет обычно ничтожную долю длительности обрат-
ного хода. Поэтому время обратного хода определяется
процессом разряда емкости током разрядной лампы при
запертой переключающей лампе.
Рассмотрим этот процесс, полагая для упрощения, что
в начале обратного хода напряжение на аноде разрядной
лампы мгновенно уменьшается на некоторую величину Uo,
а напряжение на переходной емкости Сд равно напряжению
48
ГЛ. Ш. РАЗВЕРТКИ
источника анодного питания и сопротивление Rg намного
больше Ra- Величину скачка напряжения на аноде разряд-
ной лампы можно найти, зная напряжение на катоде этой
лампы в начале обратного хода. Разрядная лампа в течение
всего обратного хода работает с небольшим положительным
смещением на управляющей сетке; в этом режиме ее сопро-
тивление постоянному току приблизительно равно внутрен-
нему сопротивлению Ri:. Поэтому можно считать, что раз-
ряд емкости С происходит через постоянное сопротивление
Ri.,-[~ Ra.2- Напряжение на сетке переключающей лампы
равно
__t_
Ug, — — Uo e х , где т== C(Ril -J- Ra).
Когда это напряжение достигает величины EgiS!m, переклю-
чающая лампа отпирается и опрокидыванием мультивибра-
тора заканчивается обратный ход. Его длительность, сле-
довательно, определяется равенством
’’об,.
l-^g, — Uoe == Ев1 зап,
откуда
То6., = т In | I.	(13)
Амплитуда развертки связана с длительностью обратного
хода соотношением
(	_ 2’обг \
и1=(Еа——е * ).
Если постоянная времени переходной цепи ~а = CgRg недо-
статочно велика, напряжение на сетке переключающей
лампы изменяется по закону
-2L
ае ____е
=	----aZZI----.	(14)
где а — .
Уменьшение а увеличивает скорость изменения Ugi и при-
водит к преждевременному прекращению обратного хода,
что влечет за собой уменьшение амплитуды развертки.
С целью снижения величины емкости Сд можно допустить
ГЕНЕРАТОР ПАККЛА
49
некоторое уменьшение амплитуды на нижнем поддиапазоне
частот развертки. Относительное уменьшение амплитуды 8
связано с определяющими это уменьшение величинами зави-
симостью
(l-8)|-p^-| = (l+aS + 8)-i.	(15)
| зап I
Отношение	——
I г
I gt зап
рядного тока «Рмако
равно отношению максимального раз-
к минимальному ip .
Zr
На рис. 23 представлена зависимость а от р ~ /макс -
Рмин
при параметре 8=0,05; 0,1; 0,2; 0,3.
Заметим, что увеличение постоянной времени ig до де-
сятых долей секунды и более при плавной регулировке ча-
стоты вызывает переходной процесс, заметный в области
средних и высоких частот. Это явление объясняется тем,
что напряжение на переходном конденсаторе, соответствую-
щее новому значению частоты, устанавливается медленно,
в связи с чем амплитуда развертки в течение некоторого
4 Зак. 3670. И. М. Вншеичук, Е. П. Соголовскнй, Б. И. Швецкпй
50
ГЛ. Ш. РАЗВЕРТКИ
времени изменяется и изображение получается «размазан-
ным».
На работу генератора Паккла в области высоких частот
оказывают влияние паразитные емкости, шунтирующие анод-
ные нагрузки разрядной и переключающей лампы. Эти ем-
кости, ограничивая скорость лавинообразных процессов
в схеме и удлиняя обратный ход, искажают форму пило-
образного напряжения. Паразитные емкости начинают суще-
ственно влиять на длительность обратного хода, если
постоянная времени разрядной цепи меньше постоянной
времени анодной нагрузки переключающей лампы [18].
Действительно, при запирании переключающей лампы напря-
жение на ее аноде и на сетке разрядной лампы возрастает
не быстрее, чем Uai макс, которое равно
t
Uai«aKe = Ea—Ia,Rate	(16)
где la<-—анодный ток отпертой переключающей лампы;
Ra, и Q — сопротивление анодной нагрузки и шунтирую-
щая емкость (рис. 21).
Напряжение на катоде разрядной лампы не может воз-
растать быстрее, чем Uai макс. Поэтому скорость его возра-
стания зависит от емкости, пока постоянные времени анод-
ной нагрузки и разрядной цепи не станут равными. Следо-
вательно, минимальная емкость
R„C,
1
Ri, + Ra.
(17)
и дальнейшее уменьшение емкости не будет влиять на дли-
тельность обратного хода, вызывая тем самым его относи-
тельное удлинение. В ряде случаев бывает, однако,
целесообразно увеличить частоту развертки ценой неко-
торого ухудшения формы кривой развертывающего напря-
жения.
Величина емкости С ограничена снизу некоторым пре-
дельным значением, при котором колебания в генераторе
срываются. Применение критерия Нейквиста [10] к схеме
рис. 21 дает следующий результат:
R„ С. 4" С
С* S' г^-‘ а' 1	.	(1
— S.RaRa ’
1	1*1
ГЕНЕРАТОР ПАККЛА
51
при условии, что S1RaiS2R!l. 1, где S2— крутизна раз-
рядной лампы при анодном токе, равном зарядному; —
крутизна переключающей лампы.
При С = Споед схема генерирует почти синусоидальные
колебания частоты
(,9>
Величина Сп;)ед в большинстве случаев оказывается меньше
паразитной емкости, шунтирующей катод разрядной лампы.
Поэтому схема Паккла часто возбуждается и без специально
включенной емкости С.
Рассчитаем, например, величины Спгед и /пред при
С1=‘2О пф; С2 = 50 пф; Ra,= 10 ком; Ras= 1 ком;
S, = 4 ма!в; S2= 1 Mafe.
Условие S1RctiS2R1.i — 40	1 выполняется, поэтому
R„C,+R„C, IO4-20 -IO12 H- 103 - 50-10 “12
Спред =	=6 пф;
S^R^R^	4 • 10"3 • 1 • 103 • 10 • 103
/Щ)ад 2^^^-
1
=-----,	-	. . . = 1,6 a/zzzj.
2яУ 1 • 103 - 50-10 12 • 10- 10s-20 • 10 12
Частота /п, ед в данном случае недостижима, так как сумма
междуэлектродных и монтажных емкостей, вероятно, боль-
ше Сп,ед- К тому же плохая форма кривой пилообраз-
ного напряжения не позволила бы использовать генератор
на частотах, близких к предельной. Схемы с приведенными
данными удовлетворительно работают на частотах до
500-?-700 кгц. Для дальнейшего расширения частотного
диапазона следует применять лампы с большой крутизной
и уменьшать сопротивления анодных нагрузок. С целью
увеличения скорости развертки зарядный ток доводят до
10—15 ма. При таком значительном токе работа гене-
ратора эффективно улучшается, если на время обратного
хода запирать зарядную лампу, как это часто практикуется.
Запирание зарядной лампы осуществляется соединением ее
управляющей сетки с сеткой переключающей лампы.
4*
52
ГЛ. ш. РАЗВЕРТКИ
Указанными средствами в осциллографе ОЭ-7 частотный диа-
пазон генератора развертки по схеме Паккла расширен до
1,5 мггц J7J.
В осциллографах, где для питания усилителей имеются
два источника напряжения, можно применять схему Паккла
без переходных емкостей. В схеме рис. 24 величины сопро-
тивлений R2 и R3 выбираются таким образом, чтобы напря-
Рис. 24. Генератор медленной раз-
вертки.
Обозначения те же, что и на рис. 19.
жение на выходе делителя R2, R3 было нулевым или неболь-
шим положительным. Емкость Сг (порядка 100—500 пф)
служит для ускорения обратного хода развертки. Примене-
ние зарядного пентода не обязательно, так как амплитуда
пилообразного напряжения составляет малую долю постоян-
ной слагающей напряжения на зарядном сопротивлении.
Схема удовлетворительно работает как на очень низких ча-
стотах, так и на частотах порядка сотен кгц.
Ждущая развертка со схемой Паккла
Генератор Паккла широко применяется для получения
ждущей развертки. Он допускает не только скачкообраз-
ную, но и плавную регулировку скорости (как и в перио-
ЖДУЩАЯ РАЗВЕРТКА СО СХЕМОЙ ПАККЛА	53
дическом режиме). Кроме того, цикл развертки начинается
в нем с прямого хода, что представляет несомненное удоб-
ство.
В «ждущем» состоянии переключающая лампа должна
быть заперта. Это можно осуществить либо повышением
потенциала ее катода, либо понижением напряжения на
экранной сетке, либо подачей отрицательного смещения на
Рис. 25. Генератор ждущей развертки.
Обозначения те же, что и на рис. 19.
антидинатронную сетку. Для запуска развертки сигнал дол-
жен отпереть переключающую лампу. Вследствие этого на-
пряжение на ее аноде понизится, разрядная лампа запрется
и конденсатор будет заряжаться током зарядного пентода.
Обратный ход развертки, как и в периодическом режиме,
начинается запиранием переключающей лампы, однако
в конце обратного хода она не открывается, если в этот
момент отсутствует запускающий сигнал. Для четкой работы
генератора развертки желательно, чтобы запускающий сигнал
имел прямоугольную форму. В схеме рис. 25 это осуще-
ствляется с помощью триггера, образованного зап с ;аюшей
лампой Лх и переключающей — Л2- Нормально заперта пере-
ключающая лампа, все остальные проводят. Запускающий
сигнал, который должен иметь отрицательную полярность,
рпрокидывает триггер Лх, Л^. Лампа Лх запирается
54
ГЛ. III. РАЗВЕРТКИ
по антидинатронной сетке, поэтому цепь запуска на время
прямого хода оказывается отделенной от генератора раз-
вертки. В конце прямого хода опрокидывание мультивибра-
тора Л2, Л3 приводит к запиранию переключающей лампы.
В этот момент запускающая лампа отпирается и удерживает
переключающую лампу запертой по антидинатронной сетке.
Схема «ждет» следующего запускающего сигнала.
При фотографировании осциллограмм со ждущей раз-
верткой желательно подсвечивать пятно на время прямого
хода с помощью положительного импульса, снимаемого
с анода запускающей лампы. Это позволит избежать засвета
фотопленки неподвижным пятном. Можно, не затемняя не-
подвижного пятна, выводить его за пределы экрана. Для
этого напряжение, снимаемое с анода запускающей или
переключающей лампы, следует ввести в усилитель горизон-
тального отклонения таким образом, чтобы в «ждущем»
состоянии пятно находилось слева за экраном трубки и
при опрокидывании триггера перемещалось в исходное поло-
жение в левой части экрана.
Недостаток описываемой схемы — необходимость в источ-
нике отрицательного напряжения. Правда, в осциллографах
имеется источник отрицательного напряжения для питания
катода трубки. Однако если оно не стабилизировано, изме-
нение напряжения сети или тока трубки может влиять на
режим работы генератора развертки.
Выбор ламп и порядок расчета
элементов схемы
Практическая схема генератора развертки, рассчитанного
на применение в периодическом и ждущем режимах, при-
ведена на рис. 26.
В качестве запускающей (JIJ и переключающей (Л2)
ламп при длительности развертки более 5—г— 10 мксек удо-
влетворительно работают пальчиковые пентоды типа 6Ж2П,
хорошо управляемые по антидинатронной сетке. При мень-
ших длительностях следует применять пентоды 6Ж4, кото-
рые могут работать с большими токами и имеют высокую
крутизну по управляющей сетке. Разрядная лампа должна
обеспечивать большие величины разрядного тока. В каче-
ВЫБОР ЛАМП И ПОРЯДОК РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ
55
стве зарядной лампы можно применять практически любой
пентод.
Расчет элементов схемы генератора развертки после
выбора ламп следует производить в таком порядке:
Рис. 26. Практическая схема генератора развертки.
Обозначения те же, что и на рис. 19.
1.	Задавшись пределами регулировки зарядного тока,
определить минимально допустимое напряжение на аноде
зарядной лампы. Найти величины сопротивлений Rie, R14,
RlB, обеспечивающие принятые пределы регулировки анод-
ного тока зарядной лампы.
2.	Выбрать амплитуду развертки Ul. Задаться макси-
мальным и минимальным напряжениями на аноде зарядной
лампы так, чтобы
Ua. макс Uа, мин == С^р, Ua, мин Ua, доп-
Пренебрегая падением напряжения на анодной нагрузке раз-
рядной лампы, определить максимальный и минимальный
разрядный ток /Гмакс и гРмин.
3.	Зная амплитуду развертки и пределы регулировки за-
рядного тока, определить число поддиапазонов, необходимых
56
ГЛ. III. РАЗВЕРТКИ
для перекрытия требуемого диапазона частот и рассчитать
емкости конденсаторов развертки.
4.	Считая Rl6<^Ris, найти максимальную величину
сопротивления анодной нагрузки переключающей лампы,
при которой обеспечивается достаточно короткий обратный
ход на больших скоростях
г
о ________ р ми"
А11макс - г ’
пар
где Спар — сумма монтажных и междуэлектродных емкостей,
шунтирующих анодную нагрузку переключающей лампы.
Принять величину сопротивления Rn ^иМакс-
5.	В конце прямого хода напряжение на катоде разряд-
ной лампы равно Ua,m\ напряжение на ее сетке должно
составлять
— U а, мин ~I- Ед. аап>
где Ед., зал — напряжение запирания разрядной лампы при
анодном напряжении Еа—иа,гшК- Определить анодный ток
переключающей лампы
Проверить, не превосходит ли допустимой величины мощ-
ность рассеяния на аноде переключающей лампы.
6.	Считая напряжения на управляющей и антидинатрон-
ной сетках переключающей лампы равными нулю, найти
напряжение на экранной сетке, обеспечивающее рассчитан-
ную величину анодного тока. Определить сопротивления
делителя R12 и Rl3. Проверить режим экранной сетки по
допустимой мощности рассеяния.
7.	Найти напряжение запирания переключающей лампы
EgaSRn- В конце обратного хода разрядный ток равен ZPmhh,
а напряжение на управляющей сетке переключающей лампц—
Е02 ззп- Поэтому
ZPMHn ‘ Rlu~ Eg1S&n>
откуда
Е
р    Пг ™
Rih — ~~i	• •
Гми»
ВЫБОР ЛАМП И ПОРЯДОК РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ
57
8.	Проверить, соблюдается ли неравенство
где S2 — крутизна отпертой переключающей лампы; S3—
крутизна разрядной лампы при анодном токе, равном мини-
мальному зарядному току.
9.	Для расчета постоянной времени С4/?14 найти отно-
шение JMaK0  и t~CMaK • Ri3- Задавшись относительным
Рмнн
уменьшением амплитуды развертки при малых скоростях,
определить по графику рис. 23 величину а
C^Rm ==	== « ^макс ' Ri3 •
Найти приемлемые величины С4 и Ru, удовлетворяющие
этому равенству. Сопротивление Ru нельзя выбирать боль-
шим, чем 0,1 ч-1 мгом, так как небольшие сеточные токи
переключающей и зарядной ламп могут во время прямого
хода образовать значительное нестабильное падение напря-
жения, вызывающее неравномерность перемещения пятна при
низких скоростях развертки.
10.	Считая, что разрядный ток является экспоненциаль-
ной функцией времени
t
I	е	л
1‘ Гмакс	’
где С—емкость конденсатора развертки какого-либо под-
диапазона, определить длительность обратного хода
£ __U
----- Г>. 1Л Я а* МиЯ
обр -_111 р ____	.
макс
Сравнить Тобр с временем прямого хода
пр МИН --- £
зл* макс
Форму пилообразного напряжения можно считать удовлет-
Т
ворительной, если отношение —— не превышает 0,1 -ь-0,2.
пРмип
11.	Рассчитать сопротивления высокоомных делителей
/?6, и Rg, Rq, Rw так, чтобы при вынутых дампах
58
ГЛ. III. РАЗВЕРТКИ
и Л2 напряжения на выходах этих делителей были нулевыми
или небольшими положительными. Емкости С2 и С3 служат
для частотной компенсации делителей.
12.	Принять напряжение на аноде отпертой запускающей
лампы таким, чтобы переключающая лампа запиралась по
антидинатронной сетке. Во избежание увеличения времени
опрокидывания триггера сопротивление анодной нагрузки
запускающей лампы следует выбирать меньшим, чем Rn,
или равным ему. Найти анодный ток Лг.
13.	В схеме предусмотрено ограничение синхронизирую-
щего сигнала, имеющее целью не допустить значительного
уменьшения амплитуды развертки (более чем на 20—30%).
Для этого используются диод Dl и катодный повторитель Лх.
Сопротивление Rb следует выбирать экспериментально.
Мультивибратор с емкостной катодной связью
Рис. 27. Мультивибратор с емкост-
ной катодной связью.
Схема, приведенная на рис. 27, описана в [22]. Автор
отмечает такие достоинства схемы, как простоту, широко-
диапазонность и удобство
синхронизации.
Проследим работу этой
схемы, начиная с прямого
хода. Переключающая лам-
па Лг отперта; напряжение
на аноде определяется то-
ком лампы и величиной со-
противления Ra. Конденса-
тор развертки С заряжен,
и напряжение на его правой
обкладке больше напряже-
ния на аноде переключаю-
щей лампы. Поэтому за-
рядная лампа Л2 заперта
и конденсатор разряжается
через сопротивление /?р, величиной которого может
плавно регулироваться скорость прямого хода. Когда
конденсатор разрядится настолько, что откроется заряд-
ная лампа, разрядный ток уменьшается и тем самым вы-
зывает некоторое увеличение падения напряжения на со-
противлении R^. Анодный ток переключающей лампы из-за
МУЛЬТИВИБРАТОР С ЕМКОСТНОЙ КАТОДНОЙ СВЯЗЬЮ
59
этого уменьшается, вызывая рост напряжения на сетке за-
рядной лампы, и поддерживает увеличение тока этой лампы.
Происходит лавинообразное запирание переключающей лампы.
Это начало обратного хода развертки. Напряжение сетка—-
катод зарядной лампы положительно и близко к нулю, так
как сопротивление участка сетка — катод мало. Большой
ток зарядной лампы, заряжая конденсатор, проходит через
сопротивление Rk и образует на нем падение напряжения,
запирающее в продолжение обратного хода переключающую
лампу. К концу обратного хода зарядный ток уменьшается
настолько, что появляется гебольшой анодный ток пере-
ключающей лампы. Этот ток, проходя через сопротивле-
ние Ra, уменьшает напряжение на сетке зарядной лампы и
способствует еще более быстрому уменьшению ее тока.
В результате происходит опрокидывание мультивибратора,
приводящее к отпиранию переключающей и к запиранию
зарядной лампы. Начинается прямой ход следующего цикла
развертки.
Из описания работы генератора следует, что скорость
развертки определяется величиной емкости конденсатора С
и разрядного сопротивления Rp. Переключая С и плавно
изменяя Rp, можно получить скачкообразную и плавную
регулировку скорости. Амплитуда пилообразного напряже-
ния на выходе мультивибратора составляет небольшую часть
напряжения анодного питания; поэтому линеаризация пря-
мого хода в этой схеме необязательна.
Ввиду тоге, что зарядный ток проходит по сопротив-
лению Rk, выходное напряжение генератора имеет харак-
терные выбросы в начале и в конце обратного хода.
Величина сопротивления Rk влияет на амплитуду развертки
и длительность обратного хода. Ее рекомендуется выбирать
порядка сотен ом. При этом относительная длительность
обратного хода будет невелика, а малая амплитуда пило-
образного напряжения позволит расширить диапазон частот
развертки в сторону высоких частот.
Постоянная времени анодной нагрузки переключающей
лампы ограничивает скорость обратного хода высокочастот-
ной развертки. Поэтому для ее уменьшения следует выби-
рать величину Ra порядка Десятков килоом. Хорошие резуль-
таты дает также коррекция с помощью индуктивности, вклю-
ченной последовательно с сопротивлением анодной нагрузки.
60
ГЛ. III. РАЗВЕРТКИ
Синхронизация
Нормальная работа осциллографа, при которой ис-
следуемые периодические электрические колебания будут
представлены на экране трубки в виде неподвижного
изображения, имеет место при строгом равенстве или
кратности частот исследуемого и развертывающего напря-
жений.
На практике не удается обеспечить постоянства частоты
генератора развертки в течение сколько-нибудь длительного
времени. Различные причины (нестабильность параметров
схемы развертки, флюктуационные процессы и др.) приво-
дят к тому, что собственная частота генератора развертки
непрерывно изменяется. Весьма часто и исследуемые коле-
бания не отличаются постоянством частоты.
В связи с этим для обеспечения строгого соответствия
частот исследуемое напряжение определенной величины
подается в схему генератора развертки таким образом, что
происходит захватывание или синхронизация последнего.
В случае близости частот осуществляется синхронизация
на основной частоте — частота развертки «подтягивается»
к частоте исследуемого напряжения.
Если же частота синхронизирующего (исследуемого)
напряжения в несколько раз больше частоты развертки, имеет
место синхронизация на субгармонике.
Режим, при котором частота синхронизирующего напря-
жения меньше частоты генератора развертки, не представляет
практического интереса.
При различных исследованиях применяются разные по
форме синхронизирующие напряжения, в том числе синхро-
низация импульсами и напряжением синусоидальной формы.
В осциллографии чаще всего применяется синхронизация
синусоидальным напряжением.
Переходя к рассмотрению сущности и условий синхрони-
зации синусоидальным напряжением, примем следующие
допущения, при которых режим работы генератора развертки
мало чем отличается от практического:
а)	Генератор развертки является источником пилообраз-
ного напряжения идеальной формы (рис. 28). Колебания
напряжения генератора заключены между двумя прямыми М
и /V, соответствующими крайним (критическим) режимам
СИНХРОНИЗАЦИЯ
61
работы генератора. Предположение о мгновенном возвраще-
нии генератора в исходное положение приведет к определен-
ной, вполне допустимой
погрешности, например,
при определении фазы
синхронизации.
б)	Полагаем, что си-
нусоидальное синхрони-
зирующее напряжение
воздействует на релакса-
тор так, что линия верх-
него критического режи-
ма приобретает синусо-
идальную форму.
При совмещении ли-
нии нижнего критическо-
го режима Л1 с осью
абсцисс график U = f(f)
рис. 29.
После встречи линейно-растушего напряжения релакса-
тора с синусоидальной линией верхнего критического режима
Рис. 29. Синхронизация синусо-
идальным напряжением.
£/в к —верхнее критическое напряже-
ние, 1УНв к“ нижнее критическое напря-
жение, Tq — период синхронизирующего
напряжения.
ние уже стало
следующего периода
Для того чтобы график не получился чрезвычайно
Рис. 28. Идеальное пилообразное
напряжение.
примет вид, изображенный на
происходит его скачкооб-
разное возвращение в исход-
ное положение.
Процесс установления
синхронизированного режи-
ма иллюстрируется рис. 30.
Пусть до начала рассматри-
ваемого переходного про-
цесса релаксатор работал
с постоянным периодом Tlf
которому соответствовало
линейно-растущее напряже-
ние /—1. В начале рассмат-
риваемого момента произо-
шло изменение в работе ре-
лаксатора, вследствие чего
линейно-растущее напряже-
определяться линией 1—3. Начало
также смещается из точки 2 в точку 4.
62
ГЛ. III. РАЗВЕРТКИ
длинным, переносим точку 4 в аналогичную по фазе точку 4,
из которой проводим линию 4‘
Рис. 30. Процесс синхронизации.
-5 под углом у2. Повторив
этот прием построения не-
сколько раз, мы приблизим-
ся к линии 8'—9, соответ-
ствующей новому устано-
вившемуся синхронизиро-
ванному режиму работы
релаксатора с периодом Т2.
Наиболее полно теория
синхронизации синусоидаль-
ным напряжением разрабо-
тана В. П. Гуляевым и
К. Ф. Теодорчиком, рабо-
ты которых и положены в
основу нашего рассмотре-
ния.
Перейдя для удобства дальнейшего изложения к относи-
тельным величинам, выразим все напряжения в долях ц от
амплитуды пилообразного
напряжения релаксатора Ur,
а интервалы времени — в до-
лях т от собственного пе-
риода релаксатора Tv.
Получим график, пред-
ставленный на рис. 31.
Здесь
Рис. 31. К анализу процесса син-
хронизации.
Поскольку и Tv в ко-
ординатах т], т равны еди-
нице, то прямая лииейно-
растущего напряжения от-
кладывается под углом 45°.
Верхнее критическое напряжение можно выразить в относи-
тельных координатах
-^ = 1—ksin^/4-^ = l—(20)
СИНХРОНИЗАЦИЯ
63
В общем случае во время установления синхронизации
интервалы между скачками возвращения в исходное положе-
ние не будут равны друг другу.
Если принять во внимание равенство соответствующих
ординат и абсцисс в точках пересечения линейно-растущего
напряжения и синусоиды, то получим следующие выражения
для интервалов между скачками:
(21)
Приращение фазы, например, во время n-го интервала
при вычете целых периодов синхронизирующего напряжения
равно
А Фп = Фп -Ф„-1 -	=	— (гп - kb). (22)
Здесь k — целое число, определяющее кратность синхрони-
зации. Так, при /г = 1 имеет место синхронизация на основ-
ной частоте, при k = 2, 3, 4 ... получаем синхронизацию
на субгармониках.
После установления синхронизации все интервалы равны
между собой, а также равны или кратны периоду синхрони-
зирующего напряжения. Действительно, установившийся, не-
изменный интервал между скачками
Тует == тп_1 = тп;
значит, приращение фазы равно нулю, т. е.
2л
^(?уСТ —&'J)=0
или
ту(;т = /г6.	(23)
Из выражения (23) следует, что данным периоду синхро-
низирующего напряжения и кратности синхронизации соот-
ветствует определенный установившийся период синхрони-
зации Туст.
64
ГЛ. III. РАЗВЕРТКИ
С другой стороны, установившийся период синхрониза-
ции может быть выражен уравнением типа (21)
туст =1 —). sin 6усТ.	(24)
Совместное решение уравнений (23) и (24), определяю-
щее условия существования установившегося режима синхро-
Рис. 32. К определению установившегося режима
синхронизации.
А — устойчивый режим.
низации, проиллюстрировано графиком рис. 32. Из рис. 32
следует, что уравнения (23) и (24) имеют решения при условии
1—Х< АФ < 1 Н-Х.
На графике рис. 32 решения обозначены точками А и В,
соответствующими одинаковым периодам, но различным фазам
синхронизации. Однако с точки зрения устойчивости эти
точки неравноценны.
Действительно, в реальных системах, как уже отмечалось,
многочисленные явления приводят к тому, что ни частота
релаксатора, ни частота синхронизирующего напряжения не
остаются постоянными. В соответствии с уравнением (22)
приращение фазы
Дфп=у(гп-Я>).
В случае, если интервал, относящийся к n-му скачку тп,
превысит значение туст = /гО (см. рис. 32), то фаза п-го скачка
СИНХРОНИЗАЦИЯ
66
станет больше фазы (п—1)-го скачка, так как Дфп > 0.
Наоборот, при < kb приращение фазы Дфп < 0, т. е.
фаза со временем убывает.
На рис. 32 стрелками отмечены направления изменений
интервалов и фаз скачков. При этом легко заметить, что
отклонения от установившегося периода туст вблизи точки В
приводят к уходу от фазы синхронизации ф£. Отличный
процесс наблюдается в точке А, которая и соответствует
единственному решению си-
стемы с устойчивыми пери-
одом и фазой синхрониза-
ции.
Из рис. 32 следует, что
устойчивая
существует при фазе син-
хронизации, лежащей в пре-
делах
синхронизация
Рис. 33. К определению фаз устой-
чивой синхронизации.
2~	*уст ~2 *
Дальнейшее сужение об-
ласти устойчивой синхрони-
зации-начинается при некотором достаточно большом значе-
нии амплитуды X модулированного верхнего критического
напряжения. Суть этого ограничения ясна из рис. 33.
Физически неосуществимы фазы синхронизации, лежащие
в диапазоне от фмнп до ф =-------~ при данном значении X,
и, таким образом, область устойчивой синхронизации соот-
ветствует изменениям фазы в пределах
ФмИП фуст •
Область синхронизации целесообразно представить на
графике с координатами X, 0, ибо при этом удается отразить
предельные фазы синхронизации и кратность синхронизации k.
Ограничение области синхронизации определяется значением
предельно осуществимой фазы синхронизации фуст. Так, одной
из границ области синхронизации является прямая, соответ-
ствующая предельной фазе фуот =	. Уравнение прямой
5 Зак. 3670. И. М. Вишенчук, Е. П. Соголовский, Б. И. Швецкий
66
ГЛ. П1. РАЗВЕРТКИ
находим из равенства правых частей систем (23) и (24)
k'\ = 1 — X sin 6уст.
При фуст = получим k'i — 1 — к.
На графике рис. 34 все прямые, соответствующие фуст=у,
проходят через точки (X = 1; 6 = 0) и (к = 0; 0 = ^.
Границы областей, соответствующие второй предельной
фа:е синхронизации фмвп представляют кривые, определяемые
с помощью более сложных вычислений, так как при этом
приходится решать трансцендентные уравнения.
Показанные на рис. 34 области позволяют в каждом
конкретном случае определять необходимую величину ампли-
туды синхронизирующего напряжения как при проектирова-
нии, так и при эксплуатации осциллографа. Например, при
слишком большой амплитуде синхронизирующего напряжения
возможен выход релаксатора из синхронизма или переход
в режим другой кратности.
СИНХРОНИЗАЦИЯ
67
Из графиков рис. 34 следует, что наибольшие изменения
амплитуды в случае синхронизации данной кратности допу-
стимы при

Наибольшую величину 1 целесообразно при расчете цепей
синхронизации принять равной 0,3 -и- 0,5, так как дальнейшее
увеличение X не приводит к значительному уменьшению про-
межутков между областями синхронизации.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
УСИЛИТЕЛИ
Электронный усилитель в осциллографе служит для уси-
ления слабых электрических сигналов до уровня, способного
при подаче на пластины вызвать желаемое отклонение
пятна. Кроме того, в усилителе сигналу сообщаются свой-
ства, делающие его пригодным для подачи на отклоняющие
пластины: происходит фазорасщепление, устраняющее тра-
пецеидальные искажения; вместе с сигналом к пластинам
подводится смещающее напряжение; зачастую от напряжения
сигнала отделяется постоянная составляющая.
Перечислим основные требования, предъявляемые к уси-
лителю:
1. Малый уровень нелинейных искажений формы сигнала.
Эти искажения возникают главным образом в выходном
каскаде усилителя. Режим ламп выходного каскада следует
выбирать так, чтобы при отклонении пятна на всю полезную
часть экрана нелинейные искажения были незначительны.
2. Обеспечение заданного диапазона равномерно усили-
ваемых частот и малое искажение сигналов, спектр которых
расположен в этом диапазоне. Для неискаженного воспро-
изведения сигналов сложной формы следовало бы стремиться
к получению плоской частотной характеристики (равномер-
ное усиление всех спектральных составляющих сигнала)
и линейной фазовой (одинаковая временная задержка этих
составляющих). Реальные усилительные схемы не могут
удовлетворять указанным требованиям во всей полосе про-
пускания, определяемой по частотной характеристике. Про-
ектирование усилителя сводится к решению задачи макси-
мального приближения формы частотной и фазовой характе-
ристик к идеальным. Для расширения полосы частот;
в которой осуществимо удовлетворительное приближение,
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
69
применяют схемы коррекции. При выборе величин коррек-
тирующих элементов условия наилучшего приближения
частотной и фазовой характеристик к идеальным оказы-
ваются, как правило, противоречивыми. Поэтому пара-
метры корректирующих схем выбираются обычно средними,
чтобы в некоторой степени удовлетворить обоим этим усло-
виям.
К усилителям импульсных осциллографов предъявляют
требование обеспечения хорошей формы переходной харак-
теристики. Переходная характеристика представляет собой
выходное напряжение, вызванное мгновенным скачком вход-
ного. Форму переходной характеристики определяют следую-
щими главными показателями:
а)	Временем нарастания, т. е. промежутком времени, в те-
чение которого выходное напряжение нарастает от 10 до
90% стационарного значения в области малых времен.
б)	Максимальным выбросом (s в %), т. е. превышением
иад уровнем 100% в области малых времен. Этот показатель
определяет форму переходной характеристики при наличии
в ней затухающих колебаний.
в)	Временем спада переходной характеристики в области
больших времен до некоторого определенного уровня, на-
пример до 90%. В случае применения низкочастотной кор-
рекции с помощью анодного фильтра переходная характе-
ристика в области больших времен может иметь подъем.
Поэтому ее форму бывает удобнее описывать размахом
колебаний плоской части в некотором условленном времен-
ном интервале.
Форма переходной характеристики в области малых вре-
мен определяется частотной и фазовой характеристиками
в области высоких частот. Так, время нарастания тем меньше,
чем шире полоса пропускания усилителя. На форму плоской
части переходной характеристики влияют искажения низко-
частотных составляющих скачка входного напряжения, по-
этому время спада переходной характеристики тем больше,
чем меньше нижняя граничная частота полосы пропускания
усилителя. Вопросы связи между частотной, фазовой и пере-
ходной характеристиками усилителя, а также методы по-
строения переходной характеристики по известным частот-
ной и фазовой и наоборот рассмотрены в специальной
литературе [20].
70
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
При проектировании многокаскадного усилителя жела-
тельно так распределить искажения между каскадами, чтобы
уровень результирующих искажений сигнала был достаточно
малым. Вопросы расчета многокаскадных усилителей на
оптимальную форму частотной, фазовой или переходной ха-
рактеристик из-за математических трудностей разработаны
слабо, хотя анализ некоторых простых частных случаев дока-
зывает возможность получения значительного выигрыша
в усилении.
3. Необходимый коэффициент усиления усилителя опреде-
ляется как отношение амплитуды напряжения между анодами
выходных ламп к амплитуде входного напряжения при вве-
денных регуляторах усиления. Его можно найти по формуле
K = Y=-,	(25)
где Знаке —максимальная чувствительность осциллографа;
Зтр— чувствительность трубки.
Усилители, применяемые в обычных осциллографах, обе-
спечивают коэффициент усиления порядка сотен или не-
скольких тысяч.
4. Усилитель должен быть снабжен устройствами, позво-
ляющими осуществлять ступенчатую и плавную регулировку
усиления, центровку изображения, калибровку чувствитель-
ности и т. д. При неудачном выборе схемы различные ре-
гулировки и переключения в усилителе могут вызывать
длительные переходные процессы, нелинейные искажения
и астигматизм, что снизит эксплуатационные качества осцил-
лографа.
В осциллографах применяются как усилители переменного
тока, так и усилители без переходных емкостей, позво-
ляющие исследовать медленно меняющиеся напряжения или
напряжения с постоянной составляющей. Эти два типа уси-
лителей имеют значительные различия и будут рассмотрены
раздельно.
Усилители переменного тока
Усилители, применяемые в осциллографах, имеют входные
цепи, каскады предварительного усиления и оконечные ка-
скады, напряжение с которых поступает на отклоняющие
пластины. Функции этих узлов усилителя таковы.
ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ
71
1.	Во входных цепях, как правило, осуществляется сту-
пенчатая регулировка усиления с помощью высокоомного
компенсированного делителя. Для плавной регулировки чаще
всего применяют катодный повторитель, нагруженный по
переменному току на низкоомный потенциометр. В широко-
полосных осциллографах со ждущей разверткой этот же
катодный повторитель используют для согласования входа
с линией, задерживающей сигнал в вертикальном канале на
время срабатывания ждущей развертки. С целью уменьшения
входной емкости широкополосные осциллографы часто снаб-
жаются выносными пробниками с катодными повторителями.
2.	Каскады предварительного усиления усиливают сигнал
до уровня, необходимого для раскачки оконечного каскада.
Общий коэффициент усиления определяется по (25). Чув-
ствительность осциллографа выбирается такой, чтобы при
введенных регуляторах усиления минимальный сигнал, наблю-
даемый на экране, превышал уровень шумов входных цепей
усилителя не менее, чем на 10—20 дб. Широко распростра-
ненные лабораторные осциллографы типа ЭО-6, ЭО-7 и пр.
имеют чувствительнасгь порядка 0,1—10 мм/мв^ф.
3.	Оконечный каскад усилителя служит для получения
симметричного отклоняющего напряжения, максимальная
амплитуда которого должна вызывать отклонение пятна на всю
полезную часть экрана. В оконечном каскаде часто про-
изводят фазорасщепление сигнала и центровку изображения.
Ввиду различия подходов к выбору схем и к расчету
перечисленных узлов усилителя их рассмотрение будет про-
изведено раздельно.
Выходные каскады
На рис. 35 показаны два варианта схем выходного ка-
скада усилителя переменного тока. Элементы, корректирую-
щие частотно-фазовые и нелинейные искажения (катушки
индуктивности или цепи отрицательной обратной связи), на
чертеже опущены.
Схема рис. 35, а обладает тем преимуществом, что сред-
ний потенциал отклоняющих пластин при любом мгновенном
значении напряжения сигнала равен нулю. Второй анод эле-
ктронно-лучевой трубки может быть при этом зазем-
лен. Недостаток этой схемы — конструктивное неудобство,
72
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
связанное с применением сдвоенного потенциометра в цепи пе-
ремещения. Для перемещения в X и Y каналах схемы рис. 35, б
следует соединить второй анод электронно-лучевой трубки
со всеми четырьмя анодами выходных ламп одинаковыми
сопротивлениями (порядка сотен килоом или нескольких ме-
гом), что обеспечит равенство потенциала второго анода
среднему потенциалу отклоняющих пластин.' Можно устра-
нять астигматизм подбором потенциала второго анода с по-
мощью делителя, включенного на источник анодного питания
выходных каскадов.
Рис. 35. Выходные каскады усилителей.
а) Связь с пластинами через разделительные емкости; б) непосредственная
связь с пластинами.
/ — внешние зажимы, 2 — регуляторы перемещения.
Схема с непосредственной связью между анодами выход-
ных ламп и отклоняющими пластинами имеет следующие
преимущества.
1.	Устанавливая рукояткой перемещения нулевое положе-
ние пятна в центре экрана, мы уравниваем токи покоя вы-
ходных ламп. Вследствие этого уменьшается асимметрия
режимов ламп и снижается уровень нелинейных искажений
(за счет компенсации четных гармоник в выходном напря-
жении).
2.	Применение описываемой схемы допускает повышение
точности измерения пиковых значений сигналов. Для этого
нужно выбрать большую величину сопротивления Rk и рас-
ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ
73
считать режимы ламп таким образом, чтобы даже при значи-
тельных перегрузках выходного каскада при положительном
мгновенном значении напряжения сигнала на сетке потенциал
сетки оставался отрицательным за счет глубокой обратной
связи по току, включающейся при запирании лампы другого
плеча, на сетке которой сигнал имеет отрицательную по-
лярность. Отсутствие сеточных токов позволяет смещать
нулевую линию далеко за пределы экрана и наблюдать
неискаженные пики входного напряжения в большом мас-
штабе, а при наличии калибровки — производить измерения.
Такой сравнительно точный безынерционный пиковый «вольт-
метр» особенно удобен для измерений в области инфразву-
ковых частот.
3.	При работе со ждущей разверткой схема рис. 35, б
позволяет осуществить связь генератора развертки с откло-
няющими пластинами по постоянному току (управляющая
сетка одной из выходных ламп должна быть при этом свя-
зана с выходом генератора непосредственно или с помощью
компенсированного делителя). Отсутствие разделительных
емкостей избавляет от переходных процессов, связанных с их
перезарядом при изменении скважности ждущей развертки.
Нелинейность характеристик ламп выходного каскада —
главный источник нелинейных искажений усилителя. Для уси-
лителей, применяемых в осциллографах, нелинейные'искажения
принято оценивать максимальной неискаженной амплитудой
выходного напряжения или отклонения на экране.
От обычных лабораторных осциллографов требуют, чтобы
усилители по вертикали и горизонтали обеспечивали неиска-
женное отклонение на весь экран. В широкополосных осцил-
лографах выполнение этого требования связано с увеличением
токов выходных ламп и напряжения источника питания.
В таких осциллографах из конструктивных и экономических
соображений иногда используют только часть экрана. В не-
которых лабораторных широкополосных осциллографах, ссо-
бенно импульсных, неискаженное отклонение по вертикали
составляет около половины диаметра экрана.
Для получения больших неискаженных напряжений двух-
тактную схему следует предпочесть однотактной. Она, во-
первых, позволяет при том же напряжении источника питания
получить вдвое большую амплитуду максимального выход-
ного напряжения. Во-вторых, прц идентичности плеч
74
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
в выходном напряжении двухтактной схемы компенсируются
нелинейные искажения по четным гармоникам.
Остановимся на вопросе о выборе напряжения источника
анодного питания выходного каскада. Если лампы выходного
каскада — пентоды или лучевые тетроды, то при больших
сопротивлениях анодной нагрузки падение напряжения на
лампе в режиме покоя для получения максимальной неиска-
женной амплитуды должно составлять около 60% напряжения
питания. При этом неискаженная амплитуда достигает 75—
80% падения напряжения на нагрузке, т. е. около 30%
напряжения питания. Двойная амплитуда неискаженного откло-
няющего напряжения двухтактной схемы равна 120% на-
пряжения питания и должна вызывать отклонение пятна на
величину диаметра экрана d мм при чувствительности
трубки STp мм/в. Поэтому необходимое напряжение источ-
ника анодного питания для двухтактной схемы
Еа^0,8-^-.
Напряжение питания двухтактного выходного каскада на
триодах
где Ri — внутреннее сопротивление триода; Ra — сопро-
тивление анодной нагрузки.
Выходной каскад, в котором осуществляется фазорас-
щепление и смещение изображения, требует несколько боль-
шего напряжения питания, так как потенциал катодов ламп
относительно заземленного полюса источника составляет
десятки вольт.
В широкополосных осциллографах для получения боль-
шой неискаженной амплитуды при ограниченной величине
сопротивления анодной нагрузки в оконечных каскадах ис-
пользуются лампы с большими токами (Г-807, ГУ-29 и т. д.).
С целью экономии тока ламп в таких осциллографах применяют
коррекцию частотной характеристики, позволяющую увеличи-
вать сопротивление анодной нагрузки. Простая параллельная
коррекция допускает 1,5—2-кратное увеличение сопротивле-
ний; простая последовательная — 2—3-кратное; сложная ин-
дуктивная коррекция позволяет увеличивать сопротивление
ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ
75
анодной нагрузки в 3,5—5 раз (по сравнению с сопротив-
лением некорректированного каскада при той же полосе
пропускания). Еще большее увеличение допускает — теоре-
тически— отрицательная обратная связь по напряжению,
однако она может привести к нестабильности частотной ха-
рактеристики на краях полосы пропускания усилителя. Равно-
мерность частотной характеристики в области высоких ча-
стот у каскада с отрицательной обратной связью достигается
за счет увеличения напряжения, подводимого к сетке лампы.
Поэтому неискаженная ам-
плитуда выходного напря-
жения каскада с обратной
связью на высоких частотах
уменьшается, и если она на
средних частотах вызывала
отклонение пятна на весь
экран, то на крайней частоте
диапазона неискаженное от-
клонение может быть в не-
сколько раз меньше диа-
метра экрана. Не следует,
однако, считать это суще-
ственным недостатком, так
как при наблюдении формы
кривой основная частота
сигнала во избежание ча-
стотно-фазовых искажений
гармоник должна быть зна-
Рис. 36. Фазоинвертирующий кас-
кад с общим катодным сопротив-
лением.
г г
Va — противофазные	составляю-
/л п
щие, Uc, Uа — синфазные составляющие.
чительно ниже высокочастотной границы полосы осциллографа.
С целью увеличения сопротивления анодных нагрузок
выходного каскада иногда после него включают катодные
повторители, которые обладают малой входной емкостью
и не вносят заметных искажений, будучи нагружены боль-
шой паразитной емкостью монтажных проводов, соединяю-
ющих выход усилителя с отклоняющими пластинами.
На вход оконечного каскада может подаваться однотакт-
ный сигнал. В этом случае необходимо рассчитать элементы
выходного каскада таким образом, чтобы в нем осущест-
влялось фазорасщепление.
Положим, что лампы Л± и Л2 (рис. 36) обладают одина-
ковыми линейными характеристиками. При расчете применим
76
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
принцип суперпозиции. Напряжения О и + Ц. на управляю-
щих сетках ламп можно представить как сумму противо-
фазных	—Uс) и синфазных (-]- Uc, A-Uc) составляю-
' ч __UC
щих. Очевидно, что Uc — Uc — ~2~' Противофазные со-
ставляющие усиливаются так, как если бы сопротивления R/c
и /?э были равны нулю. Коэффициент усиления для этих
составляющих
Kn = ^^SRa (при Ra<^RJ.
Синфазные составляющие усиливаются каждой из ламп
так, как если бы в катодной и экранной цепи каждой лампы
были включены сопротивления 2/?z. и 2/?э. Поэтому коэффи-
циент усиления для этих составляющих без учета реакции
анода равен:
SR<*
Нэ
где
(при ia = const),
дея
еэ и ес — потенциалы экранной и управляющей сеток. Ко-
эффициент асимметрии переменных составляющих анодных
напряжений равен:
1 +
Ua + Ua-Ua + Ua__/<c _
и’+и'' + и’-и"п Кп
1
SR4n + SRk(l + '0 ’
l+2S/?fc (!+«) + 2	3
Если выходной каскад собран на триодах, то коэффи-
циент асимметрии
1
Y =: _— -----------— ,
где {а и Ri—параметры триода.
УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД С НЕКОРРЕКТИРОВАННОЙ НАГРУЗКОЙ 77
Приведенные соотношения позволяют определить вели-
чину сопротивления Rk, обеспечивающую хорошую симмет-
рию выходных напряжений (у
Усилительный каскад
с некорректированной анодной нагрузкой
Частотная характеристика реостатного усилительного
каскада в области средних частот—плоская, сдвиг фаз
между входным и выходным напряжением — мал. Коэффи-
циент усиления каскада в области средних частот для схемы
рис. 37, а равен
/Со = пf---------г SRa,	(26)
Rt Ra ' Rc
Рис. 37. Реостатный усилительный каскад.
а) На пентоде; б) на триоде; в) с коррекцией в сеточной цепи.
Для усилительного каскада на триоде (рис. 37, б)
К _________Р_____, P-Rg
° 1 _1_ Al А ~ Ri + Ra ’	(27)
Ra Re
где р и Rt—параметры триода.
В области низких частот вследствие увеличения сопроти-
вления переходной емкости Сс усиление уменьшается и
78
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
появляется сдвиг фаз между входным и выходным напряже-
нием. Коэффициент частотных искажений без учгта влияния
цепей катода и экранной сетки
« = ^~1 +^= 1+УВ..	(28)
где 7И, Ко и К — комплексные величины;
Тц = Rv,Cc\
Частотные и фазовые искажения характеризуются часто
модулем коэффициента частотных искажений
|м|= / 1 + ^г=/г+^
и его фазой
<Р = arctg (-= arctg 2П.
Уменьшение усиления на низких частотах определяется вели-
чиной тс = /?еСе. Поэтому полосу усилителя можно расши-
рять в сторону низких частот увеличением Rc или Сс.
Приведенные соображения справедливы, если блокиро-
вочные емкости Ск и Сэ велики и переменные напряжения
на катоде и экранной сетке усилительной лампы незначи-
тельны. В случае, когда на низких частотах величины
блокирующих емкостей оказываются недостаточными, сле-
дует учитывать влияние возникающей при этом обратной
связи [1, 13, 20].
В области высоких частот коэффициент усиления умень-
шается из-за шунтирующего влияния междуэлектродных и
монтажных емкостей. Эти емкости можно представить в виде
сосредоточенной емкости Со. Коэффициент частотных иска-
жений равен
М =	= 1 + /<«тв = 1 +/2В,
где
тв = /?ВСО; RB = ----J----г.
—	—_L_
Ra‘Ri  Rc
УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД С НЕКОРРЕКТИРОВАННОЙ НАГРУЗКОЙ 79
Для каскада на пентоде
/?в st; Ra.
Модуль и фаза коэффициента частотных искажений
। м | = V1 + ч>2"в = Vе
<р = arctg о>тв = arctg 2В.
полосы усилителя в сторону высоких
Для расширения
частот необходимо уменьшать
является суммой междуэлек-
тродных емкостей и емкости мон-
тажа, которая при рациональ-
ном размещении деталей может
быть лишь сведена к некото-
рому конечному минимуму. По-
этому увеличение полосы про-
пускания усилительного кас-
када связано с уменьшением /?в
и, следовательно, с потерей
усиления.
В широкополосных осцил-
лографах с низкой границей
полосы пропускания значи-
тельную часть шунтирующей
емкости составляет емкость
тв = Величина Со
Рис. 38. Схема межкаскадной
связи.
между обкладками переход-
ного конденсатора и корпусом. Укажем один остроумный
способ отделения этой емкости, применяемый иногда в осцил-
лографах (рис. 38).
Высокие частоты поступают на управляющую сетку
лампы Л2 через небольшую переходную емкость — порядка
сотен пикофарад. Для пропускания низких частот служит
другой конденсатор, однако емкость его обкладок на корпус
отделена от анодной нагрузки лампы Лх сопротивлениями R.
С дополнительными частотными и фазовыми искажениями,
вносимыми такой комбинированной переходной цепью, можно
не считаться, если величины R и С равны
^?c(Ci4-Cg)____ С, -f-C2 j/~ Re
2R ~	2 V 2Ra-
80
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
В этом случае коэффициент передачи независимо от частоты
равен
д'_______________
Rc + R + Ra •
Расчетные постоянные времени
тн—Сг(/?с + /? + /?„);
__ Г-» р R
Rj(.2Ra ’
Коррекция низкочастотных искажений с помощью
фильтра
Для расширения полосы пропускания усилителя в обла-
сти низких частот или для уменьшения крутизны спада
переходной характеристики следует увеличивать постоян-
ную времени переходной цепи тс = RcCc. Однако величина
сопротивления утечки сетки Rc ограничена максимальным
значением, превышение которого уменьшает устойчивость
режима усилительной лампы следующего каскада. Увели-
чение же емкости Сс связано с увеличением габаритов,
а также паразитной емкости, шунтирующей анодную нагрузку.
Поэтому в широкополосных усилителях применяют иногда
коррекцию низкочастотных искажений с помощью анодного
фильтра. Емкость блокировочного конденсатора при этом
подбирается такой, чтобы возрастание полного сопротивле-
ния анодной нагрузки лампы на низких частотах компенси-
ровало искажения, вносимые переходной емкостью. Для
получения эффективной коррекции сопротивление R§ дол-
жно быть на порядок больше сопротивления Ra. В широ-
кополосных усилителях это требование обычно выполнимо,
так как из соображений получения широкой полосы Ra
имеет порядок тысяч ом, a R$ может быть выбрано по-
рядка десятков килоом. Коррекция с помощью анодного
фильтра в усилительных каскадах на триодах мало эффек-
тивна, так как внутреннее сопротивление триода сильно
шунтирует нагрузку и изменение ее сопротивления мало
сказывается на частотной характеристике в области низких
частот. Поэтому мы будем рассматривать коррекцию
с пентодом и пренебрежем анодной реакцией. Кроме того,
для упрощения сначала не будем учитывать искажения, воз-
КОРРЕКЦИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ
81
никающие при неполной блокировке цепей катода и экран-
ной сетки. При этом нормированное карсоново изображение
переходной характеристики h(t) равно [20]
к(р)=
а 1 — а
1 I —а
Р* Ус
Ra
С
-о ‘с /
ГДС Тф= RfyCfy, та== RaC$> Rfic' а R | p
(как правило а<^1).
Первая производная переходной характеристики по вре-
мени при t —> 0 может быть найдена по формуле
Л'(0)= Игл р[К(р)~ Л(0)] = lim р[К(р)~ ШпК(р)] =
\ а с /
Если выбрать то = те, то первая производная переходной
характеристики при /->0 обращается в нуль и спад пло-
ской части за малое время Т приближенно равен первому
отличному от нуля члену разложения Маклорена:
h" (0) Т2
2	’
где Л" (0) —вторая производная переходной характеристики
по времени при t-^-О и та=те, равная
Л"(0) = lim р{р[К(р) — Л(0)] — Л'(0)} =
р -> СО
1—а	1
“ тфтс ~ тф-сс
Mi
1
R# ,2
R« с
Отсюда следует, что искажения плоской части переходной
характеристики тем меньше, чем больше /?ф по сравнению
с Ra. Отметим также, что условие то = тс, обращающее в нуль
первую производную переходной характеристики, обеспе-
чивает при	1 наибольшую равномерность частотной
характеристики в области низких частот [20].
В широкополосных усилителях применяется иногда низко-
частотная коррекция с помощью фильтра, включенного
(у Зак. 3670. И. М. Вишенчук, Е. П. Соголовский, Б. И. Швецкнй
82
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
в сеточную цепь (22]. Все зависимости, приведенные для
предыдущей схемы, остаются справедливыми и для этой
схемы, если придерживаться обозначений, принятых на
рис. 37, в. Сравнивая схемы рис. 37, а и 37, в, учтем,
что Ra^Ra (из соображений пропускания высоких частот),
Rc^R* (для обеспечения сходного режима лампы по постоян-
ному току), Rih^^c (максимально допустимое сопротивле-
ние утечки сетки лампы).
Потребуем, чтобы для обеих схем первые производные
переходных характеристик при 7 —> О были равны нулю,
а вторые производные — одинаковы по величине. Тогда для
схемы с фильтром в анодной цепи
Для схемы с фильтром в цепи сетки
Л"(0) =
Тс— /?еСс— 7?фСс;
та = RaC$ =	= тс = /?фСс;
1 ______ _______________ 1 ________
Ve	(^-с)2^ф^с	T0TC
Приведенные расчеты и следующий из них вывод
позволяют заключить, что применение фильтра в анодной
цепи выгоднее, чем в сеточной, так как всегда RC~^S> R$.
Пример расчета корректирующего филь-
тра. Дано: Ra— 1 ком-, максимально допустимые значения
/?Ф и Rc равны соответственно 10 ком и 1 мгом. Рассчи-
тать емкости Сс и Сф (рис. 37, а) так, чтобы спад плоской
КОРРЕКЦИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ
83
части одиночного прямоугольного импульса длительностью
7’= 0,05 сек не превышал Ай =0,1. Примем величины
и Rc равными своим максимально допустимым значениям и
положим та= tc. Тогда
Се = ~	= 0,035 мкф-
г\с 1
г ____ ха 'с 0,035
Сф ~	~ Ra ~ 0.001 “ 35 кф'
В случае, если бы коррекции не было, спад плоской части
определялся бы приближенно по первой производной пере-
ходной характеристики при t -> 0
ДЛ=—Л'(0).
Т 0,05	„ _
дл =-од-=0’5 сек-’
Сс=^==’¥=0’5 МКф'
т. е. в 14 раз больше, чем при коррекции.
Анодный фильтр можно рассчитать так, чтобы он скор-
ректировал и искажения, вносимые при недостаточной бло-
кировке цепями катода и экранной сетки усилительной
лампы. Карсоново изображение переходной характеристики
в этом случае приобретает вид
6*
84
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
где
t = Rkck (рис. 37, а);
Тэ ===
а=5/?л(1+«)(1+т;);
Р-Э
д1а
S==dU^
дия
р'я — дис •
Первая производная переходной характеристики при t -> О
равна
*'(0)= Нт plK(p)— 1]=^-------------Т~4-
р -> со	а тс	а
и может быть обращена в нуль при условии
I____1__।_а ,___Ь_
'а~
Практически величины а и Ь, зависящие от параметров лампы,
могут отличаться от расчетных на 10—20%. Спад плоской
части переходной характеристики в этом случае следует
оценивать по первой производной, равной
|Л'(0)|= (0,1 ч-0,2)(^+^).
В заключение рассмотрим коррекцию с помощью одного
анодного фильтра переходной характеристики усилителя,
содержащего т переходных звеньев. Карсоново изображение
КОРРЕКЦИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ
85
переходной характеристики
Приравниваем нулю первую производную переходной
характеристики
т
h'(0)= lim	1] = 1-У± = 0.
а g* *Cf
От юда
Спад плоской части за время Т можно определить по вто-
рой производной

где
Л"(0) =
lim р2 [Д' (р) —
р-*х>
Число переходных цепей может быть большим, и тогда кор-
рекция одним анодным фильтром оказывается малоэффектив-
ной. В этом случае следует разбить переходные цепи на
несколько примерно одинаковых групп и скорректировать
искажения в каждой группе с помощью своего фильтра.
Общий спад переходной характеристики можно приближенно
найти суммированием спадов переходных характеристик
отдельных групп.
86
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
Рис. 39. Двухкаскадный усилитель
с обратной связью по напряжению.
Коррекция частотных искажений с помощью
отрицательной обратной связи
Известно [29], что отрицательная обратная связь по
напряжению дает при заданной полосе выигрыш в усилении
и стабилизирует коэффициент усиления в области средних
частот. Помимо этого, обратная связь позволяет значительно
увеличивать сопротивления анодных нагрузок усилительных
ламп, что улучшает амплитудные характеристики усилитель-
ных каскадов и допускает уменьшение переходных емкостей.
Недостатком усилителей с отрицательной обратной связью
по напряжению является нестабильность частотных и фазо-
вых искажений, зависящих
в таких усилителях от пара-
метров ламп. В широкопо-
лосных осциллографах с вы-
сокой (более 100 кгц) гра-
ничной частотой полосы
пропускания трудно осу-
ществить активную отрица-
тельную обратную связь из-
за наличия неучтенных свя-
зей через источники питания,
электростатических наво-
док, паразитных связей за
счет прохождения высоко-
частотных токов по земля-
ному проводу и т. д. Поэтому наладка широкополосных
усилителей с обратной связью сложна.
Отрицательной обратной связью по напряжению охва-
тывают обычно один или два каскада. В схеме рис. 39
напряжение обратной связи подается из анодной цепи
лампы Л2 в катод первой усилительной лампы. Коэффициент
усиления этого усилителя равен
к	•
Лс
где Ki и К2— коэффициенты усиления каскадов, не охва-
ченных обратной связью;
Rk
RCa+Rk'
КОРРЕКЦИЯ ЧАСТОТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ
87
Коэффициент частотных искажений
Al = 1 —
(29)
где Q и D— обобщенная частота и параметр коррекции.
Для области высоких частот:
где Ко—коэффициент усиления в области средних частот
без обратной связи; т1в и т2в — постоянные времени анодных
цепей ламп Л± и Л2'-
т1в = т2в — R2C2',
R1 — J	1	’	^2 J J 1
В области низких частот:
Q ==________ 1	_ __________1 — •
“V Х1н‘Х2н	“хн/в’
(32)
(33)
где т1н и т2п—постоянные времени переходных цепей уси-
лительных каскадов.
Семейство обобщенных частотных характеристик двух-
каскадного усилителя с обратной связью описывается фор-
мулой
М = /1+(О2 —2)Q2 + Q4
и обладает следующими свойствами (рис. 40а):
1.	При D > с возрастанием Q коэффициент частотных
искажений монотонно возрастает. Применение такой под-
критической обратной связи не дает значительного выигрыша
в усилении и с этой точки зрения не представляет интереса.
88
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
2.	При £)=]/2 (критическая связь) частотная характе-
ристика становится «максимально плоской», так как три пер-
вых производных коэффициента частотных искажений
М = /1 -4-Qi
по обобщенной частоте обращаются в нуль при 2=0
(критерий Брауде).
каскадного усилителя с обратной связью по напряжению.
Если задан коэффициент частотных искажений Мгр или
завал усиления на граничной частоте 3 = А1гр—1, то обоб-
щенную граничную частоту, необходимую для расчета уси-
КОРРЕКЦИЯ ЧАСТОТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ
89
4
лителя, находим из равенства
2гр = У Мгр
3.	Случай D >	2 соответствует надкритической обрат-
ной связи. Частотная характеристика имеет подъем
1	_	2
^экств ~ D
на частоте
^экстр
£>2
2 •
При заданной неравномерности частотной характери-
стики z±z 8/2 выгоднее всего использовать характеристику
с подъемом —— 1 + 8. Обобщенная граничная частота,
‘У'экстр
при которой коэффициент усиления становится равным коэф-
фициенту усиления на средних частотах, равна
2г₽ = /2 —£>1 2.
Параметры D, 2вкстр и 2гр могут быть выражены через
частотную погрешность следующим образом:
D = /1 + Ж8кстр — /1—/ИЭВСТр	/Г=^8 — /8;
4 	4 _
2экстр 1 Л1акстр ' '	2о;
ir__
2гр^У48.
Построение двухкаскадного усилителя по заданной частотной
характеристике сводится сначала к определению по графику
рис. 40а обобщенных параметров D и Qrp. Расчет постоян-
ных времени и коэффициента обратной связи производится
согласно равенствам (30) — (33). По найденным DB и 2ВГ?
определяем:
1 Г	"п гр
~в = V ~1в ’ *^2в =—------------
В гр
+ 7
I
1
90
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
Если лампы усилителя одинаковы, их выгодно использовать
в одинаковых режимах. В этом случае:
Ra, = Ra,>
~1в === ^2в»
ав = 1.
Однако выбор RO1 и Rllt может диктоваться и другими
соображениями (получение заданной амплитудной характери-
стики, применение развязывающего фильтра RC в анодной
цепи первой лампы и т. д.).
Рис. 406. Обобщенные фазовые характеристики двухкас-
кадного усилителя с обратной связью по напряжению.
Выбрав сопротивления анодных нагрузок, находим коэф-
фициент усиления Ко и коэффициент обратной связи [3.
Аналогично по найденным из графиков параметрам £>„
и QH и известному коэффициенту обратной связи опреде-
ляются согласно формулам (32), (33) постоянные времени
переходных цепей т1н и
по напряжению t' = t У1 + ₽£0/тв.
Рис. 40г. Обобщенные переходные характеристики в области пло-
ской части двухкаскадного усилителя с обратной связью по
напряжению t" = //тн УЧ -f- рЛ0 .
92
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
На рис. 406 представлены фазовые характеристики
двухкаскадного усилителя с обратной связью, рассчитанные
DQ
по формуле ср = arctg; на рис. 40в и 40г предста-
влены фронт и плоская часть переходной характеристики.
Рис. 41. Включение сопротивле-
ния обратной связи между анодами.
две цепи, вносящие искажения
и RatC2), и одна переходная цепь.
По этим графикам можно
определить обобщенные па-
раметры усилителя, если от
усилителя требуется задан-
ная фазовая или переходная
характеристика.
В схеме рис. 41 напря-
жение отрицательной обрат-
ной связи подается через
сопротивление R на анод-
ную нагрузку лампы Л±.
Здесь отрицательной обрат-
ной связью охвачена одна
усилительная лампа (Л2),
на высоких частотах (RaiCi
Коэффициент усиления в области средних частот
Ко = S1S2R1R2
1 +
Ri— j ।	। ;	^2 • । i •
В области высоких частот коэффициент частотных иска-
жений равен
Мв==1— 22+/£)Q,
ИНДУКТИВНАЯ КОРРЕКЦИЯ
93
В области низких частот коэффициент частотных иска-
жений равен
Мн — 1
где
<2 —_____________________!_____________•
тн ccRc.
Рис. 42. Параллельная ин-
дуктивная коррекция.
Индуктивная коррекция
Применение индуктивности в анодной цепи усилительного
каскада позволяет ослабить шунтирующее влияние между-
электродных и монтажных емкостей и получить выигрыш
в усилении за счет увеличения
сопротивления анодной нагрузки.
На рис. 42 показана схема
параллельной индуктивной кор-
рекции. Коэффициент частотных
искажений для этой схемы
'	14- jk£> ’
где Q—u>CRa—обобщенная ча-
стота; k — -—% — параметр кор-
С^а
рекции.
Семейства частотных, фазовых
и переходных характеристик кас-
када с параллельной коррекцией
приведены на рис. 43а, 436
и 43в. Требования оптимальной частотной, фазовой и пере-
ходной характеристик при выборе параметра коррекции k
оказываются противоречивыми, поэтому обычно выбирают
значение k — 0,35.
Применение параллельной коррекции дает значительный
(в 1,5—2 раза на каскад) выигрыш в усилении при эконо-
мии тока ламп выходных каскадов. Поэтому она широко
применяется в усилителях (ЭО-7, Orion EMG 1551).
Последовательная коррекция, разделяющая паразитные
емкости С} и С2 (рис. 44), дает еще больший выигрыш
в усилении. Наконец, самый большой выигрыш обеспечи-
вают схемы сложной коррекции (рис. 45).
94
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
На рис. 46 приведены для сравнения частотные хара-
ктеристики схем индуктивной коррекции, удовлетворяющие
критерию Брауде [1, 20].
рактеристики каскада с параллельной
индуктивной коррекцией.
зовые характеристики каска-
да с параллельной индук-
тивной коррекцией.
Рис. 43в. Обобщенные пере-
ходные характеристики каска-
да с параллельной индуктивной
коррекцией
t' =——
RaC
Рис. 44. Последовательная индук-
тивная коррекция.
Сложные схемы коррекции
часто применяются в усили-
телях широкополосных и им-
пульсных осциллографов. Рас-
чет этих схем затруднен наличием большого числа пара-
метров и в настоящей работе не приводится.
ИНДУКТИВНАЯ КОРРЕКЦИЯ
95
В заключение для иллюстрации метода взаимной коррек-
ции искажений в многокаскадном усилителе рассмотрим два
примера.
Рис. 46. Частотные характеристики схем
индуктивной коррекции.
/-—каскад без коррекции, 2— каскад с параллель-
ной коррекцией, каскад с последовательной
коррекцией, 4 — каскад со сложной коррекцией.
1. Взаимная коррекция частотных искажений в усили-
теле, состоящем из каскада с параллельной индуктивной
коррекцией и некорректированного каскада. Коэффициенты
96
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
частотных искажений этих двух каскадов описываются фор-
мулами:
_ 1 + (1 - 2k)	.
1	1 + Й2 (wC^)2
Л11= 1 + (o>C2R2)2,
где С} и С2 — емкости, шунтирующие анодные нагрузки
каскадов; и /?2—сопротивления анодных нагрузок (с уче-
том шунтирования их внутренними сопротивлениями ламп);
k — параметр коррекции.
Обозначим
6*1/?1	о
=2.
Коэффициент суммарных частотных искажений равен произ-
ведению Мг и Л12, т. е.
„2	.,2..2	1 + (1— 2*)a2S2 + ^a4Q4 / Q2 \
м =	.14_^2Х---------(1 +	=
1 _|_Q2 £(1 __ 2k) “2 +	+ Q4 (kW + 1 — 2k) +
=	14- k-a^fi	‘
(34)
Применив к частотной характеристике критерий Брауде,
получим систему двух уравнений:
(1 — 2A)a2+~ = fe2a2;
fe2a4_|_1_2A= О
Корни этой системы
/г=0,7627,
a =0,975 (a2 = 0,950).
Подстановка таких значений k и а в формулу (34) приводит
к выражению для /И2
,	0,6442®
— Ч- 1 + 0,58222 ‘
ИНДУКТИВНАЯ КОРРЕКЦИЯ
97
2. Взаимная коррекция частотных искажений в двухкас-
кадном усилителе с параллельной коррекцией. Обозначив
через k± и Л2 параметры коррекции первого и второго
каскадов и сохраняя принятые ранее обозначения а и Q,
можно записать:
мг=м1-мг2 =
1 + (1 — 2kJ а202 + Л2а4а4 1 + О — 2^)	+ k2 +Г
“ 1+^. ’
Применение критерия Брауде приводит к системе трех
уравнений:
a2(l_2A1) + -L^ = «2^ + J;
k2
(1 — 2^) (1—+ aki 4- = kikt
Решая эту систему, получим:
1,120;
Л2= 0,268;
а =0,629
(а2 =0,396).
Подстановка найденных величин klt k2 и а в формулу для Л12
дает:
М2—0,0916»
' ~ 1-г 1+0,684220,091
На рис. 47 приведены частотные характеристики, рас-
считанные для этих двух случаев. Здесь же для сравнения
показана частотная характеристика двухкаскадного усили-
теля с отрицательной обратной связью, полученная также
с применением критерия Брауде. Расчетные обобщенные
граничные частоты 2Г[1 при пятипроцентном завале усиления
7 Зак v Л. И V» Вишен iy к Е. П Соголошкпй Б И. Швгцкнй
98
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
на высоких частотах составляют для двухкаскадного усили-
теля с обратной связью 0,56, а для усилителей, рассмо-
тренных в примерах 1 и 2, соответственно 0,83 и 1,1.
Рис. 47. Обобщенные частотные характе-
ристики двухкаскадного усилителя, удо-
влетворяющие критерию Брауде.
/, 2, 3 —параллельная индуктивная коррекция
в одном каскаде; /-—корректированный каскад,
2—«скорректированный каскад, 3 — результирую-
щая характеристика;
4, 5, б —параллельная индуктивная коррекция в
обоих каскадах; 4, 5 — характеристики отдельных
каскадов, 6— результирующая характеристика;
7— двухкаскадный усилитель с обратной связью.
Коэффициенты усиления этих трех усилителей при заданной
полосе частот пропорциональны величинам Qrp, т. е. 0,32,
0,69 и 1,21.
Входные цепи усилителей
Обычно вход усилителя бывает снабжен компенсиро-
ванным делителем напряжения, с помощью которого осу-
ществляется ступенчатая регулировка усиления. На рис. 48
приведены две наиболее простые схемы компенсированных
ВХОДНЫЕ ЦЕПИ УСИЛИТЕЛЕЙ
99
входных делителей. Схема рис. 48, б несколько сложнее,
но позволяет производить раздельную компенсацию всех
ступеней делителя.
Рис. 48 Компенсированные делители.
Плавная регулировка усиления на входе усилителя может
осуществляться только с помощью высокоомного потен-
циометра сопротивлением порядка мегома или сотен килоом.
Такая регулировка из-за наличия входной емкости первой
лампы усилителя вносит недопустимые искажения частот
выше 10—50 кгц. Чтобы избежать этого, регулятор обычно
выбирают низкоомным и включают его на выход специаль-
ного катодного повторителя. Наиболее часто применяемые
схемы регулировки показаны на рис. 49. В этих схемах
регуляторы усиления могут иметь низкое сопротивление —
7»
100
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
порядка килоома или сотен ом. Чтобы избежать переходных
процессов при регулировке, постоянную составляющую
напряжения на регуляторах приходится отделять конденса-
тором большой емкости. В схеме рис. 49, а паразитная
емкость обкладок этого конденсатора на землю шунтирует
нагрузку катодного повторителя. Вторая схема лишена этого
недостатка, но в ней при глубокой регулировке могут воз-
никать частотные искажения в области низких частот. Поэтому
пределы регулировки обычно ограничивают. Следует отме-
тить, что глубокая регулировка после катодного повтори-
теля вообще нежелательна, так как она приводит к появле-
нию нелинейных искажений в пределах экрана при пере-
грузке катодного повторителя.
Усилители постоянного тока
Исследование низкочастотных сигналов сопряжено со зна-
чительным увеличением переходных емкостей усилителей пере-
менного тока. Условие неискаженного воспроизведения формы
кривой приводит к тому, что низкочастотную границу полосы
пропускания усилителя выбирают гораздо ниже частоты
повторения сигнала сложной формы. Большие постоянные
времени переходных цепей увеличивают габариты усилителя
и могут вызывать неприятные длительные переходные про-
цессы при включении осциллографа, при перегрузках усили-
теля, при изменении постоянной составляющей входного
напряжения и т. д. Поэтому для исследования сигналов,
спектр которых лежит в области низких частот, приме-
няются усилители постоянного тока, не содержащие пере-
ходных емкостей.
Усилители постоянного тока в осциллографах выполняются,
как правило, по двухтактной схеме. Это позволяет без
потери усиления применять сопротивления автоматического
смещения и гасящие сопротивления в катодных, экранных
и анодных цепях. В однотактном же усилителе постоянного
тока для питания электродов ламп требуются отдельные
низкоомные источники напряжения. Двухтактная схема менее
чувствительна к колебаниям напряжения питания анодных
цепей и накала ламп, так как эти колебания вызывают почти
одинаковые изменения токов ламп обоих плеч.
УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
tot
Усилители постоянного тока обладают высоким уровнем
помех. Флюктуации и сползание нуля снижают эксплуата-
ционные свойства этих усилителей и ограничивают чувстви-
тельность осциллографов с каналами постоянного тока вели-
чиной 5 -ъ- 20 мм[мв двойной амплитуды. Однако усиление
по постоянному току в осциллографах значительно расши-
ряет область их применения. Следует отметить рост выпуска
промышленных образцов таких осциллографов.
Построение многокаскадного усилителя постоянного тока
связано с трудностями осуществления междукаскадных связей.
Если управляющие сетки последующего каскада соединяются
с анодами ламп предыдущего каскада непосредственно, то
для питания усилителя требуется источник со значительным
напряжением, так как падение напряжения на лампах каждого
каскада должно составлять не менее 50—100 в. Поэтому
управляющие сетки ламп каждого последующего каскада,
связанные с анодами ламп предыдущего, и все остальные
электроды имеют соответственно большие потенциалы, чем
в предыдущем каскаде.
В усилительном каскаде такого типа большая часть напря-
жения питания падает на гасящем сопротивлении в катодной
цепи. Для обеспечения заданной частотной характеристики
в области высоких частот величины сопротивлений анодных
нагрузок ламп приходится ограничивать. При малом токе
ламп излишек напряжения в анодной цепи каскада устраняют
применением специальных гасящих сопротивлений. На рис. 50
показано несколько вариантов схем усилительных каскадов
с непосредственной связью. Из первых двух схем пред-
почтительнее схема рис. 50, а, позволяющая снизить вели-
чину монтажной емкости. Рис. 50, в и 50, г показывают
возможность конструктивного объединения катушек индук-
тивной коррекции. Следует отметить, что применение гасящих
сопротивлений в анодных цепях ламп увеличивает усиление
синфазной составляющей сигнала, что необходимо учитывать
при проектировании усилителя.
Для иллюстрации принципа построения усилителя с непо-
средственными междукаскадными связями рассмотрим схему
рис. 51. Этот усилитель рассчитан на применение в осцилло-
графе с трубкой 13ЛО37 (или 13ЛО36), требующей для пол-
ного отклонения около 200 в двойной амплитуды при уско-
ряющем напряжении 1000 в. Для получения такого напряжения
102
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
каждое плечо выходного каскада усилителя должно обе-
спечивать 50 в неискаженной амплитуды. Падение напряже-
ния на сопротивлении анодной нагрузки выходного каскада
в режиме покоя выбрано равным 70 в. Напряжение на экран-
ных сетках катодных повторителей, необходимое для пере-
дачи выходного напряжения, составляет 125 в относительно
катодов. Падение напряжения на лампах выходного каскада Л6
и Л6 в режиме покоя составляет 120 в. Лампы первого
усилительного каскада работают с меньшим уровнем сигнала,
поэтому падение напряжения на них выбрано небольшим —
около 65 в. Потенциал их управляющих сеток равен потен-
циалу катода входного катодного повторителя Лх и соста-
вляет 8—10 в. С учетом приведенных соображений напряже-
ние питания выбрано равным 330 в. Средние потенциалы
электродов приведены в таблице 2.
Данные усилителя таковы.
Усилитель равномерно усиливает сигналы в диапазоне
частот от 0 до 1 мггц при плавной и ступенчатой регули-
ровке усиления. Максимальная чувствительность осцилло-
графа составляет около 1 мм/мв^ф. Для калибровки ко входу
Рис. 51. Усилитель постоянного тока.
/ — калибровочный сигнал, 2 —регулятор усиления, 3— балансировка, 4, 5—перемещение, б —синхронизирующее
напряжение, 7 —выход.
УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
104
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
усилителя подводятся прямоугольные колебания частотой
50 гц и двойной амплитудой 0,2; 0,5; 1 и 2 в. Процесс кали-
бровки заключается в определении чувствительности либо
в установке ее точного значения плавным регулятором. Сту-
пенчатая регулировка чувствительности производится с по-
Рис. 52. Согласование режимов с по-
мощью делителей.
регулировке. Перемещение нулевой
мощью компенсирован-
ного входного делителя,
имеющего два скачка по
20 дб. Плавная регули-
ровка чувствительности
в пределах до 20 дб осу-
ществляется низкоомным
потенциометром в като-
дной цепи входного кас-
када. Регулировка потен-
циала управляющей сет-
ки лампы Л2 позволяет
устранить сползание ну-
левой линии при плавной
линии производится С ПО-
МОЩЬЮ потенциометра, регулирующего потенциал на управ-
ляющей сетке лампы
Таблица 2
Средние потенциалы электродов ламп схемы рис. 51
Наименование электрода	Лр Л2	л.,. л,	^6’	Л-р лъ
Управляющая сетка . . .	0	9	60	190
Катод		9	12	65	200
Экранная сетка 		330	60	260	339
Анод 		330	60	190	590
Колебания напряжения накала приводят к изменениям
режимов ламп и вызывают сползание нулевой линии на экране.
Во избежание этого нити накала ламп первых двух каскадов
питаются постоянным током от стабилизированного источника.
В многокаскадных усилителях постоянного тока для связи
между каскадами иногда применяют компенсированные де-
лители напряжения. Схема усилительного каскада в этом
случае приобретает вид, показанный на рис. 52. Эта схема
УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
105
позволяет приводить потенциалы электродов ламп к произ-
вольной величине. Источник напряжения Е2 выполняет
двоякую роль: от него питаются катодные цепи каскадов
(здесь для экономичности величину Е2 следовало бы выби»
рать поменьше) и он является источником опорного напряже-
ния для межкаскадных делителей и для увеличения их пере-
дачи Е2 требуется увеличивать. Выбор величины Е2 про-
изводится с учетом этих двух требований.
В качестве примера усилителя с межкаскадными согла-
сующими делителями рассмотрим усилитель, схема которого
показана на рис. 53. Усилитель рассчитан таким образом,
чтобы средний потенциал анодов выходных ламп при непо-
средственной связи с отклоняющими пластинами был близок
к нулю. Для точной его установки служит переменное
сопротивление 4 (коррекция астигматизма). В режиме покоя
падения напряжений на выходных лампах и их анодных
нагрузках составляют приблизительно по 200 в, что позво-
ляет с запасом получить неискаженное отклонение на весь
экран трубки 13ЛО37 (или 13ЛО36), применяемой в осцилло-
графе. Средние потенциалы электродов усилительных ламп
приводятся в таблице 3.
Таблица 3
Средние потенциалы электродов ламп схемы рис. 53
Наименование электрода	л,	Л2	
Сетка	 Анод		0 + 109	— 100 + 50	. —175 0
Частотная характеристика усилителя корректируется
отрицательной обратной связью по напряжению и не выходит
за пределы ± 1О°/о в диапазоне 0-?- 100 кгц. Максимальная
чувствительность составляет 1 мм/мк^. и может быть умень-
шена с помощью ступенчатого компенсированного делителя,
имеющего 6 ступеней по 10 дб каждая. Установка номиналь-
ной чувствительности (калибровка) производится регулятором
в катодной цепи первого каскада при подаче на вход
прямоугольных колебаний, получаемых от сети с помощью
ограничителя. Двойная амплитуда импульсов составляет 141 мп.
+7008
---Т-0
ГЛ. IV. УСИЛИТЕЛИ
Рис. 53. Усилитель с согласующими делителями.
/ — регулятор усиления> 2 — вспомогательный регулятор усиления (калибровка), <3—перемещение, 4—коррек-
ция астигматизма, б — калибровочный сигнал.
УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 107
Некалиброванный плавный регулятор чувствительности пред-
варительно устанавливается на максимум.
Плавная регулировка чувствительности искажает частот-
ную характеристику усилителя в области высоких частот и
поэтому допускается лишь при осциллографировании сигналов
со спектром, расположенным в диапазоне до 10 кгц.
Благодаря применению двухтактных усилительных каска-
дов с одинаковыми режимами плеч усилитель работает
стабильно и обладает малым сползанием нуля при нестаби-
лизированном накале ламп. Это объясняется тем, что изме-
нение температуры катодов при колебаниях напряжения
накала вызывает почти одинаковое и к тому же очень малое
изменение токов ламп обоих плеч.
ГЛАВА ПЯТАЯ
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Помимо основных узлов электронно-лучевой трубки, уси-
лителей и генератора развертки, современный катодный
осциллограф содержит ряд вспомогательных устройств, слу-
жащих для улучшения его эксплуатационных качеств и рас-
ширяющих область применения осциллографа. К числу таких
устройств относятся генераторы отметок времени, линии
задержки и т. д.
В настоящей главе приведено описание и расчет боль-
шинства вспомогательных элементов электронно-лучевого
осциллографа. Рассмотрены также некоторые вспомогатель-
ные устройства, обычно не встраиваемые в осциллограф,
а используемые в виде отдельных приставок (например,
электронные переключатели).
Стабилизаторы напряжения
Выбор схемы питания осциллографа имеет большое зна-
чение, так как это, в известной степени, определяет техни-
ческие и эксплуатационные характеристики прибора.
Узел питания осциллографа должен обеспечить напряже-
нием постоянного тока все цепи ламповой схемы прибора
(усилители, генераторы развертки и пр.) и электронно-луче-
вой трубки, а также питание накальных цепей.
В зависимости от назначения осциллографа могут быть
избраны те или иные пути построения узлов питания. Так,
в простых, недорогих приборах узел питания состоит из
обычного выпрямителя для питания ламповой схемы и высоко-
вольтного выпрямителя для трубки. Накальные цепи, как
правило, питаются переменным током от специальных обмо-
ЭЛЕКТРОННАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ
109
ток силовых трансформаторов. Нестабильность сетевого
напряжения может вызвать изменение чувствительности при-
бора, выход из синхронизированного режима и дефокусиро-
вание луча, что затруднит наблюдение исследуемых процес-
сов. Еще более усложнятся при этом задачи, связанные
с измерением и фотографированием изображений на экране.
В связи с этим в осциллографах среднего и высшего
класса принимаются меры к стабилизации питающих напря-
жений. Рассмотрим основные методы стабилизации напря-
жений.
Электромагнитные стабилизаторы
Стабилизаторы этого типа позволяют получить перемен-
ное напряжение с колебаниями до 1% при изменении сете-
вого напряжения на 20 s- 25%. Стабилизирующие свойства
электромагнитных систем основаны на использовании нели-
нейной зависимости между током и магнитным потоком
в дросселе с насыщенным стальным сердечником, а также
на резонансных явлениях.
Главное достоинство электромагнитных стабилизаторов
заключается в том, что они дают возможность стабилизировать
все напряжения, требуемые от узла питания, включая и накал.
Наиболее существенные недостатки:
а)	Большое магнитное поле рассеяния делает во многих
случаях невозможным помещение этих стабилизаторов в одном
блоке с усилительным устройством и электронно-лучевой
трубкой.
б)	Наличие высших гармоник в кривой напряжения при-
водит к тому, что прибор становится более уязвимым для
паразитных наводок, например, из цепей накала.
в)	Изготовление и наладка электромагнитного стаби-
лизатора (например, феррорезонансного) достаточно тру-
доемки и сложны.
Недостатки электромагнитных стабилизаторов и привели
к тому, что в современных осциллографах (в особенности
малогабаритных) они не нашли применения.
Электронная стабилизация
Электронные схемы, пригодные для стабилизации напря-
жения питания ламповой части осциллографа и электронно-
лучевой трубки, существенно отличаются как по задачам,
110 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
так и по принципам их решения, что требует раздельного
рассмотрения этих схем. Более того, отсутствие до послед-
него времени практически приемлемых методов стабилизации
высокого напряжения, подаваемого на электронно-лучевую
трубку, стало причиной того, что подавляющее большинство
современных промышленных образцов осциллографов не имеет
такой стабилизации, хотя почти все они снабжены элек-
тронными стабилизаторами напряжения для ламповой части
осциллографа.
Эти осциллографы имеют бесспорные преимущества перед
приборами с нестабилизированным питанием, однако неста-
бильность ускоряющего напряжения, а следовательно, и
чувствительность трубки не позволяют считать их удовле-
творяющими современным требованиям.
Отметим, что в некоторых осциллографах (например,
типа Дю-Монт 304) сделана попытка введения автоматиче-
ской компенсации изменения чувствительности трубки путем
питания экранных цепей выходных каскадов усилителей не-
стабилизированным напряжением. Предполагается при этом,
что уменьшение чувствительности трубки при повышении
сетевого напряжения скомпенсируется увеличением коэффи-
циента усиления выходных каскадов. Широкого применения
этот способ не получил из-за трудности установления ре-
жима компенсации.
Отметим попутно, что в осциллографах, рассчитанных
на пропускание широкой полосы частот (более 1—2 мггц), при-
ходится питать выходные (а иногда и предварительные) кас-
кады нестабилизированным питанием, но отнюдь не в целях
компенсации чувствительности. Дело в том, что в широко-
полосных усилителях резко возрастает потребление анод-
ного тока и электронные схемы стабилизации не могут без
значительного увеличения габаритов обеспечить питанием
«се каскады.
Рассмотрим метод получения стабилизированного напря-
жения для питания ламповой схемы осциллографа.
Чтобы определить основные свойства электронных схем
стабилизации, кратко проанализируем одну из современных
схем стабилизации, приведенную на рис. 54. От выпрями-
теля с внутренним сопротивлением RBB подается напряже-
ние на вход схемы, предназначенной для поддержания
на нагрузке Ra постоянного напряжения Uo. Пусть на на-
ЭЛЕКТРОННАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ
111
Рис. 51. Электронный стабилиза-
тор напряжения.
грузке по какой-то причине (например, вследствие уменьше-
ния тока нагрузки) напряжение Uo повысилось на вели-
чину Д(70. Часть этого напряжения с делителя Rt, R2 попа-
дает на управляющую сетку Л2, вызывая увеличение анодного
тока этой лампы. Увеличение анодного тока Л2 вызывает
увеличение падения напряжения на сопротивлении Ra^, умень-
шение потенциала сетки Л1г увеличение падения напряже-
ния Ua, и, следовательно, почти полную компенсацию повы-
шения напряжения Д£70. Дополнительная стабилизация при
изменениях за счет колеба-
ний сети получается с по-
мощью цепи экранной сетки
лампы Л2. Действительно,
при повышении напряжения
на выходе выпрямителя, со-
ответствующий положитель-
ный импульс передается по
делителю R5RC на сетку Л2.
При этом увеличится анод-
ный ток этой лампы. Как
уже было выяснено, увели-
чение анодного тока вызо-
вет компенсацию повыше-
ния напряжения.
Следует иметь в виду,что
при некотором соотноше-
нии сопротивлений и
анодный ток, произойдет так называемая перекомпен-
сация.
При хорошо подобранном делителе можно получить
практически полную компенсацию изменений питающего на-
пряжения.
Емкость позволяет быстрым изменениям выходного
напряжения (например, пульсациям) попасть на управляющую
сетку Л2 почти без деления и вызвать соответствующую
реакцию схемы.
Большое сопротивление (/?3) позволяет применить мень-
шую емкость (Сх). Емкость С2 служит для уменьшения шумов
газоразрядной лампы Л3. Шунтирующее сопротивление А?ш
приходится включать при превышен ы тока нагрузки над
допустимым током регулирующей лампы Л1. Применение
может чоезмеоно повыситься
112 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
такого шунтирования связано с изменением эквивалент-
ных параметров лампы.
Способность схемы сглаживать пульсации и поддержи-
вать постоянство выходного напряжения при изменениях
сетевого напряжения характеризуется коэффициентом стаби-
лизации. Внутреннее сопротивление стабилизатора характе-
ризует его способность поддерживать постоянство выход-
ного напряжения при ко-
лебаниях тока нагрузки
стабилизатора. Найдем
эти параметры электрон-
, ной схемы стабилизации.
J‘“ Чтобы проанализиро-
вать схему рис. 54 заме-
ним ее эквивалентной
схемой для конечных при-
ращений напряжений МЦ
на входе и Д(70 на вы-
ходе (рис. 55).
Здесь регулирующая
Рис. 55. Эквивалентная схема стабн- лампа Л1 заменена экви-
лизатора.	валентным источником
э. д. с., учитывающим
изменение потенциалов сетки на Д(7С] и катода — на Д(70.
Внутреннее сопротивление источника — R^ Управляющая
лампа Лг заменена источником э. д. с., учитывающим изме-
нение потенциалов управляющей и экранной сеток лампы.
Коэффициенты р и а являются коэффициентами делителей
в цепи управляющей и экранной сеток лампы Л2, а именно:
R = —.....• а = —.
+	Rb~\~ Rt,
Из рассмотрения эквивалентной схемы (рис. 55) находим,
что приращение тока управляющей лампы Л2 равно
дг/1 +	+ Iх»0
Ri'+Raz
Изменение потенциала управляющей сетки регулирующей
лампы Лг определится из выражения
ДПС1 =Д/2/?аз —AHj.
ЭЛЕКТРОННАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ
113
После подстановки значения Дг2 получим:
KZTIS,+«crta;+
+ди«тет^«-'*-=1+'‘-)' <36>
Непосредственно из схемы рис. 55 вытекает
аи1 = ьи0+Hi ДЦ> + И1 д^с. + ЧЯ*.;	(36)
MJ0=M0R„.	(37)
Совместное решение уравнений (35)—(37), где
известная или заданная величина, а Д77О, Д£7С, и Д/о
мне величины, позволяет получить зависимость
bUt —
— иско-
11	/\<2	*\U-2
1 + 1X1 Ri2 + Ra, ~~ 1X11X80 Ri, + Ra.
1 1 I	^O'-2 f Г\	.	\ I
1 + Pi + !J‘j ^7 1 £> " (P-2₽ ~ р*эа + ^Э> +
^2	^2	H
(38)
Из рассмотрения выражения (38) можно сделать следую-
щие выводы:
а)	Подтверждается высказанная ранее возможность полу-
чения полной компенсации (Д77о=0) путем подбора соот-
ветствующей величины коэффициента а. Так, приравняв нулю
числитель коэффициента при ДС\ в выражении (38), получим:
/?г'а -|- Rat / Ri,______________.__1_\   , 1 р-1 4~ 1
Р-эЛц, k Rit + ЯО2 “Г Р-! Л	Кэ Н
(39)
Здесь Ks — коэффициент усиления управляющей лампы по
экранной сетке, определяемый из выражения
Лэ~ Ri, + Rat '
Выражением (39) следует пользоваться для ориентиро-
вочного расчета делителя /?6, А?|;. Точный подбор значения а
производится в процессе наладки схемы.
б)	При прочих равных условиях приращение напряжения
на выходе (Д77О) будет тем меньше, чем больше значение
коэффициента Ъ. Из схемы стабилизатора (см. рис. 54) сле-
дует, что величина р определяется напряжением горения
выбранного типа стабиловольта JJ3. Таким образом, нужно
стремиться к применению стабиловольтов с возможно
8 Зак. 3670, И. М. Вишенчук, Е. П. Соголовский, Б. И. Швецкий
114 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
большим напряжением горения, оставив минимально допу-
стимое падение на лампе Л2.
в) Определяя коэффициент стабилизации схемы как отно-
шение
жения
Х"ст г ~
приращений напряжений на входе и выходе, из
(38) получим:
асу, 1++1X1	~lsa + 7?,;
Д£70
, ,	/?г3	/?а2
1 + н Ri, + Ra, 1Х1'Хэ“ Ri. + Ra,
вира-
• (40)
Выражение для коэффициента стабилизации (40) может
быть упрощено в зависимости от значений параметров при-
меняемых типов ламп.
Внутреннее сопротивление стабилизатора определим как
о ______м
<\ВН. СТ - А г >
а70 КЗ
где Д{70хх— приращение напряжения на выходе при холо-
стом ходе (R,, = сю) к Д/о кз — приращению тока при корот-
ком замыкании (/?„ = 0).
Выражение для Д£70 . найдем из уравнения (38), поло-
жив /?,, = сю:
. . Ri,	Ra,
MJ =__________..ftk + Zfe3__И1Иэ° + ЦТ
° xx	I
Уравнением (38) воспользуемся для определения Д/о:
1 । Ri*	Raz
м _	+ /6-,+/y«.r^ IJ'*Isa Ri, + Ra,
Ш0 — —— _---------- —	аду1,
" Лн+^+i-A -Ri^Rat (М-;%а+^э) +Я<.
откуда, при /?., = 0 получим:
. . Ri,	Ra,
+ ^Пз	Rj, Rg,
Ri, (Ri, ~|~ Ra,)_________________________
+ i) (Ri, + Ra) + H'1tx2^^aa +
ЭЛЕКТРОННАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ
115
или
у-о+йо
П ________. _________*^1	'___________ МП
*\ВН. СТ - .	1	п \	п	’ •
Для ориентировочных расчетов можно воспользоваться упро-
щенным выражением
/?ВН. OT~S1Sa/?a2₽ •	(42)
Внутреннее сопротивление стабилизатора составляет не-
сколько ом.
Выражения (41) и (42) для внутреннего сопротивления
выведены без учета внутреннего сопротивления выпрями-
теля /?вв. Эти выражения могут служить для определения
внутреннего сопротивления источника стабилизированного
напряжения в целом при большом коэффициенте стабилиза-
ции (Кст 1000).
При Кст< 1000 необходимо учесть влияние Явв, опреде-
ляемое из следующих соображений. Пусть ток нагрузки
изменится на Д/о, вследствие чего на входе стабилизатора
появится приращение напряжения
Д1Д = Д/ОЯВВ.
На выходе стабилизатора установится приращение напря-
жения
д^=+д/оявн. ст =	+д/оявв. от.
Л ст	'Хет
Определяя внутреннее сопротивление источника стабили-
зированного напряжения (в целом) как отношение прираще-
ния напряжения на источнике к соответствующему прира-
щению тока, получим:
Яви =	+ Яви. от.	(43)
0 ACT
Выражения (41), (42) и (43) справедливы для приращений
постоянных составляющих токов и напряжений. Для пере-
менных составляющих
/?вн ст~ (44)
так как Явв=0, а [3 = 1.
8*
116 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
На высоких частотах, где сказывается влияние паразит-
ной емкости (СПар), шунтирующей сопротивление Rai, необ-
ходимо учитывать еще и индуктивную составляющую внут-
реннего сопротивления стабилизатора.
Выражение для эквивалентной последовательной индук-
тивности получим, заменяя в (44) R(t2 на -р ~:
Од
Ст, юла
.	__ Спар
8КВ — .
-J—4
Для уменьшения внутреннего сопротивления токам высо-
кой частоты выход стабилизатора следует зашунтировать
емкостью. Величина этой емкости (во избежание резонансных
явлений) 'должна удовлетворять неравенству
с > c^s^rZ
Как уже упоминалось, шунтирование регулирующей лампы
приводит к изменению некоторых ее параметров, а именно:
внутреннее сопротивление лампы R^ 3KB = n , —;
крутизна S„KB ~ S',
коэффициент усиления иЭЕв =	•
/\£	/\ш
Применяя формулы (39)—(43) в случае шунтирования
регулирующей лампы, следует подставлять значения экви-
валентных параметров
Ri »кв И Р'экв •
Шунтирование позволяет значительно расширить пределы
стабилизации.
Примерный расчет электронной схемы стабилизации
Требуется рассчитать параметры схемы (рис. 54), пред-
назначенной для получения на нагрузке напряжения Uo = 300 в
при токе /0= 150 ма.
Колебания сетевого напряжения 4-5, —15%.
ПРИМЕРНЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННОЙ СХЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ 117
а)	Выбор ламп. Необходимые результаты могут быть
получены при использовании следующих ламп:
регулирующей —6П1П (две лампы включаем парал-
лельно),
управляющей Л2 — 6Ж1П,
стабиловольта Л3 — СГ-Ш (7<;т= W ма).
Рис. 56. К расчету шунтирующего со-
противления /?ш.
б)	Расчет регулирующей цепи. На семействе анодных
характеристик одного тетрода 6П1П в триодном включении
(рис. 56) проводим горизонтальную линию А — А на
уровне 80 ма
7	10+	150+10	х
(так как -—— =-------------- = 80 ма I.
Из рассмотрения характеристик следует, что если уве-
личение падения напряжения на лампе превышает 150 в, то
рассеиваемая мощность при токе 80 ма превосходит допу-
стимую, в связи с чем следует применить шунтирование.
Величина шунтирующего сопротивления определяется так.
Проводим наклонную прямую А — В, проходящую вблизи
кривой допустимой мощности рассеивания. Наклон прямой
А—В определяет величину шунтирующего сопротивления,
равную 6,7 ком.
Это значение определено при работе одной лампы 6П1П.
С учетом полного тока нагрузки параллельно двум 6П1П
следует включить сопротивление
г> 6,7	„
«ш =-у — 3,35 ком.
118 гл. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
Перераспределение токов между лампой Лг и /?ш также
определяется прямой А — В. Так, например, приС/а = 200 в
по лампе Лг проходит ток 100 ма, а по сопротивле-
нию /?ш—60 ма. Далее, задавшись минимальным смещением
на управляющей сетке UC1 = — 2 в, определим минимальное
падение напряжения на лампе Л1
= 170 в.
Минимальное входное напряжение, соответствующее ниж-
нему пределу стабилизации
1-71 мип —*	~Н	мин === 470 в.
Далее, пользуясь рабочими характеристиками кенотрона
(применяем кенотрон 5ЦЗС), получим при заданных пре-
делах колебаний сетевого напряжения максимальное напря-
жение на входе стабилизатора
£Лмако = 600 в,
откуда Uа1 Макс = 300 в и t/c,= —20 в (см. характеристики
рис. 56).
в)	Расчет управляющей цепи. Изменение смещения от
— 2 до —20 в происходит за счет изменения падения на-
пряжения на сопротивлении Raa в пределах
ОТ	t/aaMnn = мпн I ^с, | == 1 702	1 72 8
ДО иа„ макс =	макс “И I Ur-, | = 300 —|- 20 = 320 В.
Принимая 7?а2 = 300 ком, получим значения минималь-
ного тока Л2
172
4i2mhh —12QQ —10,58 ма
и максимального тока
.	_ 320 _ . .
• а, макс —• 2QQ —’ * ’ 1 Ма.
Изменение анодного тока пентода сопряжено с измене-
нием крутизны лампы, а следовательно, и с изменением коэф-
фициента усиления {К = SRU).
Так как усилительные свойства лампы по управляющей
сетке связаны с усилением по экранной сетке пентода (К8),
ПРИМЕРНЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННОЙ СХЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ 119
то это означает, что потребовались бы разные значения
^коэффициента а (см. формулу (39)) для выполнения условия
полной компенсации при колебаниях напряжения сети.
В действительности а неизменно и его величину целесо-
образно взять минимальной, что соответствует режиму макси-
мального сетевого напряжения. При этом исключается воз-
можность перехода стабилизатора в режим перекомпенсации,
что может привести к самовозбуждению схемы.
г)	Расчет делителей в цепи управления. Задавшись
током делителя Rt, R2, равным 1 ма, а также учитывая, что
падение напряжения на сопротивлении R2 равно примерно
падению напряжения на стабиловольте Л3
150 в,
получим:
Rl — R2— 150 ком и 3 = ~.
При расчете делителя R-, Re задаемся также максималь-
ным током делителя, равным 1 ма, откуда следует, что
/?5 Ц- Ra = 320 ком.
Далее, на основании (39) определяем:
a=lZl±l = 0,23.
о 7,1
Здесь принято К„ = 5 (определено экспериментально);
Р1»вв — статический коэффициент усиления с учетом шунти-
рования равен 7,1.
Находим сопротивления
R- = 245 ком-, Re = 75 ком.
д)	Расчет остальных параметров схемы. Сопротивле-
ние Ri при принятом токе через стабиловольт /ст = 10 ма
равно
U.-U^	150
/?4 = -е-7--= -77Г = 15 КОМ.
'от 1 -
Сопротивление Rs принимаем равным наибольшему допу-
стиму значению для ламп 6Ж1П:
R3 = 1,6 мгом.
120 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
Емкости и С2 выбираем равными соответственно
0,25 мкф и 0,1 мкф.
е)	Определение характеристик стабилизатора. Коэф-
фициент стабилизации при определенном уровне входного
напряжения и режиме управляющей лампы равен бесконеч-
ности.
Однако из за нестабильности параметров управляющей
лампы и изменения ее режима при колебаниях напряже-
ния сети коэффициент стабилизации имеет значение по-
рядка 300—500.
Величину внутреннего сопротивления определяем по
формуле (42):
SiS * *2Ra^ 8 * •10-3 • °-5 • 1(’:! 300 • 1О’Л ’ °>5
Примечание. Значение Sj находим из характеристик
рис. 56, значение S2 определяем ориентировочно, исходя из
фактического коэффициента усиления лампы.
Электронные схемы стабилизации по типу схемы рис. 54
эффективны, достаточно экономичны и к тому же несложны
в наладке.
Вместе с тем подобные схемы стабилизации непригодны
для получения высоковольтного напряжения, подаваемого на
ускоряющий электрод электронно-лучевой трубки (напря-
жение порядка 2000 в, ток нагрузки порядка 1 ма). Это
объясняется в основном отсутствием подходящих типов
ламп, пригодных для данного режима работы. Действи-
тельно, регулирующая и управляющая лампы должны вы-
держивать большое напряжение (более 1 кв), пропуская
очень малые токи. Как известно, приемно-усилительные
лампы не рассчитаны на высокое напряжение, а гене-
раторные лампы громоздки и не предназначены для малых
токов.
Для стабилизации высоковольтного напряжения приме-
няются другие способы. Некоторые из них мы здесь рас-
смотрим.
По-видимому, достаточно простым способом является
применение газовых стабилизаторов с коронным разря-
дом [32]. Из подобных стабилизаторов отечественного про-
изводства упомянем газоразрядные приборы типа СГ8С
и СГ9С.
ПРИМЕРНЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННОЙ СХЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ 121
Несколько большее распространение получили источники
стабилизированного высоковольтного напряжения с высоко-
частотными генераторами. Один из вариантов таких схем
представлен на рис. 57.
Регулируемое лампами Лх, Л2, Л3 напряжение (порядка
350 в) служит для питания генератора высокочастотных
колебаний (Л4). Высокое напряжение в обмотке выпрям-
ляется кенотронами Л5 и Л6 и через фильтр подается на
выход.
Рис. 57. Высоковольтный стабилизатор с вспомогательным
генератором.
Параллельно нагрузке включен высокоомный дели-
тель (/?!, R2, Rg)- Часть выходного напряжения, падающая
на сопротивлении Rs, подается на управляющую лампу элек-
тронной схемы стабилизации анодного напряжения. Этим
самым достигается регулировка непосредственно по выход-
ному напряжению, позволяющая поддерживать постоянство
этого напряжения с большой точностью. Питание накалов
кенотронов (Лб и Л6) высокочастотным напряжением, не за-
висящим от колебаний сетевого напряжения, также способ-
ствует повышению стабильности выходного напряжения. Не
менее значительную роль в этом отношении может сыграть
и рациональный выбор режима работы генератора.
122 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
Основные недостатки схемы — сложность, а также необ-
ходимость тщательного экранирования и применения доро-
гостоящих материалов с высокими изоляционными качествами
и малыми потерями на высокой частоте.
Рис. 58. Высоковольтный стабилизированный выпрямитель.
U опорное напряжение.
Подобное усложнение узла питания оказывается оправ-
данным, когда речь идет о получении стабилизированного
напряжения выше 5-е- 10 кв. Получаемый при этом выигрыш
в габаритах силового трансформатора и фильтровых кон-
денсаторов явно ощутим.
Такие схемы стабилизации находят применение в осцил-
лографах с магнитными трубками, где минус источника
высоковольтного питания обычно заземлен. Примером такого
устройства может служить векторэлектрокардиоскоп заво-
да ЭМА.
В приборах, требующих стабилизированного напряжения
порядка 1,5 -н 2 кв, как это имеет место в рассматриваемых
здесь электронно-лучевых осциллографах, вполне подходя-
щим следует считать способ стабилизации напряжения, иллю-
стрированный рис. 58.
ПРИМЕРНЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННОЙ СХЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ 123
Принцип стабилизации напряжения схемой заключается
в следующем. Пусть по какой-либо причине (повышение
сетевого напряжения, изменение нагрузки и т. п.) повысится
выходное напряжение. В этом случае падение напряжения
на сопротивлении R2 также возрастет, что вызовет умень-
шение напряжения на сетке Л2 и увеличение падения напря-
жения на этой лампе. В результате выходное напряжение £/ВЫ1,
равное L/BX — Ua, останется практически неизменным.
Емкость Сх способствует уменьшению пульсаций анало-
гично емкости С\ в схеме рис. 54.
На рис. 58 показано, что фильтровые емкости С$ со-
единены с анодом лампы Л2, а не заземляются (как это,
например, сделано [33] в блоке питания измерительного
осциллографа типа Aeroquip модель 1000). Такое включение
фильтровых емкостей дает возможность использовать стаби-
лизирующие свойства схемы для уменьшения пульсаций вы-
прямленного напряжения. Как показали испытания, уровень
пульсаций удается снизить более чем в 100 раз по сравне-
нию с обычным включением фильтра, применив при этом
конденсаторы значительно меньшей емкости (0,1 мкф вместо
0,5 -5- \мкф).
В начальный момент после включения выпрямителя
к участку сетка — катод лампы Л2 приложено значительное
напряжение, так как заряд емкости Сг не может произойти
мгновенно. Неоновая лампочка Л2 (например, типа МН-5)
предохраняет этот участок от пробоя.
Следует обращать внимание на конструктивное выпол-
нение обмотки II. Концы этой обмотки имеют, как правило,
емкость на «землю» (Сп), что приводит к прохождению
по лампе Л2 переменного тока. Если величина этого тока
больше постоянной составляющей анодного тока Л2, то
возможно запирание ее и выход стабилизатора из нормаль-
ного режима.
Во избежание этого следует стремиться к увеличению
анодного тока лампы (более 1,5 -ч- 2 ма) или к уменьшению
паразитных емкостей на «землю».
В качестве опорного напряжения (17д-) в схеме целесооб-
разно использовать стабилизированное напряжение, служа-
щее для питания ламповой части осциллографа ((7д- =
= 200 -ч- 300 в). Это же напряжение служит для питания
экранной сетки Л2.
124 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
На рис. 59 представлена упрощенная схема стабилизатора.
Учитывая выражение для эквивалентного внутреннего сопро-
тивления лампы с сопротивлением в катоде, получим:
Рис. 59. Упрощенная схема
высоковольтного стабилиза-
тора.
Д^вых — вх
______/?2~1- ________
R% + Rs + Ri + Р^З
(45)
Обозначив отношение
fig— = В,
7?з + Ra
a Rz -I- R3 — Rh> получим после
преобразования:
А'ст = д вх = 1 + тг + рР- (46)
^AjUX	''н
Учитывая, что у пенто-
дов р. 1 можно упростить вы-
ражение (46)
Rot Рр*
(47)
Для быстрых изменений напряжения (например, пульсаций),
когда не имеет места деление приращения напряжения (р = 1),
можно принять
/Сет Р*
Выражение (45)
ВЫХ --
можно привести к виду
вх р
1+f-p"
Ri
Д^В1
1 + + Яч+пррр;
Д^вх
где	-- — выходное	напряжение на холостом
(/?„ = со), а внутреннее сопротивление стабилизатора
(48)
ходе
^ВН. ст
Rf.
1 + рр
(49)
КАЛИБРОВКА
125
Переходя к определению параметров схемы рис. 59,
отметим, что выбор кенотрона, элементов фильтра и сопро-
тивлений в цепи делителя производится общеизвестным спо-
собом. Для выбора подходящего типа лампы Л2 следует
определить максимальное анодное напряжение, приходящееся
на лампу и максимальную рассеиваемую мощность.
Минимальное входное напряжение (см. рис. 59) равно
мин == ^вых “Н U а мин*
Учитывая допустимые колебания сетевого напряжения
(+ 10, —15%), получим:
1-^вх. макс 1 ,2517вх. мин*
Максимальное напряжение на лампе
U а макс — ^вх. макс 14ых = 0,2517вых —|— 1,25(7аНпн>
или, приняв
<7ВЫХ = 1500 в- Uа мип = 100 в,
получим:
и а макс =0,25 • 1500 + 1,25 • 100= 500 в.
Задаваясь максимальным током нагрузки /а=2 ма, получим
значение максимальной рассеиваемой мощности Ра макс = 1 ет.
Подобная схема с применением в качестве Л2 пентода 6Ж1П
была испытана и оказалась вполне удовлетворительной.
Калибровка
Электронно-лучевой осциллограф используется в ряде
случаев для измерения и записи напряжений. При этом
большое значение приобретает определение цены деления
прибора, выражающейся обычно в миллиметрах перемещения
луча на экране при изменениях подведенного к осцилло-
графу напряжения на 1 мв— (мм/мв). Процесс определения
цены деления прибора принято называть калибровкой.
Рассмотрим основные методы калибровки осциллографов.
1. Калибровка по паспортным данным при-
бора. В этом случае собственно калибровка не произво-
дится. При измерениях используется цена деления, устано-
126 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
вленная при выпуске прибора и указанная в его паспорте.
Подобный способ использования осциллографа связан
с большой погрешностью измерения, поскольку нет гарантии,
что коэффициент усиления усилителя и чувствительность
трубки остаются неизменными. Постоянства цены деления
не может обеспечить и стабилизация коэффициента усиления
усилителя, ибо колебания напряжения сети и связанное
с этим изменение ускоряющих потенциалов трубки приводит
к изменениям ее чувствительности.
В некоторой степени изменение чувствительности трубки
можно скомпенсировать питанием всех или отдельных цепей
усилителя от нестабилизированных источников.
Следует, однако, заметить, что наличие нестабилизиро-
ванных каскадов может привести к внезапным смещениям
изображения на экране трубки, что недопустимо при фото-
графировании изображений.
II. Калибровка внешним напряжением. Иссле-
дуемый сигнал подается на осциллограф и на экране отме-
чается величина изображения. Затем к осциллографу под-
водится напряжение известной величины от внешнего
генератора для определения цены деления. Если в распоря-
жении исследователя имеется источник плавно регулируемого
напряжения, то отпадает надобность в предварительном
определении цены деления, так как при этом используется
метод замещения. Напряжение генератора регулируется так,
чтобы величина его изображения совпала с величиной иссле-
дуемого сигнала. Искомое значение отсчитывается по лимбам
генератора.
Ш. Калибровка с помощью внутренних
источников напряжения. Наличие внутри осцилло-
графа источника калибровочного напряжения позволяет
с большим удобством и простотой производить калибровку.
В современных осциллографах применяются различные
методы получения калибровочного напряжения. Рассмотрим
некоторые из них.
1. Калибратор с вольтметром. Напряжение от вну-
треннего источника (чаще всего от накальной обмотки
силового трансформатора-—6,3 в; 50 гц) измеряется или
подгоняется к определенной величине с помощью вольтметра,
имеющегося в осциллографе, и после деления в известном
отношении подводится ко входу усилителя. Определение
КАЛИБРОВКА
127
цены деления не требует пояснения. Подобная система
калибровки применяется, например, в осциллографе типа
ЭО-53 и осциллографе для
Отметим, что введение
вольтметра вряд ли можно
считать целесообразным для
портативных приборов.
2. Калибратор со ста-
билизированным синусои-
дальным напряжением. Не-
обходимость в измерении
калибровочного напряжения
телевизионных измерений [24].
Рис. 60. Мостовой стабилизатор
с нелинейными элементами.
Ui — входное напряжение, (70Т — выход-
ное стабилизированное напряжение.
отпадает в случае, если
имеется источник стабили-
вированного напряжения.
Для этих целей используются (как, например, в осцилло-
графе типа ЭО-6) мостовые стабилизаторы с нелинейными
Рис. 61. Характеристики лампочки
накаливания 3,5 в; 0,28 а.
элементами (рис. 60).
Стабилизирующее дейст-
вие схемы основано на при-
менении нелинейных сопро-
тивлений (например, ламп
накаливания). На рис. 61
приведены характеристики
/л=/(Ил) и /?ст=/(^л)
лампочки накаливания (3,5 в;
0,28 а).
Для характеристики не-
линейного сопротивления
при данном действующем
напряжении введены такие
параметры как статиче-
ское/?ст = -у и динамиче-
ское	сопротивления.
Если в мосте (см. рис. 60)
сопротивления R1 и R3 будут равны
соответствующим
ста-
тическим сопротивлениям лампочек, то мост окажется урав-
новешенным (при напряжении Ui) и в диагонали в — г
(Увых=0. Очевидно, что и при =0; (7вых=0. При
питающем напряжении, отличном от нуля, в диагонали в — г
128 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
появляется напряжение неравновесия, так как сопротивление
лампочек изменилось. При некотором напряжении < Ui
выходное напряжение моста имеет максимальное значение.
В этой точке
^^ВЫХ __ р
~dU\
и, следовательно, небольшие изменения входного напряже-
ния вызывают очень малые изменения выходного напряжения.
Иначе говоря, получен режим стабилизации, так как мост
оказался «уравновешенным» в отношении изменений вход-
ного напряжения.
Как показал анализ мостовых стабилизаторов с нелиней-
ными элементами [21], режим стабилизации возникает при
выборе активных сопротивлений Rlt R3, удовлетворяющих
в «рабочей» точке условию
Кд2Кд,-	(50)
Выбор «рабочей» точки на вольт-амперной характери-
стике лампочки накаливания, а следовательно, и определение
величины Rn следует производить на участке с наименьшей
кривизной, что связано с получением наибольшего коэффи-
циента стабилизации.
Из графика /л = /((7л) (см. рис. 61) следует, что такой,
почти линейный участок кривой (если отбросить участок
со слабым накалом, при котором сказывается температура
окружающей среды, и участок с форсированным накалом)
заключен между напряжениями 1,2 н- 2,8 в.
Так, пусть в схеме рис. 60 применены идентичные
лампочки с исходным падением напряжения на них, рав-
ным 2,4 в («рабочая» точка). Из рис. 61 следует, что
/?ст= 12 ом, а ток по лампочке /л = 200 ма. Питание схемы
осуществляем напряжением (71 = 6,3в. Сопротивление Rr
определяется путем построения касательной в точке р.
Можно обойтись и без графического построения, если
учесть, что для большинства ламп накаливания коэффициент
/?_
п= —= 2. Исходя из (50), выбираем:
/\ст
— 2R0T = 24 ом,
Rt — R3 = 24 ом.
КАЛИБРОВКА
129
Из схемы (рис. 60) следует, что Ui = UСТ 4- 2ил,
откуда
I (51)
Кет = 0,2417, = 1,5 в. |
Зависимость между 1/от и Ult выраженная через пара-
метры схемы, имеет вид
I! — н г ]
(52)
Приравнивая коэффициент при Ut значению, определен-
ному из (51), находим R„
Щ-Ж=°’24;
Коэффициент стабилизации определяем по формуле
Кот
2п
Kt.
MV
(53)
/?н
где <7=75— = 1,7, а относительные изменения входного
Кд
(сетевого) напряжения принимаем равными 0,1.
К,
После подстановки получаем:
Кот = 23,5.
Несмотря на простоту схемы и сравнительно высокий
коэффициент стабилизации, мосты с нелинейными элементами
не нашли широкого применения в электронных осцилло-
графах, так как они имеют существенные недостатки,
а именно:
а)	значительная инерционность лампочек накаливания
нарушает режим стабилизации при резких колебаниях сете-
вого напряжения;
б)	поскольку переменное напряжение стабилизируется
по эффективному значению, а на экране осциллографа при
калибровке отмечается размах между амплитудами, то воз-
можны погрешности при искаженной форме сетевого напря-
жения.
9 Зак. .3670. И. М. Вишевчук. Е. П. Соголовский. Б. И. Швецкий
130
ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
3. Калибратор со стабилизированным прямоугольным
напряжением. Для стабилизации амплитуды переменного
напряжения в. некоторых современных осциллографах при-
меняются амплитудные ограничители.
Рассмотрим следующие методы ограничения напряжения:
а) Ограничение с помощью стабиловольта.
На рис. 62 представлена
схема ограничителя.
Переменное напряже-
ние, подлежащее ограни-
чению, проще всего по-
лучить с повышающей
обмотки силового транс-
форматора.
Форма ограниченного
синусоидального напря-
жения показана на рис. 63.
Рис. 62. Ограничитель с газоразряд-
ной лампой.
Рис. 63. Выходное напря-
жение ограничителя с га-
зоразрядной лампой.
Размах между горизонтальными срезами калибровочного
сигнала равен удвоенному напряжению горения стабило-
вольта (2Д,.Т) и не зависит от ко-
лебаний сетевого напряжения.
Калибровочный сигнал подается
на высокоомный делитель и после
деления попадает на входные цепи
усилителя.
При выборе параметров схемы
следует исходить из того, что на-
пряжение горения применяемого ста-
биловольта должно составлять не
более 0,3 -ч-0,5 от амплитудного
значения их. Ограничивающее сопро-
тивление должно обеспечить
прохождение по стабиловольту при
амплитудном значении напряжения тока порядка 1н-1,5 ма.
Применение столь простой схемы ограничивается в неко-
торых случаях недостаточной стабильностью напряжения
горения стабиловольтов и тем, что многие экземпляры этих
ламп отличаются повышенным уровнем флюктуаций напря-
жения горения. Последнее приводит к тому, что линии
среза переменного напряжения становятся непрямыми. Для
получения четких горизонтальных линий среза приходится
КАЛИБРОВКА
131
подбирать удачный экземпляр стабиловольта или применять
другие методы ограничения переменного напряжения.
б) Диодное ограничение. Этот метод получения
калибровочного напряжения применим во всех осциллографах,
имеющих источник стаби-
лизированного постоян-
ного напряжения. Про-
стейшая схема диодного
ограничителя, приспособ-
ленного для калибровки
осциллографа, представ-
лена на рис. 64.
Рис. 64. Диодный ограничитель.
При рассмотрении
принципа действия диод-
ного ограничителя будем исходить из установившегося ре-
жима, при котором на емкости С1 автоматически образуется
неизменная разность потенциалов . Это предположение
Рис. 65. К анализу работы диод-
ного ограничителя.
вполне согласуется с реальным режимом, так как вели-
чины Clt R± достаточно
велики, чтобы поддержать
постоянство напряжения на
емкости Cv
При анализе работы схе-
мы будет исключено влияние
сопротивлений делителя R2,
Ra. То, что приложенное
к диодам переменное напря-
жение оказывается поделен-
-4- Rrt
ным в отношении
т Кч
(С\ и С2 велики), может
быть учтено соответствую-
щим увеличением иг или
уменьшением UCT.
Как и в предыдущем варианте, переменное напряжение,
подлежащее ограничению, подается с повышающей обмотки
силового трансформатора. На рис. 65 это напряжение
(t71OT sin юг) показано тонкой сплошной линией. При наличии
</ст
на емкости постоянной разности к диодам подводится
8*
132 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
Рис. 66. Триодный огра-
ничитель.
UQ— опорное напряжение.
смещенная синусоида	—пунктирная линия
на рис. 65.
Когда потенциал точки N станет равным £7СТ, отпи-
рается диод Лг Так как сопротивление диода R^ <s^Ri>
то происходит ограничение в интервале б—в (рис. 65).
На участке в — д диоды заперты, и на выходе сигнал точно
повторяет участок синусоиды. В точке д отпирается диод Л2,
и происходит ограничение нижней
полуволны на участке д—е. Форма
выходного сигнала показана на
рис. 65 жирной линией. Размах
между горизонтальными площадками
равен £7СТ и, следовательно, ста-
бильность этого напряжения опре-
дзляет стабильность калибровочного
сигнала.
При определении параметров
схемы следует руководствоваться
следующими соображениями. Вели-
чина стабилизированного напряже-
ния выбирается обычно в пределах
100—300 в с тем, чтобы диоды ра-
ботали в хорошем режиме ограни-
чения. Амплитудное значение пере-
менного напряжения должно превы-
1-9	Г
шать —в 1,о—2 раза. Сопротив-
ление выбирается равным порядка 1 мгом, емкость Сг —
порядка 0,05 -=-0,1 мкф.
в) Триодное ограничение. Как и в предыдущем
варианте, здесь также требуется постоянное стабилизиро-
ванное напряжение. В качестве такого напряжения удобно
использовать опорное напряжение электронного стабилиза-
тора и0.
В качестве входного напряжения используется напряже-
ние накала. Вариант схемы триодного ограничителя пред-
ставлен на рис. 66.
Рассмотрим принцип действия схемы. Пусть в данный
момент потенциал сетки Л1а растет за счет переменного
напряжения L/H. При этом растет ток триода Л1в, растет
КАЛИВРОВКА
133
падение напряжения Uk, падает ток лампы JIiS и рас-
тет ивых.
При повышении потенциала сетки до точки а (рис. 67)
происходит запирание лампы Jhs, и напряжение UBBa стано-
вится равным Ua. В точке б триод Л1б отпирается. Рост
тока лампы Лу> и снижение потенциала Пвых продолжается
до точки в (t/вы! = ^вых)> при которой запирается триод Л1а.
Далее (до точки г) по сопротивлению Rk и триоду Л1С про-
текает неизменный ток, равный
и0+ист
~ Rk
(54)
Размах между горизонтальными площадками, по которому
производится калибровка
(55)
Из рассмотрения (55) следует, что постоянство калибро-
вочного сигнала не зависит от
следовательно, напряжение Ua
может быть взято от неста-
билизированного источника.
Неизменность калибровочного
сигнала определяется лишь сте-
пенью стабильности опорного
напряжения Uo, так как при Uo,
равном примерно 100 в, можно
не считаться с небольшими
колебаниями t7CM, величина ко-
торого для триодов с высоким р
сама по себе составляет при-
мерно 3 —т— 4 в.
Для определения сопротив-
лений Rk и Ra задаемся сле-
дующими исходными данными:
анодного напряжения Ua и,
'JI
Рис. 67. К анализу работы три-
одного ограничителя.
(/а =250 в; t/0= 150 в;
6JJ = 10 в. В качестве ограничителя выбираем двойной триод
6Н2П.
При заданных напряжениях падение на лампе
иак^иа~ и0-ьи.
134 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
Из соображения экономичности режима задаемся током
Д== 100 мка. При t7(lZc = 90 в и Д— 100 мка, t7CM = —Зе.
Из (54) находим, что
г. U(у	150	___ . р.
=--------— = 1,5 мгом.
Ik	100-Ю-6
Ra определяем из (55):
о ДА/ 10
/? = — =------------— = 10 ком.
100-10"ь
Схема триодного ограничителя применена в электронно-
лучевом осциллографе, разработанном в экспериментальной
лаборатории Львовского политехнического института.
Отметки времени
Измерения временных интервалов (например, при исследо-
ваниях импульсов) возможны лишь в случае, если известен
масштаб оси времени. Для определения масштаба может
быть применено несколько способов. Наиболее простым спо-
собом получения масштабных отметок является нанесение рав-
номерной шкалы на прозрачную пластинку, устанавливаемую
перед экраном осциллографа или нанесение шкалы непосред-
ственно на стекло трубки. Этот способ пригоден в тех слу-
чаях, когда не требуется большой точности измерения, так
как он не исключает ошибок, вызванных нестабильностью ско-
рости и нелинейностью развертки, а также ошибок из-за
наличия параллакса. Поэтому гораздо большее распростра-
нение приобрел электронный способ получения масштабных
отметок. Он заключается- в том, что на экран осциллографа
одновременно с исследуемым сигналом подается серия импуль-
сов, временные сдвиги между которыми точно известны. С по-
мощью таких импульсов производится разбивка горизонталь-
ной оси трубки на отдельные временные интервалы, позво-
ляющие легко определить длительности отдельных частей
исследуемого изображения.
Погрешность измерения при использовании электрон-
ных отметок времени зависит в основном от точности,
с которой известна частота генератора отметок времени.
Совершенно исключаются погрешности из-за параллакса
ОТМЕТКИ ВРЕМЕНИ
135
и значительно снижается влияние нестабильности и нели-
нейности напряжения развертки.
Для подачи отметок времени на экран осциллографа
чаще всего используют управляющий электрод трубки. При
этом на изображении образуется ряд темных точек. Возможна
также подача калибрационных импульсов путем смешения
с исследуемым сигналом. Обычно смешение заключается
в том, что сигнал подается на одну
вертикальную пластину трубки,
а калибрационные импульсы — на
другую (рис. 68), и в результате
на осциллограмме появляется ряд
вертикальных черточек, образующих
шкалу времени.
Если имеется двухлучевой осцил-
лограф или осциллограф с элек-
тронным переключателем, то напря-
жение сигнала и калибрационное на-
пряжение могут быть поданы на
входы различных каналов.
Большое значение для удобства
отсчета при использовании отметок
Рис. 68. Смешение сигна-
ла и калибрационных им-
времени имеет возможность синхро-	пульсов.
низации калибрационных импульсов
с напряжением развертки. Для того чтобы осуществить
такую синхронизацию, необходимо запуск калибрационного
генератора производить импульсом от генератора развертки.
В качестве генератора отметок времени чаще всего ис-
пользуются генераторы с ударным возбуждением или обыч-
ные генераторы синусоидального напряжения. Для повыше-
ния точности отсчета синусоидальное напряжение перед
подачей на экран трубки преобразуют в остроконечные
импульсы с крутым фронтом нарастания. Импульсы полу-
чаются путем дифференцирования прямоугольного напряже-
ния, которое образуется после ограничения синусоиды. Так
как калибрационные импульсы совпадают по времени с пере-
ходом синусоидального напряжения через нуль, то времен-
ные интервалы между ними могут быть точно определены,
если известна частота задающего генератора.
На рис. 69 представлена схема генератора с ударным
возбуждением.
136
ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
Генератор выполнен по схеме катодного повторителя
с колебательным контуром в цепи катода. Контур состоит
из индуктивности L и емкости С. Запуск генератора произ-
водится импульсом отрицательной полярности. Длительность
запускающего импульса должна быть равна длительности
прямого хода развертки, а амплитуда — больше по абсолют-
ной величине амплитуды колебательного напряжения на
величину напряжения запи-
рания лампы.
Возбуждение колебаний
происходит в момент запи-
рания лампы. При отпира-
нии лампы колебания быстро
затухают, так как контур
оказывается сильно зашун-
тированным внутренним со-
противлением катодного по-
вторителя, которое, как из-
вестно, равно
Таким образом, к приходу
импульса колебания предыдущей
где S—крутизна характе-
ристики лампы.
следующего запускающего
серии успевают полностью
прекратиться, и новая серия начинается в той же фазе, что
и предыдущая. Это обстоятельство имеет большое значение
при исследовании периодических процессов, так как в про-
тивном случае не было бы получено устойчивое изображе-
ние масштабных отметок на экране осциллографа.
Расчет генератора с ударным возбуждением сводится
к определению параметров контура и амплитуды перемен-
ного напряжения.
Емкость контура выбирают, исходя из допустимой неста-
бильности частоты колебаний. При малых значениях емкости
контура смена лампы и случайные изменения монтажных
емкостей будут существенно влиять на частоту колебаний.
Так как относительное изменение частоты
Д/ _ J_ дс
/ ~ 2 С •
ОТМЕТКИ ВРЕМЕНИ
137
то, задавшись величинами АС и Д/, можно определить необ-
ходимую емкость контура С.
После этого из выражения
2л УТГ
определяется величина индуктивности контура (£).
Напряжение на контуре равно
U=h»L,
где <о — угловая частота (о=2л/); I—ток в контуре.
Амплитуда напряжения первой полуволны определяется
током покоя лампы (/)
О/J  * 7qCuA.
Амплитуды последующих полуволн будут затухать по экс-
поненциальному закону.
В общем случае величина тока в контуре может быть
определена из выражения
i = /ое * sin ш/,	(56)
где Q—добротность контура; Т — период колебаний (т = j j •
Из выражения (56) можно найти значение добротности,
если задаться количеством отметок (п) и допустимым умень-
шением амплитуды п-го периода (уменьшение амплитуды
приводит к уменьшению крутизны отметки);
Q=~
in а
(57)
где а — отношение амплитуд первого и n-го периодов.
Так, например, если допустить уменьшение амплитуды
n-го периода на 30% (а= 1,43), получим Q^9 п.
При правильно выбранных элементах схемы генератора
с ударным возбуждением погрешность градуировки соста-
вляет примерно 1%.
Если необходимо получить большое количество отметок
(более 20 -н 30), генератор с ударным возбуждением неу-
добен, так как для этого требуется очень высокая доброт-
ность контура. В этом отношении выгоднее применять
138 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
генераторы синусоидальных колебаний. Из них, с точки
зрения стабильности частоты, наиболее приемлемы генераторы
типа RC. Для получения еще более высокой стабильности
используют кварцевые ге-
нераторы.
В случаях, когда боль-
шой стабильности частоты
не требуется, обычно упот-
ребляют LC генераторы.
На рис. 70 приведена
схема генератора отметок
времени с самовозбужде-
нием (Л2). Генерация в этой
схеме возникает при запи-
рании катодного повтори-
Рис. 70. Генератор отметок вре-
мени.
теля Лг запускающим им-
пульсом отрицательной полярности. Подробный расчет подоб-
ных генераторов приведен в [3].
Подача напряжения на управляющий электрод трубки
осуществляется обычно после ограничения и укорочения мо-
дулирующих импульсов. Цепи формирования меток не нуж-
даются в подробном рассмотрении. Приведем лишь одну
Рис. 71. Транзитронный генератор отметок времени.
схему (рис. 71), где каскад на лампе Л1 сочетает функции
управляемого генератора с самовозбуждением и ограничителя.
ОТМЕТКИ ВРЕМЕНИ
139
Генератор запускается положительным импульсом, отпи-
рающим пентод Лг Суммарный ток этой лампы при воз-
никновении высокочастотных колебаний на контуре остается
почти постоянным благодаря стабилизирующему' действию
сопротивления в катоде. Третья сетка во время отрицатель-
ных полуволн генерируемого напряжения запирает лампу
по аноду; во время положительных полуволн по анодной
нагрузке проходит почти весь ток лампы. На аноде обра-
зуется напряжение трапецеидальной формы, пригодное для
дифференцирования без предварительного ограничения. Нор-
мально запертая лампа Лг отпирается на короткую часть
периода напряжением с дифференцирующей цепи и посылает
на управляющий электрод трубки затемняющие импульсы.
Переходные явления, возникающие в генераторе в про-
цессе самовозбуждения, приводят к искажению расстояний
между первыми двумя-тремя отметками. Чтобы свести эти
искажения к минимуму, величину переходной емкости Сс
следует выбирать равной
(58)
или, выражая частоту контура <оо и резонансное сопроти-
вление /?экв через другие параметры,
сс=^.	(59)
В формулу (59) следует подставлять емкость и доброт-
ность самого низкочастотного контура.
Емкость С и сопротивление R (рис. 71) образуют диф-
ференцирующую цепь, напряжение на выходе которой
dU„
=	(60)
где т — постоянная времени цепи (т = RC).
Величина выходного напряжения зависит от постоянной
времени и крутизны фронта импульса. Но увеличивать Г/ЕЫХ за
счет увеличения т нецелесообразно, ибо это приведет к уве-
личению длительности выходного импульса. Известно, что
длительность импульса, измеренная на уровне alJBbra, равна
t« =т1пу.
Если принять
« = 0,01 -5-0,05,
140 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
то получим:
tu = (3-ь-4,6)х.
Поэтому обычно
импульсов (т = yj.
принимают т=0,17',
где Т — период
Кроме схем, содержащих генераторы с ударным возбуж-
дением или генераторы синусоидальных колебаний, в неко-
Рис. 72. Блокинг-генератор с внеш-
ним запуском.
торых случаях используют-
ся схемы с блокинг-гене-
раторами. Одна из таких
схем показана на рис. 72.
Величины R и С опре-
деляют частоту повторения
импульсов. Лампа Л2 слу-
жит для запуска блокинг-
генератора (Д).
При отсутствии пуско-
вого импульса потенциал
сетки Лг ниже потенциала
земли. Когда импульс от-
рицательной полярности
приходит на сетку Л2, эта
анода возрастает и блокинг-
лампа запирается, потенциал ее
генератор начинает работать.
Нестабильность такой схемы не превышает 5°/0.
Линии задержки
В практике измерений (например, при исследовании оди-
ночных импульсов) иногда возникает необходимость в при-
менении устройств, которые при подаче на вход импульса
воспроизводят его на выходе без искажения формы, но
с некоторым запаздыванием во времени.
Известны различные типы цепей задержки, в том числе
и ламповые схемы. Ламповые схемы, используемые для за-
держки фронта, применяются при измерениях времени [12,
16, 26]. В осциллографах при исследовании импульсных
сигналов требуется задержка сигнала на время, необходимое
ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ
141
для срабатывания ждущей развертки. Такая задержка осу-
ществляется обычно с помощью искусственных линий.
Искусственная линия составляется из ряда последователь-
ных звеньев типа Г, П или Т, состоящих из емкостей и
индуктивностей (рис. 73).
Рис. 73. Линия задержки.
Время задержки одним звеном
ts = У Тс.
Для линии, составленной из п звеньев, время задержки
равно
t^—пУ LC.
(61)
Волновое сопротивление искусственной линии может быть
определено из выражения
(62)
Для полного согласования линии сопротивление нагрузки
и выходное сопротивление источника сигнала должны быть
равны волновому сопротивлению. Зная сопротивление
142 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
нагрузки и время нарастания фронта импульса, можно найти
параметры звена по формулам
(см’ f6^’
L=CR2K-
Здесь t„— время нарастания фронта импульса, RB— сопро,-
тивление нагрузки (/?„ = Z).
Количество звеньев определяется из выражения (61)
п = —==,
V L С
где ts — необходимое время задержки.
Рис. 74. Включение искусственной линии.
С помощью искусственной линии может быть получено
время задержки величиной до 10 мксек. Получение боль-
шего времени затруднительно, так как для этого требуется
большое количество звеньев. На рис. 74 показана схема
включения искусственной линии задержки.
Скачкообразное изменение времени задержки в схеме
рис. 74 производится подключением различного числа звеньев.
Более подробно теория и расчет линий задержки, в част-
ности вопросы амплитудных и фазовых искажений, изло-
жены в [2,16].
Электронные переключатели
Электронные переключатели позволяют использовать обыч-
ный однолучевой осциллограф для одновременного наблю-
дения нескольких процессов. С помощью электронного
ЭЛЕКТРОННЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ
143
переключателя исследуемые напряжения попеременно подаются
на вход осциллографа таким образом, что на экране трубки
образуются отдельные осциллограммы. Количество одновре-
менно наблюдаемых осцилло-
грамм определяется количест-
вом каналов в электронном
переключателе. Принципиаль-
но возможно построить пере-
ключатель с большим числом
каналов, но практическая не-
обходимость в этом встречается
редко.
Наибольшее распростране-
ние получили двухканальные
электронные переключатели.
На рис. 75 приведена упро-
щенная схема двухканального
к мулыпи^
вибратору
Рис. 75. Упрощенная схема
электронного переключателя.
электронного переключателя.
Лампы Лг и Л2 поочередно запираются путем подачи отри-
цательных импульсов на антидинатронные сетки. Исследуе-
мые сигналы подводятся к управляющим сеткам ламп. Так
как лампы имеют общую анодную нагрузку, с которой напря-
жение подается на вход осциллографа, то в течение каждого
полупериода работает только одна из ламп и, следовательно,
Канал I на сопротивлении /?„ появ-
Рис. 76. Работа переключателя при
частоте переключений боль шей, чем
частота сигнала.
ляется напряжение одного
канала. Сменяясь поочеред-
но, эти напряжения создают
две отдельные осциллограм-
мы на экране трубки. Пря-
моугольные колебания, не-
обходимые для запирания
ламп, получают обычно с по-
мощью симметричного муль-
тивибратора. В зависимости
от частоты переключений
возможны два способа работы электронного переключателя.
Первый способ заключается в том, что исследуемая кривая
воспроизводится совокупностью коротких черточек. Для
этого частота переключающего напряжения выбирается боль-
шей, чем наивысшая частота сигнала.
144 гл. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСИПЛ ЧОГРАФА
На рис. 76 показана осциллограмма синусоиды для слу-
чая, когда соотношение частоты переключения и частоты
сигнала равно 10: 1 (сигнал во втором канале отсутствует).
При втором способе работы электронного переключателя
частота переключений должна быть ниже наименьшей час-
тоты сигнала. Тогда в течение одного полупериода переклю-
чающего напряжения появится несколько периодов исследуе-
мого напряжения. В этом случае необходимо, чтобы частота
° W\f ДА/
•V WW
«wwwwvww
Рис. 77. Образование изображения при
частоте переключений меньшей, чем ча-
стота сигнала.
а), б), в) Изображения, соответствующие трем
следующим друг за другом периодам развертки;
г) изображение, наблюдаемое на экране трубки.
переключений и частота сигнала не находились в целочислен-
ном отношении. Если это требование выполняется, то при
синхронизации развертки осциллографа напряжением сигнала
осциллограмма будет казаться непрерывной.
На рис. 77 показано, как образуется непрерывная осцил-
лограмма синусоиды. Изображения, получаемые в течение
каждого периода развертки (рис. 7 7, а, б и в), накладыва-
ются друг на друга, образуя непрерывную кривую (рис. 77, г).
Принципиального различия между первым и вторым спо-
собами нет. Одна и та же частота переключений может
использоваться для получения осциллограммы первым спосо-
бом (в случае низкой частоты напряжения сигнала) или
вторым способом (если исследуются напряжения высокой
ЭЛЕКТРОННЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ
145
частоты). Выбор частоты переключений некритичен. Чаще
всего выбирают частоту в пределах от 100 гц до 10 кгц.
Желательно иметь две фиксированные частоты, величины
которых могут быть близки между собой и не должны нахо-
диться в целочисленном отношении. Наличие двух таких
частот дает возможность всегда осуществить синхронизацию
напряжения развертки с исследуемым сигналом без синхро-
низации с переключающим напряжением.
Рис. 78. Электронный переключатель на
триодах.
Расчет электронного переключателя подобен расчету
обычного усилительного каскада. Как правило, от электрон-
ного переключателя не требуется большого коэффициента
усиления. Для схемы рис. 75 расчет состоит в определении
величины сопротивления анодной нагрузки из заданных час-
тотных искажений на высших частотах.
Кроме этого, необходимо знать амплитуду запирающего
напряжения для того, чтобы рассчитать мультивибратор.
В схеме рис. 75 переключающее напряжение подается
на антидинатронную сетку лампы и поэтому должно быть
довольно большим. Существуют схемы, в которых переклю-
чающие импульсы подаются на управляющую сетку, а третья
сетка используется для подачи на нее напряжения сигнала.
Такая схема не требует большой амплитуды переключающего
напряжения, но коэффициент усиления у нее невелик.
В схеме рис. 78 переключение производится с помощью
вспомогательных ламп (Л3, Л4), имеющих общие катод-
ные сопротивления с усилительными лампами (JIlt Л2). При
подаче положительного импульса на сетку лампы Л8 ее анод-
ный ток возрастает и увеличившееся падение напряжения
Ю Зак. 3670, И. М. Вишсичук, Е. П. Соголовский, Б. И. ШвецкиЙ
146 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
на сопротивлении Rk запирает лампу Лг. Лампа Л2 в это
время отперта. В течение следующего полупериода лампа Л2
заперта, а Лх открыта и т. д. Эта схема позволяет приме-
нить триоды в качестве усилительных ламп.
В схемах электронного переключателя необходимо пред-
усмотреть возможность перемещения изображений друг
относительно друга.
Расстояние между изображениями при заданной чувстви-
тельности осциллографа определяется соотношением анод-
ных токов усилительных ламп. Когда лампа Лг (рис. 75)
открыта, напряжение на ее
аноде (при отсутствии напря-
жения сигнала) постоянно и рав-
но Еа — l^Ra- Это напряжение
подается на вход осциллогра-
фа. В следующий полупериод
переключающего напряжения
на вход осциллографа подает-
ся напряжение, определяемое
анодным током второй лампы
(Еа~ i2Ra).
Рис. 79. К анализу работы элек-
тронного переключателя.
&U — напряжение, соответствующее
расстоянию между осевыми линиями.
Таким образом, напряжение на выходе электронного пере-
ключателя изменяется на величину
Д77 —• (i\	Z2) Ra
и имеет прямоугольную форму (рис. 79).
Поэтому при отсутствии сигналов на экране осцилло-
графа наблюдаются две параллельные ярко светящиеся линии.
Для того чтобы изменить расстояние между ними, необхо-
димо изменить анодный ток одной из ламп. Проще всего
это осуществляется регулировкой смещения усилительных
ламп или изменением потенциала экранной сетки.
Конструктивно электронные переключатели, как правило,
выполняются в виде приставки к осциллографу (ЭК-1,
Orion-1591, Tes'a ТМ 557).
На рис. 80 в качестве примера приведена схема двух-
канального электронного переключателя Orion-1591.
Исследуемые сигналы подаются на сетки ламп и Л2-
Уровень входных напряжений регулируется с помощью потен-
циометров/^ и R2. Потенциометр R3 служит для перемещения
ЭЛЕКТРОННЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ
147
10*
148 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
изображений. Переключающие импульсы образуются с по-
мощью симметричного мультивибратора, собранного на
лампах Лъ и Л6. Мультивибратор работает на двух часто-
тах: 100 гц и Юкгц. Изменение частоты производится пере-
ключением емкостей Ct и С2- Лампы Л.3 и предназначены
для усиления прямоугольных колебаний. С анодов этих ламп
импульсы поступают на антидинатронные сетки ламп и Л2.
Затемнение обратного хода.
Модуляция яркости
Во время обратного хода развертки на экране осцил-
лографа также появляется изображение сигнала, которое
накладывается на изображение, полученное при прямом ходе,
затрудняя тем самым изучение осциллограммы. Для устра-
нения этого явления обычно применяют затемнение обрат-
ного хода. Затемнение обратного хода осуществляется им-
пульсом отрицательной полярности, который подается на
управляющий электрод электронно-лучевой трубки. Дли-
тельность такого импульса должна быть равна длительности
обратного хода развертки и начало импульса должно совпа-
дать с началом обратного хода. Для этого проще всего по-
давать затемняющий импульс от генератора развертки *).
Форма импульса может не быть прямоугольной, однако
он должен иметь достаточно крутые фронты, и напряжение
импульса в течение всей длительности должно превышать
напряжение запирания трубки.
Во многих осциллографах (например, ЭО-7) предусмат-
ривается возможность выключения гашения обратного хода.
Обычно этим же переключателем управляющий электрод
трубки соединяется с клеммой, выведенной наружу, которая
служит для модуляции яркости внешним сигналом.
Внешняя модуляция яркости часто используется, напри-
мер, при фотографировании сигнала с применением ждущей
развертки. Как известно, при работе со ждущей разверткой
луч смещается к краю экрана, а при подаче исследуемого
сигнала напряжение развертки начинает перемещать луч
по экрану, совершая прямой и обратный ход. Так как
затвор фотоаппарата открывают за некоторое время до
*) Подробнее об этом см. в гл. «Генераторы развертки».
ФОТОГРАФИРОВАНИЕ ОСЦИЛЛОГРАММ
149
прихода сигнала, возможно засвечивание фотографической
эмульсии. Кроме того, необходимо устранить изображение
при обратном ходе.
Это достигается тем, что электронный луч запирается
перед фотографированием и отпирается только на время
прямого хода.
Схемы, позволяющие производить указанные действия,
описаны в [22].
При фотографировании очень коротких импульсов с кру-
тыми фронтами необходимо отпирать луч только на время
появления импульса. Для этого может быть использована
схема модуляции яркости, описанная в [31].
Во всех случаях подсвечивающие импульсы (в отличие
от гасящих) должны иметь прямоугольную форму, чтобы
яркость луча в течение рабочего промежутка времени не
изменялась.
Фотографирование осциллограмм
Фотографирование осциллограмм широко применяется
в тех случаях, когда непосредственное исследование изо-
бражения на экране трубки затруднительно. Это относится
в первую очередь к непериодическим процессам, изучение
которых без фотографирования иногда вообще невозможно.
Существуют различные способы фотографирования осцил-
лограмм: внутреннее фотографирование в высоком вакууме *),
при котором электронный луч непосредственно воздействует
на фоточувствительную эмульсию: внешнее фотографирова-
ние контактным способом, заключающееся в том, что свето-
чувствительный материал прикладывается вплотную к экрану
трубки, и внешнее фотографирование с помощью фото-
аппарата.
Последний способ в настоящее время применяется наибо-
лее широко, причем обычно используется фотоприставка.
Фотоприставка позволяет закрепить фотоаппарат на строго
определенном расстоянии От экрана и, кроме того, исклю-
чает возможность засвечивания изображения внешними источ-
никами света. Фотографирование без фотоприставки осуще-
ствимо лишь при экспозиции менее 1/50 сек.
*) Внутреннее фотографирование применяется в специальных
высоковольтных осциллографах [25].
150 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
Для фотографирования возможно применение любых фото-
аппаратов, однако чаще всего используют узкопленочную
малогабаритную камеру (например, типа «Зоркий»), кото-
рая позволяет без перезарядки сделать 36 снимков.
Узкопленочный фотоаппарат удобен также тем, что он
позволяет построить не слишком громоздкую фотоприставку
и осуществить большую скорость записи.
Размеры фотоприставки определяются фокусным расстоя-
нием объектива и величиной уменьшения изображения
₽ = -у.	(63)
где р — степень уменьшения; а — расстояние от экрана трубки
до объектива (рис. 81); b — расстояние от объектива до
пленки.
Величина р находится
кадра. Так, для трубки
Рис. 81. К расчету фото-
приставки.
из заданных размеров экрана и
13ЛО37 полезная высота экрана
может быть принята равной 80 мм,
а размер кадра на узкой пленке
равняется 24 X 36 мм.
Отсюда получаем необходи-
мое уменьшение
р = ^ = з,зз.
Величины а и b и фокусное
расстояние объектива, как из-
вестно, связаны следующей зависимостью:
1 + ± = 2,
а ' b /
(64)
где f—главное фокусное расстояние объектива.
Решая совместно (63) и (64), получаем:
Если используется объектив с фокусным расстоянием
f— 52,4 мм (Индустар-22), то длина фотоприставки будет
примерно равна
I як а -|- b 300 мм.
ФОТОГРАФИРОВАНИЕ ССЦИЛЛОГРАММ
151
Уменьшение длины фотоприставки возможно при использо-
вании специальных короткофокусных объективов (/= 35 мм)
или при применении насадочных линз, уменьшающих фокус-
ное расстояние.
Если используется линза с оптической силой D = 5 диоп-
трий, то новое фокусное расстояние будет равно
,,	100Z	.
f 100 + £>/ — 4>15 см>
где f— прежнее фокусное расстояние (в см).
Следовательно, длина фотоприставки уменьшится в
раз и станет равной примерно 240 мм.
Рис. 82. Фотоприставка к электронно-лучевой трубке 13ЛО37.
На рис. 82 представлен разрез фотоприставки, разра-
ботанной Львовским политехническим институтом.
Основой фотоприставки является тубус 1. С левой сто-
роны к нему приклепан патрубок конической формы 2,
позволяющий при фотографировании производить наблюде-
ние за экраном. Крепление фотоаппарата осуществляется
с помощью переходного кольца 3. Это кольцо служит также
152 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
для увеличения расстояния между объективом и пленкой до
заданной величины Ь. Фотоприставка снабжена нумератором,
который позволяет в процессе фотографирования на каждом
кадре получить номер кадра. Нумератор состоит из под-
вижного кольца 4, вращающегося между неподвижными
кольцами 5 и fi, системы перемещения 7 и осветительного
устройства (на рисунке не показано). Кольцо 4 имеет 36 от-
верстий (в соответствии с количеством кадров). Против
каждого отверстия находится определенное число (от 1
до 36). Эти числа отпечатаны фотографическим способом
на бумаге и наклеены на кольцо 4. Неподвижные кольца
соединены между собой с помощью резьбы и прикреплены
к тубусу винтами. Кольца 5 и 6 имеют отверстия, совпа-
дающие с одним из отверстий подвижного кольца 4. Против
этого отверстия 11 закреплена лампочка, просвечивающая
слой бумаги, на которой нанесен номер кадра. Система
перемещения позволяет при нажатии кнопки повернуть
кольцо 4 на определенный угол. При этом против окошечка
появляется следующий номер. Пружина 8 фиксирует положе-
ние подвижного кольца. Фотоприставка соединяется с осцил-
лографом при помощи крючка 9 и защелки 10. В защелку
вмонтированы контакты, через которые на осветительную
лампочку нумератора подается необходимое напряжение.
Процессы, подлежащие фотографированию, разделяются
на однократные и повторяющиеся. Наибольшие трудности
встречаются при фотографировании однократных процессов.
Фотографирование чаще всего производится следующим
способом: затвор фотоаппарата открывают ранее ожидаемого
момента появления сигнала и закрывают после того, как от
воздействия сигнала запустится ждущая развертка и на экране
прочертится изображение сигнала.
В другом случае фотографирование производится путем
отпирания луча на время исследуемого явления (например,
при изучении нестабильных фигур Лиссажу).
Почернение негатива в обоих случаях зависит от яркости
луча, от скорости, с которой пятно перемещается по экрану,
от величины уменьшения, светосилы объектива и чувстви-
тельности фотоматериала.
Почернение негатива (оптическая плотность) характери-
зуется способностью проявленного слоя пропускать свет.
Если, например, слой пропускает */< падающего света, то
ФОТОГРАФИРОВАНИЕ ОСЦИЛЛОГРАММ
153
его оптическая плотность составляет 0,75. Учитывая наличие
фотографической вуали, обычно задаются превышением по-
чернения над вуалью. Минимальное почернение принято
равным 0,1, однако при почернении над вуалью 0,05 осцил-
лограммы еще разборчивы.
Из перечисленных факторов, влияющих на почернение,
наиболее трудно контролировать яркость луча. Поэтому
желательно при фотографировании удерживать яркость луча
неизменной. Остальные факторы могут быть учтены сравни-
тельно легко. Для фотографирования однократных процес-
сов удобно ввести понятие максимальной скорости записи.
Под максимальной скоростью записи понимают ту скорость
перемещения луча по экрану трубки, которая при заданных
яркости луча, величине уменьшения, светосиле объектива и
чувствительности пленки позволяет получить почернение над
вуалью равным 0,1.
Для того чтобы учесть влияние яркости луча, необхо-
димо сделать контрольный снимок, установив требуемую
яркость перед фотографированием. В качестве изображения
для контрольного снимка удобнее всего использовать осцил-
лограмму синусоиды, из которой можно легко определить
имевшую место скорость записи.
Вертикальная составляющая скорости записи будет наи-
большей в точках перехода синусоиды через нуль и составит
vm = А • <о,
где А — амплитуда синусоиды (измеренная на экране осцил-
лографа), <о — угловая частота.
После проявления контрольного снимка можно приблизи-
тельно оценить оптическую плотность в местах наибольшей
скорости записи. Удобнее сделать несколько контрольных сним-
ков, изменяя диафрагму объектива или частоту синусоиды,
и выбрать из них один с минимально допустимым почернением.
Контрольное фотографирование нужно производить с по-
мощью ждущей развертки, чтобы изображения на экране
осциллографа не накладывались друг на друга.
Скорость записи при произвольных условиях фотографи-
рования связана со скоростью записи при контрольном фото-
графировании зависимостью
с
(65)
154 ГЛ. V. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
где v—скорость записи; F— величина относительного от-
верстия объектива; S — чувствительность негативного мате-
риала (в единицах ГОСТа); В — коэффициент, соответствую-
щий условиям контрольного фотографирования.
Коэффициент В определяется из выражения
где — скорость записи при контрольном фотографиро-
вании; Fj и S,— величина относительного отверстия и чув-
ствительность пленки при контрольном фотографировании.
Зная В, можно, воспользовавшись выражением (65), подо-
брать такие величины S и F, чтобы осуществить фотогра-
фирование изображения при скорости записи, равной v,
величина которой
Можно также
рость записи
должна быть известна.
определить максимально возможную ско-
“^макс — *^.макс ' В
(при F = 1 и S = 5аякс).
Выражение (65) справедливо для неизменных яркости
луча и степени уменьшения. С увеличением яркости скорость
записи также увеличивается.
Влияние степени уменьшения можно учесть с помощью
выражения

0W
где vt— скорость записи при уменьшении j\; v2 — скорость
записи при уменьшении р2< а — относительное изменение
степени уменьшения
Фотографирование периодических процессов произво-
дится несколько иначе. Затвор камеры открывается только
на время экспозиции t. За это время процесс на экране
трубки повторится столько раз, во сколько раз время экспо-
зиции больше периода развертки и, следовательно, во столько
раз возрастает скорость записи, т. е.
v' = tfv,	(66)
где v'—скорость записи при повторяющемся процессе;
ФОТОГРАФИРОВАНИЕ ОСЦИЛЛОГРАММ
155
v—скорость записи однократного изображения; f—частота
развертки (f —	•
Из (66) можно определить время экспозиции
t
fv
или, используя (65),
v'F1
JSB ’
периодических процессов возможно
синхронизации исследуемого сигна-
Фотографирование
только в случае строгой
ла с разверткой осциллографа.
В заключение мы вкратце
остановимся на искажениях,
возникающих при фотографи-
ровании осциллограмм вслед-
ствие кривизны экрана. Эти
искажения выражаются в том,
что изображение по краям сжи-
мается. С увеличением отклоне-
ния луча и с уменьшением рас-
стояния от объектива до экрана
искажения увеличиваются.
Рис. 83. К определению погреш-
ности при фотографировании за
счет кривизны экрана.
Для оценки погрешностей, возникающих из-за подобных
искажений, можно воспользоваться следующим выражением:
1 _ 1/i_J.2g±5j?)	f67)
где 8 — относительная погрешность; Дй— абсолютная по-
грешность; h{— отклонение, соответствующее изображению
на негативе (рис. 83); R — радиус кривизны экрана; а — рас-
стояние от объектива до экрана.
Выражение (67) получено в предположении, что центр
кривизны экрана и центр отклонения луча совпадают.
Значительного уменьшения указанных искажений можно
достигнуть, если при увеличении изображения (до натураль-
ного размера) позитивный материал расположить на цилин-
дрической поверхности, поперечная кривизна которой должна
быть примерно равной кривизне экрана трубки.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО
ОСЦИЛЛОГРАФА
Электронно-лучевой осциллограф нашел настолько ши-
рокое применение, что отразить все известные сейчас спо-
собы осциллографирования не представляется возможным.
Поэтому здесь приведены описания лишь некоторых наиболее
часто встречающихся методов электрических измерений с по-
мощью осциллографа.
Кроме измерения электрических величин, осциллограф
в настоящее время находит все более широкое распростра-
нение при измерении различных неэлектрических величин.
Использование осциллографа позволяет во многих случаях
вместо большого количества кропотливых и длительных изме-
рений, получить осциллограмму, представляющую функцио-
нальную зависимость параметров изучаемого процесса.
В качестве примера в данной главе описаны некоторые
методы исследования неэлектрических величин (контроль ше-
стерен, измерение давления), которые подтверждают разно-
сторонние возможности осциллографических методов.
Измерение напряжений
По принципу действия осциллограф представляет чувстви-
тельный к напряжению прибор. Все измерения, производимые
с помощью осциллографа, основаны на том, что пбд воздей-
ствием приложенного напряжения происходит отклонение
луча. Поэтому вполне естественно использование осцилло-
графа для измерения напряжения. Процесс измерения заклю-
чается в следующем: на вход осциллографа подается изме-
ряемое напряжение и определяется смещение пятна (в случае
ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ
157
измерения постоянного напряжения) или величина размаха
(при подаче переменного напряжения) на экране трубки.
После этого производят вычисление по формуле
О
где h — отклонение луча в мм, S—чувствительность осцил-
лографа (л^в).
Развертка в процессе измерения может быть выключена.
При измерении переменных напряжений следует помнить,
что таким образом определяется величина двойной амплитуды
и пересчет на действующее или среднее значение
только для синусоидальной
формы кривой *).
При необходимости, наблю-
дая на экране исследуемую
кривую, можно произвести из-
мерения напряжения в различ-
ные моменты времени (в отдель-
ных точках кривой). В некото-
рых случаях это очень важно
преимуществ осциллографа п<
возможен
Рис. 84. Вариант сложной фор-
мы импульсного напряжения.
является одним из основных
ед остальными приборами,
служащими для измерения напряжений.
В качестве примера можно привести случай измерения
амплитуд импульсов, следующих друг за другом, как пока-
зано на рис. 84.
Импульсы имеют различные амплитуды и длительности.
Применяя пиковый вольтметр в данном случае, мы получили
бы показание, соответствующее амплитуде второго импульса.
Совершенно иные показания будут получены с помощью
вольтметра среднего значения и только применение осцилло-
графа дает возможность составить правильное представление
об амплитудах отдельных импульсов.
К числу преимуществ следует также отнести высокое
входное сопротивление, безынерционность, возможность из-
мерения амплитуды одиночных импульсов. Исследование оди-
ночных импульсов наиболее удобно и просто осуществляется
*) Среднее значение может быть также сравнительно легко вы-
числено для колебаний правильной геометрической формы (прямо-
угольные и т. д.).
158 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Рис. 85. Зависимость погрешности
отсчета линейных размеров 60 от
размера изображения h для трубки
13ЛО37.
с помощью осциллографа со ждущей разверткой и фото-
приставкой. Запуск развертки производится исследуемым им-
пульсом, который затем фотографируется.
Наиболее существенным недостатком метода измерений
напряжений с помощью осциллографа является сравнительно
высокая погрешность. Ее основные источники: неточность
отсчета, изменение коэффициента усиления усилителя осцилло-
графа и непостоянство чувствительности трубкц.
Чувствительность трубки изменяется во времени из-за
изменений питающих напряжений; кроме того, она различна
в различных частях экрана.
Так, например, для трубки
13 ЛО37 чувствительность
на краю экрана умень-
шается на 0,5%.
Погрешность отсчета
обусловлена кривизной эк-
рана трубки и конечными
размерами пятна. Погреш-
ность за счет кривизны экра-
на при полном отклоне-
нии составляет для труб-
ки 13ЛО37 примерно 3%
(см. главу II, выражение (9))
и снижается до 1%
при уменьшении отклонения
вдвое. Хотя при этом относительная погрешность за счет
конечных размеров пятна также увеличится вдвое, общая
погрешность отсчета будет все же уменьшена. Кроме того,
можно вносить поправку на кривизну экрана.
На рис. 85 приведен график зависимости погрешности
отсчета В() от величины отклонения луча h для трубки 13ЛО37.
Погрешности, вызванные изменениями коэффициента уси-
ления усилителя, могут быть уменьшены введением обратных
связей и стабилизацией источников питания. Помимо этого,
для увеличения точности измерения во многих осциллографах
введено устройство для калибровки. Калибровка заключается
в том, что непосредственно перед измерением с помощью
специального переключателя на вход осциллографа подается
известное напряжение, после чего производится регули-
ровка коэффициента усиления усилителя так, чтобы общая
ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ
159
чувствительность осциллографа стала равна номинальной.
В некоторых осциллографах подгонка чувствительности не
предусмотрена, а просто измеряется ее величина перед из-
мерением. При отсутствии цепей калибровки можно восполь-
зоваться посторонним источником известного напряжения.
Существует еще один метод калибровки, на котором мы
остановимся подробнее. Эгот метод применим в осциллографах
с усилителями постоянного Тока, а также в тех случаях,
когда калибровочное и исследуемое напряжения подаются
Рис. 85. Определение напряжения импульса с помощью
регулируемого источника постоянного тока.
непосредственно на отклоняющие пластины трубки. Обычно
в этом случае калибровка и измерение представляют общий
процесс. Простейшая схема, иллюстрирующая этот процесс,
представлена на рис. 86, а. Пусть требуется определить на-
пряжение части импульса между точками а и б (рис. 86, б).
Для этого совмещают точку а с визирной линией экрана
трубки путем регулировки движком Д. При этом отмечается
показание вольтметра V. Последующим перемещением движка
Д совмещают верхушку импульса (б) с визирной линией и
вторично снимают показания вольтметра. Разность показаний
вольтметра равна искомому напряжению.
Само собой разумеется, что вместо источника напряже-
ния можно применить потенциометр постоянного тока.
Настоящий метод измерения напряжений является наиболее
точным из всех рассмотренных здесь. Вместе с тем следует
отметить, что примененная в схеме аппаратура весьма гро-
моздка и встраивать ее в осциллограф нецелесообразно.
Известный недостаток метода заключается еще и в том, что
ни один из выходных зажимов исследуемого источника не
может быть заземлен.
160 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Электронно-лучевой осциллограф можно использовать не
только для измерения величины сигналов, но и для сравнения
различных напряжений (например, при снятии частотных ха-
рактеристик усилителей). Точность отсчета в этом случае
значительно увеличится, если повысить коэффициент уси-
ления так, чтобы луч вышел за пределы экрана и затем,
сместив среднюю линию, наблюдать на экране неискаженную
верхушку изображения.
Измерение сопротивлений
При отсутствии специальных приборов (омметр, мост и
пр.) измерение сопротивлений в некоторых случаях с доста-
точной точностью может быть произведено с помощью элек-
тронно-лучевого осциллографа.
Ниже приводятся некоторые схемы измерения активных
и комплексных сопротивлений.
Рис. 87. Измерение сопротивле-
ний методом сравнения.
Измерение активных сопротивлений. На рис. 87
показана схема измерения сопротивлений методом сравне-
ния с известным сопротивлением.
В этой схеме падение напряжения на измеряемом сопро-
тивлении Rx сравнивается с падением напряжения на образ-
цовом сопротивлении Ro.
Амплитуда напряжения отмечается на экране осциллографа
(условно изображенного в виде отклоняющих пластин элек-
тронно-лучевой трубки). При переключении ключа на вход
осциллографа поочередно подается напряжение, снимаемое
либо с измеряемого сопротивления, либо с образцового. Ре-
гулировкой сопротивления R3 добиваются равенства этих
напряжений. Очевидно, при этом Rx будет равно Ro. Такая
ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ
16t
Рис. 88. Мостовая схема изме-
рения сопротивлений.
Схема пригодна для измерений как на постоянном, так и на
переменном токе *).
В качестве сопротивления. Ro удобно использовать мага-
зин сопротивлений. Если измерения производятся на пере-
менном токе, магазин должен быть безреактивным.
Включенное последовательно с генератором добавочное
сопротивление R имеет вспомогательный характер и служит
для увеличения выходного со-
противления генератора. Отно-
сительное изменение выходного
напряжения, вызванное нера-
венством сопротивлений
и Ro
При R^>RX
ZU^^Rx.
Однако при увеличении R
уменьшается абсолютная вели-
чина t/вых.
На рис. 88 изображена схе-
ма, с помощью которой можно
производить измерение сопротивлений, а также подбор де-
лителей с заданным коэффициентом деления.
Сопротивления Rt, R2, R3, Rt образуют четырехплечный
мост. В качестве указателя равновесия используется осцилло-
граф с усилителем постоянного тока.
При неравновесии моста замыкание ключа К вызывает
смещение луча на экране осциллографа. В случае подбора
делителей следует в одну из ветвей моста (например, Rv
R2) включить соответствующие образцовые сопротивления.
Измерение комплексных сопротивлений. Схема
рис. 87 пригодна также для измерения комплексных сопро-
тивлений без применения образцовых емкостей или индуктив-
ностей. Однако окончательный результат при этом получается
не непосредственно, а путем графических построений.
*) При измерениях на постоянном токе осциллограф, используе-
мый в схеме, должен иметь усилитель постоянного тока.
11 Зак* 3670. И. М. Вишеичук, Е. П. Соголовскнй, Б. И. ШвецкиЙ
162 ГЛ. Vt. ПГИМЕЙЕНИЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Включив в схеме рис. 87 вместо Rx неизвестное комп-
лексное сопротивление Zx, находим такое значение /?0, которое
дает одинаковые отклонения на осциллографе при переклю-
чении ключа. Отметив полученное значение /?0, включают
последовательно с Zx известное активное сопротивление
Рис. 89. Измерение комплекс-
ных сопротивлений методом
сравнения.
Рис 90. К методике измерения
комплексных сопротивлений.
(близкое по величине к 7Ж) и, вновь сбалансировав схему,
получают новое значение балансирующего сопротивления /?0
(рис. 89).
После этого проводят окружность радиусом /?0 (в вы-
бранном масштабе) и оси Хи У, соответствующие активной
и реактивной составляющим комплексного сопротивления
(рис. 90).
Затем по оси X влево откладывают отрезок, равный Rx,
и из точки О проводят дугу радиусом Ro до пересечений
с окружностью. Соединив точки пересечения с центром окруж-
ности, получают два значения вектора.
Искомое значение определяется по известному характеру
(емкостному или индуктивному) измеряемой величины.
Вместо графического построения для определения необхо-
димых величин можно воспользоваться формулами
Г~ 2Ri
где г и х—активная и реактивная составляющие измеряе-
мого комплексного сопротивления.
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ
163
Эти выражения (а также графический метод) справедливы
для случая, когда добавочное сопротивление значительно
больше измеряемого, так что изменением тока в процессе
измерения можно пренебречь. В противном случае возникает
дополнительная погрешность, которая, например, при соотно-
шении -^-=100, составляет около 0,5%.
Более точный результат (с учетом влияния добавочного
сопротивления) может быть получен из выражений
-=1
2	+
х = /А2а4-г(2/?а—г),
где
а=_А_. з _ «
R(R + 2R0)’ Р R(R + 2R'O)'
Рассмотренный метод позволяет производить измерения
сопротивлений от одного ома до сотен килоом в диапазоне
частот примерно до 100 кгц [24].
Комплексные сопротивления могут также измеряться с по-
мощью различных мостовых схем с использованием в качестве
указателя равновесия электронно-лучевого осциллографа.
Измерение мощности
Измерение мощности, потребляемой объектом на повы-
шенных (звуковых и радио) частотах — задача не простая. При-
меняемые иногда для этой цели электронные ваттметры с не-
посредственным отсчетом являются довольно сложными при-
борами, отличающимися большими погрешностями измерения,
что и послужило причиной малого их распространения.
Во многих случаях (например, при несинусоидальной форме
кривой тока и напряжения) определение мощности потребле-
ния с помощью электронно-лучевого осциллографа может
оказаться и проще и точнее.
Отметим также, что при решении таких задач, как
определение мгновенной мощности, связанных с исследова-
нием цепей в нестационарном режиме, или определение
!!•
164 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
мощности порядка 10~8 вт осциллографический метод не-
заменим.
Рассмотрим один из вариантов применения осциллографа
для измерения мощности.
Пусть требуется измерить мощность потребления объек-
том Z.
На рис. 91 приведена упрощенная схема, позволяющая
осуществить данное измерение. К пластинам осциллографа
Рис. 91. Измерение мощности.
подведено напряжение, сни-
маемое с объекта Z (ось Y), и
напряжение, определяемое то-
ком в цепи нагрузки, снимае-
мое с емкости С, дополни-
тельно включенной последова-
тельно с нагрузкой Z. Отли-
чаясь пренебрежимо малыми
потерями, такая емкость не
приведет к заметному увеличе-
нию мощности, потребляемой
от источника.
Z —комплексная нагрузка.	Процесс Измерения СВОДИТ-
СЯ к следующему. В положе-
нии переключателя 1 (переключатель Пг применен для
удобства коммутации) отмечается длина вертикальной линии
на экране трубки; в положении 2 в цепь нагрузки вклю-
чается емкость, что приведет
к изменению тока в цепи и,
следовательно, изменится па-
дение напряжения на нагруз-
ке Z. Путем изменения вход-
ного напряжения (17м) следует
довести длину линии на экране
до предыдущего значения.
В положении 3 на обе пары
пластин подаются напряжения,
что вызовет появление замкну-
той кривой на экране трубки
(рис. 92).
Площадь этой кривой, оп-
Рис, 92. К измерению мощности
осциллографическим методом.
ределяемая как разность площадей АВГДБ и АВЕДБ (инте-
грирование за целый период), пропорциональна мощности.
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ
165
Действительно, элементарная площадка
dS = ydx.	(68)
В свою очередь у — kru (ось х проведена на уровне,
соответствующем и = 0), а выражение для dx находим,
пользуясь тем, что отклонение по оси х пропорционально
напряжению на конденсаторе
х == k2 J / dt.
Откуда
dx = -g-1 dt.
Площадь замкнутой кривой
т
S = ^-\uldt.	(69)
6
Но
т
fuidt = PT,	(70)
о
где Р — искомая мощность, потребляемая объектом.
Пользуясь уравнениями (69,70), находим, что
P^kCfS.	(71)
Здесь / = -^г — частота питающего напряжения; k — мас-
штабный коэффициент.
Из рассмотрения выражения (71) следует, что определе-
ние мощности потребления сводится к определению пло-
щади S.
Данный метод определения мощности в цепи перемен-
ного тока применим при любой форме кривой тока и на-
пряжения.
При чисто синусоидальном токе и напряжении замкнутая
кривая на экране осциллографа представляет собой эллипс.
В этом случае возможно упростить процесс измерения мощ-
ности.
Так, например, определив с помощью осциллографа
эффективные значения напряжения и тока нагрузки, а также
166 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
сдвиг фаз между ними, находим мощность по формуле
Р~ Ulcostf.
Осциллографом можно воспользоваться для измерения
мощности в цепях постоянного тока, в особенности в тех
случаях, когда требуется измерить очень малую мощность
и важно малое собственное потребление измерительной
схемы. Наличие двух калиброванных усилителей постоянного
тока в осциллографе позволяет сразу же по смещению пятна
определить ток и напряжение на нагрузке, а следовательно,
и мощность.
Измерение частоты
Одним из наиболее широко распространенных способов
измерения частоты является способ, основанный на сравне-
нии измеряемой частоты с известной частотой при помощи
электронно-лучевого осциллографа. Широкое распростране-
ние этого способа объясняет-
Рис. 93. Измерение частоты
методом сравнения.
ся главным образом тем, что
при всей своей простоте он
позволяет получить наиболее
высокую точность.
Сущность метода заклю-
чается в следующем. К одной
паре отклоняющих пластин
осциллографа (непосредствен-
но или через усилитель) подво-
дится напряжение измеряемой
частоты, а ко второй паре пластин—напряжение известной
частоты от генератора (рис. 93). При этом на экране осцил-
лографа появляются фигуры Лиссажу, характер которых
зависит от соотношения частот. Предположим, что к пла-
стинам подведены синусоидальные напряжения, равные по
частоте. Тогда отклонения луча будут описываться следую-
щими выражениями:
х = A sin <oZ;
у — В sin (<i>t -f- <р).
Здесь х и у—отклонения луча по горизонтали и вертикали;
Д и В — амплитудные значения отклонений; — сдвиг фаз
ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ
167
между исследуемыми напряжениями. После преобразований
получим:
у =(х cos -j-sin <р Ул2 — х2).	(72)
Для <р=0° или 180° уравнение приобретает вид
, В
У=~^АХ-
В этом случае на экране наблюдается прямая линия с углом
наклона по отношению к горизон-
тальной ocHa=arctg(rt^)(pHC. 94).
9[Ш‘
Рис. 94. Осциллограммы сину-
соидальных напряжений при
сдвиге фаз 0° и 180°.
Рис. 95. Осциллограм-
ма напряжений при
сдвиге фаз 90° или 270°.
Если <р=90° или 270°, уравнение превращается в урав-
нение эллипса с полуосями А и В
—+	1
Л2ТВ2
(рис. 95).
В случае неравенства частот сравниваемых напряжений на
экране осциллографа возникают более сложные фигуры Лис-
сажу. Некоторые примеры таких фигур показаны на рис. 96.
Фигуры на экране будут неподвижны, если сравниваемые
частоты относятся как целые числа. Для того чтобы опре-
делить отношение частот, необходимо сосчитать число пере-
сечений вертикальной и горизонтальной линии с наблюдаемой
фигурой и взять их отношение. При этом следует пом-
нить, что число пересечений с горизонтальной осью харак-
теризует частоту вертикально отклоняющего напряжения.
Так, для фигуры, изображенной на рис. 96, в, отношение
частот /у/ж= 4/3.
168 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Описанный способ позволяет производить измерение час-
тоты с очень высокой точностью. Погрешность измерения
в основном определяется погрешностью генератора, который
используется в качестве образцового. При наиболее точных
измерениях следует учитывать скорость вращения фигуры
Лиссажу (особенно при измерениях в области инфразвуковых
а	б)	е)	г)	д)
Рис. 96. Фигуры Лиссажу.
Ф	в)	г)	О) / и =4/1.
U	у Лг	If its	у «tz	if dr
частот). Для этого необходимо прежде всего определить
число оборотов изображения в секунду. Удобнее начинать
счет с момента, когда на экране появится незамкнутая фигура
(подобная, например, изображенной на рис. 96, в или на
рис. 96, д). Точное повторение фигуры (не смешивать с зер-
кальным изображением!) соответствует одному обороту.
Разделив количество оборотов в секунду на число, кратное
меньшей частоте, получим разницу в герцах большей час-
тоты от ее номинального значения, т. е. от той величины,
при которой фигура была бы неподвижна.
Если отношение частот у- = ~, причем n<m, а/?—но-
минальное значение большей частоты, то
где а — число оборотов в секунду; /'—действительное зна-
чение большей частоты.
Из выражения (73) можно определить значение одной
из сравниваемых частот, если величина другой известна.
Для повышения удобства отсчета во всех случаях следует
стремиться, чтобы измеряемая частота отличалась от частоты
сравнения в целое число раз (рис. 96, а, г, д).
ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ
169
Существуют и другие методы повышения удобства отсчета.
Если к пластинам подвести напряжение так, как показано
на рис. 97, то при правильно подобранных величинах R и С
на экране получается окружность.
Напряжение другой частоты (/2) по-
дается на модулятор трубки (на
рис. 97 не показано), отрицательное
смещение которой подобрано так,
чтобы при отсутствии переменного
напряжения луч был заперт. Тогда в
течение каждого положительного по-
лупериода будет происходить отпи-
рание луча и в результате на экране
получается фигура, подобная той,
которая изображена на рис. 98.
Частота /2 должна быть боль-
ше Д. Отношение частот равно
числу светящихся точек.
Метод непосредственного срав-
нения частот неудобен тем, что при
отношении частот более 10—20,
даже при применении
развертки отсчет становится затруднительным.
В этом отношении известные пре-
круговой
Рис. 98. Осциллограм-
ма, полученная при
измерении частоты
с помощью круговой
развертки.
имущества имеет метод с использо-
ванием интерполяционного генера-
тора.
В схеме (рис. 99) используется об-
разцовый генератор низкой частоты (/t)
и интерполяционный генератор с гра-
дуированной шкалой (/о). На верти-
кальные пластины осциллографа по-
дается сумма напряжений измеряемой
высокой частоты (/2) и частоты интер-
поляционного генератора. К горизон-
тальным пластинам подводится напря-
жение низкой частоты.
Огибающая вертикально отклоняю-
щего напряжения пульсирует с ча-
стотой /2—/0. Изменением /0 можно достичь соотношения
и/1 = /2—/о-
170 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Здесь п — сумма пульсаций огибающей при прямом и обрат-
ном ходе.
В результате взаимодействия вертикально и горизон-
тально отклоняющих напряжений на экране образуется
фигура, представленная на рис. 100.
Метод интерполяции следует применять в том случае,
если предварительно известна частота и требуется произве-
сти ее точную подгонку. При этом отношение частот может
Рис. 99. Измерение частоты
с помощью интерполяционного
генератора.
/1 —образцовый генератор низкой ча-
стоты, /0 — интерполяционный гене-
ратор,	/а —генератор измеряемой
частоты.
достигать величины порядка
100 и выше.
Для того чтобы показать
преимущества интерполяцион-
ного метода перед обычным
методом сравнения, приведем
небольшой числовой пример.
Пусть требуется установить
точно частоту /2 = 52069 гц.
Для этого можно воспользо-
ваться эталонным генерато-
ром (Д = 1000 гц) и интер-
поляционным генератором
(/0 = 50 н- 100 гц). Предвари-
тельно необходимо примерно установить частоту таким обра-
зом, чтобы абсолютная погрешность не превышала половины
значения Д. Затем по шкале
интерполяционного генера-
тора устанавливается Д =
= 69 гц и производится
подстройка частоты Д до
получения неподвижной кар-
тины на экране осцилло-
графа. Таким образом, с по-
мощью одного эталонного
генератора (1000 гц) и срав-
нительно грубого интерпо-
ляционного генератора (с по-
грешностью порядка 1°/0)
Рис. 100. Осциллограмма, получен-
ная при измерении частоты интер-
поляционным методом.
возможно получить отсчет с точностью до пятого знака.
В несколько измененном виде метод интерполяции при-
меняется при поверке кварцевых калибраторов [5]. Ча-
стота калибратора (или одна из ее гармоник) сравнивается
ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗЫ
171
с частотой образцового генератора, причем частота биений
измеряется с помощью генератора звуковых частот и осцил-
лографа, после чего определяется действительное значение
частоты кварцевого калибратора по формуле
где /„ер — частота образцового генератора; /зв — частота
звукового генератора; п — номер гармоники кварца.
Кроме описанных способов, существует еще несколько,
на которых мы останавливаться не будем вследствие их
малой распространенности. Упомянем только о мостовом
методе измерения частоты [19], при котором возможно
использование осциллографа в качестве указателя равно-
весия.
Измерение фазы
Пусть мы имеем два напряжения одинаковой частоты:
«1 = Umi cos (ш/ -|- cf^),
и2 = Um2 cos (ш/ -|- ср2).
Здесь и ср2 — начальные фазы, соответствующие мо-
менту времени /=0; ш — угловая частота.
Сдвиг по фазе между напряжениями и и2 в этом
случае является постоянной величиной и может быть опре-
делен как
9 = И + 91) — (ш/ + 9г) = 91 ~ 9г-
Для случая напряжений различных частот
9 = (“>i — шг) t + (91 — 9г)>
т. е. не является постоянной величиной, а изменяется линейно
во времени.
В практике измерений преимущественно встречается не-
обходимость измерения фазового сдвига между двумя напря-
жениями одинаковой частоты, например при исследованиях
фильтров, усилителей, трансформаторов и т. д., поэтому
только этот вопрос мы и будем рассматривать в даль-
нейшем.
172 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Если одно из напряжений подать на вертикальные пла-
стины, а второе — на горизонтальные пластины трубки, то
на экране получается изображение в виде эллипса, положе-
ние которого зависит от сдвига фаз и отношения амплитуд
приложенных напряжений.
Сдвиг фаз в этом случае легко определить, найдя точки
пересечения эллипса с горизонтальной или вертикальной
осью.
Если найти точки пересечения с осью абсцисс (рис. 101),
то сдвиг фаз может быть определен как
,	. X
<р = ztarcsin -г-.
Это выражение получаем из (72) подстановкой у/=0. Со-
ответственно может быть получено
? =
± arcsin
D
Рассмотренный метод
не дает возможности непосред-
ственно определить знак фазового сдвига. Погрешность
Рис. 101. Определение
сдвига фаз методом эл-
липса.
измерения довольно велика. Источ-
никами погрешностей являются ко-
нечная ширина луча и наличие гар-
моник в исследуемых напряжениях.
Вследствие этого при увеличении
фазового сдвига до 90° погрешность
измерения значительно возрастает,
достигая 10° и более. При исполь-
зовании усилителей осциллографа
возникает дополнительная погреш-
ность за счет фазовых сдвигов в уси-
лителях.
Некоторое повышение точности
описываемого метода может быть
достигнуто включением в цепь одного из напряжений гра-
дуированного фазовращателя, регулировкой которого осу-
ществляется поворот фазы до тех пор, пока не получится
прямая линия на экране. Искомый фазовый сдвиг опреде-
ляется по шкале фазовращателя.
При исследовании усилителей, помимо фазовращателя,
требуется делитель напряжения. Блок-схема измерения для
этого случая показана на рис. 102.
ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗЫ
173
Делитель напряжения должен обеспечивать достаточное
ослабление без существенных фазовых сдвигов.
Значительное снижение погрешностей достигается введе-
нием в схему рис. 102 некоторых вспомогательных узлов.
Напряжения, фазу между которыми необходимо измерить,
Рис. 102. Измерение сдвига фаз в усилителях.
подаются на входы двух идентичных усилителей-ограни-
чителей. С выхода одного из ограничителей прямоугольные
импульсы подаются на одну из вертикальных пластин
трубки, а к другой подключается второй ограничитель.
К горизонтальным пластинам
подводится напряжение раз-
вертки.
Если сдвиг фаз отсутствует,
то изображение имеет вид,
показанный на рис. 103, а.
При наличии небольшого
фазового сдвига симметрия изо-
бражения нарушается (103,6).
Этот метод позволяет гораздо
точнее отмечать совпадение
Рис. 103. Осциллограммы, по-
лученные в процессе опреде-
ления сдвига фаз.
а) При полном совпадении; б) при
неполном совпадении.
фаз. Погрешность измерения
в основном определяется не идентичностью фазовых характе-
ристик усилителей-ограничителей и составляет примерно 0,5°.
Необходимость градуированного фазовращателя является
некоторым недостатком этих методов. При отсутствии фазо-
вращателя можно воспользоваться схемой рис. 104.
174 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Напряжение требуемой частоты подается от генератора
усилителя. Фазорасщепитель служит для получения круговой
развертки. Назначение делителя напряжения то же, что и
в схеме рис. 102. При исследовании четырехполюсников с
Рис. 105. Осциллограм-
ма, полученная при
измерении сдвига фаз
с помощью круговой
развертки.
коэффициентом передачи порядка 1 не-
обходимость в делителе напряжения
отпадает.
С выхода детектора импульсы отри-
цательной полярности подаются на
сетку электронно-лучевой трубки,
смещение которой выбрано таким, что
при наличии импульса луч запирается.
При этом на экране трубки возникает
изображение полуокружности, поло-
жение которой определяется фазовым
сдвигом. В зависимости от положения
переключателя П на экране могут быть
получены два изображения полуокруж-
ности, причем угловой сдвиг между ними в этом случае
равен разности фаз (рис. 105).
ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗЫ
175
Рис. 106. Измерение сдвига фаз с по-
мощью электронного переключателя.
Этот метод дает возможность измерять сдвиг фаз в ши-
роком диапазоне с погрешностью порядка 2°. Для увели-
чения точности измерения нужно перед фазорасщепителем
включить умножитель частоты. Тогда погрешность измерения
уменьшится во столько раз, во сколько увеличится частота
круговой развертки, так как если раньше один оборот со-
360°
ставлял 360°, то теперь будет составлять —— , где k—отно-
шение частот.
На модулятор трубки в этом случае следует подавать
короткие импульсы, соответствующие, например, началу пе-
риода, причем их длительность должна быть меньше периода
частоты круговой раз-
вертки. Эти импульсы мо-
гут быть получены путем
ограничения и последую-
щего дифференцирова-
ния выходного напряже-
ния исследуемого усили-
теля.
Описанные выше ме-
тоды позволяют произ-
водить измерение фазо-
вых сдвигов с помощью
обычных осциллографов.
Если же имеется двухлу-
чевой осциллограф или
осциллограф с электронным переключателем и не требуется
большая точность, то можно рекомендовать следующий до-
статочно простой способ измерения. Напряжения, между
которыми существует фазовый сдвиг, подлежащий измере-
нию, подаются на вертикально отклоняющую систему осцил-
лографа, вследствие чего образуется картина, показанная
на рис. 106.
Сдвиг фаз между исследуемыми напряжениями
9 =
— • 360°.
ас
Погрешность измерения для данного метода может со-
ставлять 5°.
176 ГЛ. VT. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Исследование характеристик ламп
и полупроводниковых приборов
Характеристики электронных, ионных и полупроводни-
ковых приборов играют важную роль при расчете и выборе
режимов эксплуатации этих нелинейных элементов. Вместе
с тем часто ощущается недостаток этих характеристик,
в особенности когда лампа или полупроводниковый элемент
должны быть поставлены не в типовый режим. Объясняется
это тем, что снятие характеристик представляет собой хотя
и несложную, но кропотливую и длительную работу.
Вопрос этот мог бы получить свое полное решение пу-
тем использования осциллографических методов снятия и ис-
следования характеристик, которые, к сожалению, в на-
стоящее время еще не распространены в достаточной
степени.
Осциллографические методы исследования характеристик,
помимо существенного ускорения, наглядности и удобства
регистрации отличаются еще рядом важных возможностей,
не свойственных другим методам. Так, например, осцилло-
графические методы позволяют получить анодные характе-
ристики ламп, простирающиеся за область допустимой мощ-
ности рассеяния благодаря быстроте процесса снятия харак-
теристик; исследования импульсных режимов ламп, при
которых пиковые мощности превосходят среднюю в тысячи
раз, оказались возможными только благодаря осциллографу.
Эти методы оказались незаменимыми при снятии динамиче-
ских характеристик ионных приборов. Как известно, подоб-
ные характеристики значительно точнее статических отра-
жают поведение ламп при эксплуатации, поскольку падение
напряжения на таком элементе определяется не только мгно-
венным значением тока, но и скоростью изменения тока.
Для получения характеристик нелинейных элементов мо-
гут быть использованы обычные электронно-лучевые осцил-
лографы, укомплектованные некоторыми дополнительными
приспособлениями. В ряде случаев, однако, когда объем
работ по исследованию ламп и полупроводниковых приборов
значителен, целесообразно использовать специально приспо-
собленные для этого приборы с электронно-лучевыми труб-
ками, отличающиеся большой универсальностью и удобством
в работе (например, Tektronix тип 570).
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАМП
177
Рассмотрим принципы получения характеристик нелиней-
ных элементов на экране электронно-лучевых трубок.
На рис. 107 представлена блок-схема устройства, позво-
ляющего получить статическую анодную характеристику
триода.
На вход X осциллографа подается пульсирующее анод-
ное напряжение, получаемое, например, в результате вы-
прямления синусоидального
напряжения без фильтрации.
Высота импульса соответ-
ствует требуемому макси-
мальному значению Еа. На
вход Y подается напряже-
ние, снимаемое с сопротив-
ления /?!, пропорциональное
анодному току триода. Ве-
личину сопротивления
следует выбрать минимально
Рис. 107. Снятие статической ха-
рактеристики триода.
1 — исследуемая лампа, 2— осциллограф.
возможной (учитывая чувствительность осциллографа). Это
позволит исключить влияние паразитных емкостей источни-
ков питания и приблизить режим испытуемой лампы к ста-
тическому.
Выбрав необходимое усиление в каналах X и Y, можно
получить на экране анодную характеристику триода для
определенного потенциала управляющей сетки, устанавли-
ваемого потенциометром /?2.
Кроме характеристики, необходимо получить изображе-
ние координатных осей. При правильном размещении осей
можно пользоваться характеристиками не только для сравни-
тельных оценок, но и для количественных определений.
В осциллографе с усилителями переменного напряжения,
для нанесения координатных осей применяются электронные
переключатели. Применив различную частоту для напряже-
ния, питающего исследуемый нелинейный элемент, и пере-
ключений в каналах X и Y, можно получить удобную для
наблюдения характеристику с координатными осями [24].
Значительное упрощение получается при наличии в ка-
налах X и Y усилителей постоянного тока. В этом случае
надобность в сложных электронных переключателях отпа-
дает, так как прохождение постоянных составляющих
исследуемых напряжений, а следовательно, и правильное
12 Зак. 3670. И. М. Вишенчук. Е. П. Соголовский Б. И. Шведки й
178 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
расположение координатных осей обеспечивается усилите-
лями постоянного тока.
Из рассмотрения принципа действия схемы вытекает одно
из важнейших требований к усилителям X и Y каналов,
а именно — идентичность фазовых характеристик. Наличие
фазовых сдвигов между каналами приводит к расщеплению
характеристики, получаемой на экране трубки. Следует
также иметь в виду, что отсутствие фазового сдвига должно
сохраниться при разных уровнях усиления в каналах, по-
скольку напряжение, снимаемое с сопротивления (канал К),
как правило, значительно меньше анодного напряжения
лампы (канал X).
На практике не представляет больших затруднений по-
строить усилители с одинаковыми фазовыми сдвигами, пред-
назначенные для получения характеристик ламп, в связи
с тем, что работа происходит на низкой частоте — до не-
скольких сотен герц (когда стремятся устранить мигание
изображения).
С помощью фотоприставки можно получить осцилло-
граммы характеристик вместе с координатными осями.
Для получения на осциллографе семейства анодных ха-
рактеристик следует произвести несколько последовательных
экспозиций при разных значениях сеточного напряжения.
Такой способ получения семейства характеристик не может
быть рекомендован в тех случаях, когда требуется быстрое
получение осциллограмм.
Известны многочисленные способы одновременного получе-
ния семейства характеристик на экране осциллографа [23, 24J.
Рис. 108 служит для иллюстрации одного из этих методов,
который заключается в следующем.
В течение положительного полупериода напряжения Ul
кенотрон Л2 открыт и на анод испытуемой лампы JIt по-
дано напряжение. На управляющей сетке Л1 напряжение
постоянно, и луч вычерчивает на экране одну характе-
ристику. Во время отрицательного полупериода напря-
жения Ut происходит заряд конденсаторе С\ от источ-
ника Uz через пентод Л4, отпираемый в этот полупериод.
Напряжение на конденсаторе СР а следовательно, и смеще-
ние в цепи управляющей сетки Л1 возрастает на вели-
чину, определяемую параметрами цепи заряда. При следую-
щем положительном полупериоде вычерчивается вторая
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАМП
17»
анодная характеристика лампы, соответствующая новому зна-
чению смещения и т. д. Ступенчатое увеличение напряжения
на конденсаторе С\ продолжается до определенной вели-
чины— напряжения зажигания тиратрона Ла, которое выби-
рается с помощью потенциометра R3. Далее происходит
Рис. 108. Снятие семейства статических характеристик.
— испытуемая лампа.
быстрый разряд конденсатора Ct (приходящийся на отри-
цательный полупериод U^, и процесс вычерчивания семей-
ства характеристик повторяется. Компенсация исходного
напряжения на конденсаторе С1г соответствующего напря-
жению погасания тиратрона Л3, производится с помощью
источника Uk— регулировкой R2. Сопротивление R± играет
роль утечки сетки JZf, назначение остальных сопротивлений
ясно из схем. Отметим лишь, что сопротивление R3 должно
быть малым с тем, чтобы исключить влияние паразитных
емкостей цепей питания и приблизить режим исследуемой
лампы к статическому.
12*
180 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Описанная схема пригодна в принципе для исследования
импульсных характеристик. При этом, однако, в качестве
источника питания испытуемой лампы применяется импульсное
напряжение, а не синусоидальное.
Большое удобство в эксплуатации представляют схемы
для снятия семейства характеристик в сочетании с электрон-
Рис. 109. Снятие характеристики
полупроводникового триода
Ik~ f(Uk) при Z, = const.
1 — исследуемый триод.
щенная схема для снятия
ными переключателями. Это
дает возможность одновре-
менно наблюдать на экране
два семейства характери-
стик, что необходимо, на-
пример, при подборе ламп
с идентичными параме-
трами.
При снятии характе-
ристик полупроводниковых
триодов имеют место особен-
ности, обусловливающие не-
которые дополнительныетре-
бования к аппаратуре. На
рис. 109 приведена упро-
зависимости /ft= при
/д = const.
Здесь рассмотрен случай, когда напряжение, пропорцио-
нальное току коллектора 1к, и напряжение Uk имеют общую
точку, которую можно заземлить. Такая схема позволяет
применить обычный осциллограф с несимметричными вхо-
дами. Следует, однако, иметь в виду, что в этом, сравни-
тельно простом для исследования случае могут иметь место
искажения осциллограммы. Так, паразитные емкости — СП1,
шунтирующая сопротивление Rv и СПг (емкость между ба-
тареями питания и корпусом), включенная между коллекто-
ром и управляющим электродом, — могут иногда вызывать
значительный сдвиг фазы между напряжениями, подведен-
ными к осциллографу. На экране осциллографа можно уви-
деть в этом случае характерное петлеобразное искажение
кривой. Принятие мер к снижению паразитных емкостей и
уменьшение частоты переменного тока приводят к уменьше-
нию искажений подобного рода.
При исследовании характеристик триода Ik= и
£/*==/(/э) осциллографируемые напряжения не имеют общей
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАМП
181
точки. Вследствие этого здесь необходимы электронные пе-
реключатели с симметричным входом, включаемые перед
Рис. 111 Осциллограмма семейства
характеристик полупроводникового
триода.
Рис. ПО. Снятие семейства характеристик полупроводникового три-
ода. 1к = / (/э) при U3 = const.
/ — исследуемый триод, 2 — осциллограф, 3 — электронный переключатель с симме-
тричными входами, 4 — генератор пилообразного напряжения, 5 —генератор мар-
керных импульсов.
осциллографом с обычным несимметричным входом (рис. 110)
или специальные осциллографы с симметричным входом и
усилителями постоянного
тока в каналах X и V.
На рис. 110 представ-
лена блок-схема устрой-
ства, предназначенного
для снятия семейства
характеристик /А.= /(/э)
при const. Метод
получения семейства ха-
рактеристик, применен-
ный в данной схеме,
отличен от ранее описан-
ного и заключается в сле-
дующем. Максимальный
размах смещений U3, не-
обходимый для построе-
ния семейства характе-
ристик, подается в цепь эмиттера в виде пилообразного
напряжения, вырабатываемого генератором 4. Таким обра-
зом, по мере роста напряжения смещения (7Э пятно на экране
13 Зак. 3670. и. М. Вншенчук. Е. П. Соголовский. Б. И. Швецкий
182 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
трубки перемещается по нагрузочным прямым от одной
характеристики к другой. Наклон линий перемещения пятна
определяется величиной сопротивления (в данном случае /?2)
и, как правило, невелик. Полностью линии перемещения
пятна не видны на экране в связи с тем, что трубка за-
перта. Луч попадает на экран, оставляя светящиеся точки
только в определенные моменты благодаря импульсам под-
светки, получаемым в генераторе маркерных импульсов 5,
который синхронизирован с генератором пилообразного на-
пряжения. За один период пилообразного напряжения гене-
рируется 5-4—10 маркерных импульсов (по числу характе-
ристик в семействе). Поскольку частота пилообразного на-
пряжения больше частоты сетевого напряжения примерно
в 100 раз, то количество точек, получаемых на экране,
оказывается достаточным, чтобы создать впечатление непре-
рывной осциллограммы семейства характеристик. На рис. 111
показано образование осциллограммы семейства характе-
ристик.
Исследование характеристик усилителей
В настоящем разделе рассмотрены методы исследования
частотной и переходной характеристик усилителя. Иссле-
дование фазовой характеристики см. в разделе «Измерение
фазы».
Одним из наиболее важных параметров усилителя яв-
ляется форма его частотной характеристики, т. е. изменение
коэффициента усиления в зависимости от частоты.
Снятие частотной характеристики по точкам произво-
дится следующим способом. На вход усилителя подают
напряжения различных частот и наблюдают их амплитуду
на вьг еде усилителя с помощью электронно-лучевого
осциллографа. Если амплитуда напряжения на входе ис-
следуемого усилителя поддерживается неизменной (контро-
лировать ее можно также с помощью осциллографа), то
величина выходного напряжения будет соответствовать коэф-
фициенту усиления усилителя.
Осциллограф, используемый для таких целей, должен
иметь равномерную частотную характеристику во всем ис-
следуемом диапазоне. Если напряжение на выходе усилителя
достаточно велико, его можно подать непосредственно на
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УСИЛИТЕЛЕЙ
183
пластины трубки и, таким образом, устранить погрешность,
вызванную неравномерностью частотной характеристики осцил-
лографа.
Помимо описанного метода, с помощью осциллографа
можно осуществить обзор узкого участка частотного спектра
таким образом, что на экране будет получено изображение
частотной характеристики в
ственное наблюдение формы
частотной характеристики
во многих случаях очень
удобно, например, при ис-
следованиях и настройке
усилителей промежуточной
частоты.
Блок-схема для визуаль-
ного наблюдения частотной
характеристики представ-
лена на рис. 112.
На вход исследуемого
усилителя подается напря-
жение от генератора, ча-
этом участке. Такое непосред-
Рис. 112. Снятие частотной харак-
теристики усилителя.
стота которого должна изменяться в пределах, соответствую-
щих резонансной кривой усилителя. Модулирующее напря-
жение (чаще всего пилообразное) используется одновременно
для развертки луча в горизонтальном направлении.
Таким образом, перемещение луча по горизонтали связано
функциональной зависимостью с частотой напряжения, пода-
ваемого на вход усилителя. А так как выход усилителя
соединен с вертикальными пластинами, следовательно, оги-
бающая полученного изображения представляет относительную
величину выходного напряжения как функцию частоты. При
этом подразумевается постоянство амплитуды напряжения
генератора во всем диапазоне изменения частоты.
На рис. 113 приведена примерная картина, получаемая
на экране осциллографа.
Если требуется получить только огибающую (без несу-
щей частоты), следует на выходе усилителя включить де-
тектор.
Резонансный волномер, изображенный на рис. 112, пред-
назначен для калибровки шкалы частот. При совпадении
частот генератора и волномера выходное напряжение
13*
184 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
несколько уменьшается вследствие поглощения энергии волно-
мером и на огибающей образуется провал (см. рис. 113).
Другой метод калибровки шкалы частот заключается
в следующем: часть выходного напряжения усилителя подается
Рис. 113. Осциллограмма частот-
ной характеристики усилителя.
на смеситель, к которому
также подводится напряже-
ние от гетеродинного волно-
мера (рис. 114).
На выходе смесителя
включен низкочастотный
фильтр. При равенстве час-
тот на выходе фильтра
каждый раз возникает им-
пульс, длительность кото-
рого равна времени, в те-
чение которого частота
генератора изменяется на
величину, равную удвоенной
ширине полосы фильтра.
Используя этот импульс для
подсветки экрана трубки,
можно получить на огибаю-
которой зависит от частоты
—частота резонансного волномера.
щей яркую метку, положение
волномера.
Обычно подобные калибровочные устройства конструк-
тивно объединяются с генератором.
Рис. 114. Снятие частотной характеристики
с помощью гетеродинного волномера.
Изменение частоты генератора в заданных пределах мо-
жет осуществляться несколькими способами. Один из вари-
антов заключается в том, что обычный генератор снабжается
вращающимся конденсатором, приводимым в движение электро-
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УСИЛИТЕЛЕЙ
185
мотором. Ось конденсатора связана с источником напряжения
развертки.
Наиболее часто употребляется другой способ, основан-
ный на использовании реактивной лампы. Напряжение, управ-
ляющее реактивной лампой, в большинстве случаев имеет
пилообразную форму. Пиковое значение этого напряжения
определяет диапазон изменения частоты.
Частота управляющего напряжения обычно составляет
несколько десятков герц.
При использовании для развертки напряжения треугольной
формы, а в качестве управляющего — пилообразного напряже-
ния удвоенной частоты, за время одного периода развертки
получается два изображения резонансной кривой (при прямом
и обратном ходе). По полученному таким способом изобра-
жению очень удобно оценивать степень несимметрии резо-
нансной кривой.
При полной симметрии оба изображения должны со-
вместиться.
Метод одновременного обзора частотной характеристики
может быть применен и для исследования широкополосных
усилителей. Но при этом возникают затруднения, связанные
с необходимостью изменять частоту генератора в широких
пределах, вследствие чего приходится вводить значительные
усложнения в схему, и в результате прибор получается весьма
громоздким (например, ИЧХ-1).
Однако во многих случаях достаточно произвести кон-
троль лишь нескольких точек частотной характеристики,
чтобы составить представление о ее качестве.
В [14] описан прибор, позволяющий наблюдать на экране
осциллографа частотную характеристику видеоусилителя,
снятую в восьми точках.
Упрощенная блок-схема этого прибора показана на
рис. 115. Он состоит из нескольких генераторов фиксирован-
ной частоты (Л,/2> •••> /п)> число которых равно количеству
проверяемых точек. Частоты подбираются так, чтобы последо-
вательно пройти всю характеристику усилителя. Каждый
генератор работает в течение небольшого промежутка вре-
мени, так что генерируемые колебания имеют форму импульса.
Управление генератором производится с помощью одного
из модуляторов (Afj, М2, .... Л4П). Запуск первого моду-
лятора осуществляется задающим генератором. Первый
14 Зак. 3670. И. М. Вишенчук, Е. П. Соголовский, Б. И. Швецкий
186 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
модулятор запускает «свой» генератор и соседний модулятор
и т. д., так что на выходе получаются непрерывно следующие
импульсы с различной частотой заполнения.
Рис. 115. Снятие частотной характеристики широкополосного
усилителя импульсным методом.
М,, Л15. .... Л'п — модуляторы.	/„./п — генераторы.
После того как сработает последний генератор, весь
процесс начинается сначала. Для этого временной интервал
между запускающими импульсами задающего генератора
должен быть несколько
больше времени сраба-
тывания всех генерато-
ров. От задающего ге-
нератора подаются им-
пульсы, синхронизирую-
щие развертку осцилло-
графа.
В результате на экра-
не осциллографа,
ключенного
исследуемого
наблюдается
время как на
Рис. 116. Осциллограмма, полученная
при снятии частотной характеристики
импульсным методом.
й) напряжение на выходе усилителя, б\ на-
пряжение на входе усилителя.
ние, подобное рис.
лителя сигнал имеет
По соотношению
сигнала на выходе
завал частотной характеристики.
под-
к выходу
усилителя,
изображе-
входе уси-
116,а, в то
вид, показанный на рис. 116,6.
максимальной и минимальной амплитуд
усилителя легко может быть определен
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УСИЛИТЕЛЕЙ
187
Переходной характеристикой усилителя называется сигнал,
наблюдаемый на выходе при подаче на вход ступенчатой
функции. Отсюда вытекает способ получения переходной
характеристики. На вход усилителя с помощью ключа по-
дается постоянное напряжение и одновременно этим же
напряжением запускается ждущая развертка осциллографа.
Полученное изображение фотографируется.
Если время нарастания переходной характеристики мало,
приходится увеличивать скорость развертки, и это может
вызвать затруднения при
фотографировании. В этом
случае для исследования пе-
реходной характеристики
применяют колебания пря-
моугольной формы, что по-
зволяет, синхронизировав
частоту развертки, полу-
чить устойчивое изображе-
ние в течение длительного
времени.
Наблюдение времени на-
растания и характера вы-
броса удобнее производить,
если частота прямоуголь-
ного напряжения высока, но
она не должна быть выше
некоторой величины, опре-
деляемой из условия, чтобы
период колебаний был раз
тания.
Для наблюдения спада необходимо иметь малую частоту
развертки и соответственно низкую частоту прямоугольного
напряжения.
Осциллограмма переходной характеристики позволяет
произвести все необходимы г измерения. Методика подоб-
ных измерений описана в разделе «Исследование им-
пульсов».
Знать переходную характеристику во многих случаях
существенно. С помощью переходной характеристики
можно определять искажения, возникающие при передаче
сигнала.
и
Рис. 117. К определению иска-
жений прямоугольного импульса
с помощью переходной характе-
ристики.
в 10 больше времени нарас-
14*
188 гл. vi. применение электронно-лучевого осциллографа
Например, искажения прямоугольного импульса опреде-
ляются вычитанием двух переходных характеристик, сдви-
нутых на время, равное длительности импульса.
На рис. 117 показаны искажения прямоугольного им-
пульса, амплитуда которого равна Ut, а длительность — tu.
Измерение глубины модуляции
Определение глубины модуляции имеет большое значение
для повышения экономичности в каналах радиотелефонии,
а также для снижения искажений, возникающих при моду-
ляции.
Осциллографические методы определения коэффициента
модуляции благодаря своей наглядности и безынерционности
Рис. 118. Осциллограмма ампли-
тудио-модулированных колебаний.
Вв и Вп — амплитуда верхней и ннжпей
полуволны модулирующего напряжения.
имеют существенные пре-
имущества перед модуло-
метрами, включающими де-
тектирующие узлы и усред-
няющие указывающие при-
боры. В особенности эти
преимущества сказываются
при асимметричной модули-
рующей кривой.
Рассмотрим несколько
примеров типовых исследо-
ваний в схемах с амплитуд-
ной и частотно-фазовой мо-
дуляциями.
Если в распоряжении
оператора имеется, помимо
модулированного напряже-
ния, также и модулирующее, то последнее используется для
синхронизации развертки осциллографа. В этом случае мо-
дулированное напряжение наблюдается на экране осцилло-
графа в наиболее «натуральном» и привычном виде (рис. 118).
Определение коэффициента модуляции с помощью изо-
бражения, представленного на рис. 118, вполне очевидно.
Так, например, коэффициент модуляции вверх
-/Яв=	• Ю0%,
ИЗМЕРЕНИЕ ГЛУ6ИНЫ МОДУЛЯЦИИ
189
где До — амплитуда напряжения несущей при отсутствии
модуляции; Вв — максимальное превышение модулированного
напряжения над значением Ао.
Применение этого метода ограничено вследствие необ-
ходимости иметь периодическое модулирующее напряжение
(для получения неподвижного изображения).
При эксплуатации линии радиотелефонной связи моду-
лирующее напряжение (музыка, речь), как правило, неперио-
дическое. Для модуляционных исследований проще всего
воспользоваться методом синхронной развертки. Амплитудно-
модулированные колебания подаются на вертикально-откло-
няющие пластины трубки, а модулирующее напряжение —
на горизонтально-отклоняющие.
а)
Рис. 119. Осциллограммы амплитудно-модулированпых колебаний.
а) т < 100о/о; б) m=100ol<>; в) т > lOOVo! г) сдвиг фаз между модулирующим и
огибающим напряжениями; д) нелинейность модуляционной характеристики.
При отсутствии сдвига фаз (рис. 119, а) между огибаю-
щей модулированного . напряжения и модулирующим напря-
жением на экране осциллографа будет получена трапеция
с резко очерченными прямыми линиями.
Если модулирующее напряжение будет сдвинуто по фазе
(например, в модуляционном устройстве), то края трапеции
превратятся из прямых в эллипсы. Наличие амплитудных
искажений модулированного напряжения в тракте выразится
в искривлении краев трапеции.
Вычисление коэффициента модуляции при использовании
метода трапеции не требует пояснений.
Исследование модулированного напряжения в случае,
когда оператор не располагает модулирующим напряжением,
может быть проведено по методу эллиптической развертки.
Модулированное напряжение U подается на RC фазо-
сдвигающей цепи и отклоняющие системы осциллографа. При
отсутствии модуляции на экране осциллографа получится
190 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Рис. 120. К исследованию
модулированного напряже-
ния методом эллиптической
развертки.
Об— амплитуда немо Аудированно-
го напряжения, аб и ба — ампли-
туды модулирующего напряжения.
эллипс, проходящий через точку б (рис. 120). Модули-
рованное напряжение будет представлено в виде широ-
кой ленты эллипсоидальной формы. Вычисление коэффици-
ента модуляции вниз производится
по формуле
100%.
С помощью осциллографа лег-
ко обнаружить паразитную фазо-
вую модуляцию, появляющуюся
иногда в передатчиках с ампли-
тудной модуляцией. Для этого
к одной паре пластин подводит-
ся модулированное напряжение,
к другой — напряжение несущей
частоты. Дальнейшие операции
проводятся в такой последова-
тельности.
Вначале выключают модуля-
цию и, если необходимо, регу-
лируют фазу вспомогательного напряжения так, чтобы
получить на экране прямую (рис. 121, о). При включенной
модуляции получим изображение, подобное рис. 121,6, если
паразитная фазовая мо-
дуляция отсутствует. Это
семейство прямых, пере-
секающихся в однойточ-
ке О (поскольку отсут-
ствует сдвиг фаз между
вспомогательным и моду-
лированным напряже-
нием), причем граничные
прямые а — а' и б—б'
соответствуют минималь-
ному и максимальному
значению модулирован-
ного напряжения. Нали-
Рис. 121. Осциллограммы, полученные
при исследовании амплитудного и фа-
зово-модулированных колебаний.
а) модуляция отсутствует; б) неискаженная
амплитудная модуляция; в) амплитудная и
фазовая модуляция при малой девиации
фазы; г) амплитудная и фазовая модуляция
при большой девиации фазы.
чие паразитной фазовой модуляции приводит к тому, что
оба изображения не переходят одновременно нулевого значе-
ния (нет пересечения в одной точке) и характерно появление
ИЗМЕРЕНИЕ ГЛУБИНЫ МОДУЛЯЦИИ
191
изображения, подобного приведенному на рис. 121, в. Де-
виация фазы в один период и более вызовет появление
на экране изображения в виде сплошного прямоугольника
(рис. 121, г).
Осциллографические методы успешно применяются при
исследованиях частотно- и фазово-модулированных напряже-
ний. При модуляции по синусоидальному закону (например,
при наладке радиопередатчиков) с частотой й, можно полу-
чить одно и то же выражение для мгновенного значения,
модулированного по частоте и фазе напряжения
а = Ат sin (ы0Г 3 sin Qt),
где ы0—круговая частота немодулированного напряжения;
р — индекс модуляции. При фазовой модуляции ^=Д0—
амплитуда отклонения фазы. При частотной модуляции ам-
плитуда отклонения частоты Ди> также определяется индек-
сом модуляции: Д(о=3--.
а)
Рис. 122. Определение индекса модуляции (3).
а) блок-схема; б) осциллограмма.
Таким образом, определение индекса модуляции является
основным в исследованиях частотно- и фазово-модулирован-
ных напряжений.
Один из методов определения -i представлен на блок-
схеме (рис. 122).
192 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
На одну пару отклоняющих пластин подается частотно-
модулированное (ЧМ) или фазово-модулированное (ФЛ4)
напряжение их
их = Um, sin (<!)(/ -|- р sin 2/).
На вторую пару пластин подается напряжение от гене-
ратора постоянной частоты
и2 = Sin to0t.
Отсутствие начального сдвига фаз между напряжением и2
и немодулированным напряжением их достигается с помощью
фазовращателя. При этом на экране должна быть получена
прямая, проходящая через точки А и Б (рис. 122, б). При
Рис. 123. Определение индекса модуляции по методу
В. Н. Сосунова.
включении модуляции прямая АБ превращается в светящуюся
площадку, очерченную эллипсом соответственно максималь-
ному фазовому сдвигу [3. Определение величины р проводится
известным методом (раздел «Измерение фазы») по формуле
о • ДЕ
₽=агс8Шжч-
При наличии паразитной амплитудной модуляции будет
наблюдаться пульсирование эллипса по длине, выходящее
за пределы прямоугольника АВБГ, что, однако, не скажется
на изменении отрезка ДЕ.
При значениях 3 > светится почти вся площадь пря-
моугольника, так что возможность применения данного ме-
тода исключается. В этих случаях можно применить метод
В. Н. Сосунова [19], позволяющий непосредственно опреде*
ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСОВ
193
лить амплитуду отклонения частоты Д/. Сущность этого
метода состоит в следующем. Модулированное напряжение
с частотой /j и напряжение от генератора постоянной час-
тоты /г подаются на смеситель, на выходе которого выде-
ляется напряжение разностной частоты /3 = Fx-|- Д/sin Qt,
подводящееся к одной паре отклоняющих пластин осцил-
лографа. График изменения частоты /3 показан на рис. 123, б.
На вторую пару пластин подается напряжение от вспомо-
гательного генератора. В экстремальных точках F' и F"
изменение частоты происходит наименее быстро. Таким об-
разом, при изменении частоты вспомогательного генератора
удается отметить моменты, когда частота генератора F равна
частоте F' или F", так как при этом на экране получается
почти неподвижный эллипс, более яркий, чем другие. Отме-
тив по шкале генератора частоту F' и F", определяем
амплитуду отклонения частоты по формуле
Исследование импульсов
В связи с развитием импульсной техники очень важное
значение приобретают измерения параметров прямоугольных
импульсов. Наиболее существенными характеристиками им-
пульса являются его амплитуда и длительность. Но так
как во многих случаях форма импульсов отличается от
идеально прямоугольной, важное значение приобретают и
некоторые другие параметры, которые также нужно измерять.
Такими параметрами являются время нарастания, время спада,
амплитуда верхнего и нижнего выброса. Все эти измерения
наиболее просто и удобно производятся с помощью элек-
тронного осциллографа. Очевидно, что усилитель осцил-
лографа, используемого для исследований импульсов, не
должен вносить добавочных искажений. В частности, время
нарастания усилителя должно быть в несколько раз меньше
времени нарастания импульса с самым крутым фронтом.
Время нарастания можно приближенно определить по
формуле [26]:
.	0,35
t = —мксек,
У
где Д/—полоса пропускания усилителя, определенная нЛ
уровне Здб(мггц),
194 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Способ измерения амплитуды импульса описан в разделе
«Измерение напряжений» и поэтому здесь рассматриваться
не будет.
Измерение длительности импульса наиболее просто мо-
жет быть произведено непосредственно по изображению на
экране трубки (рис. 124).
Рис. 124. К определению параметров импульсов.
Для этого развертка осциллографа должна быть линей-
ной и ее скорость известной.
Длительность импульса определяется между точками,
лежащими на уровне 0,9 высоты импульса.
В случае, если период импульсов (Г) известен, длитель-
ность может быть определена по формуле
t ~—Т
b ’
где а — ширина импульса, измеренная на экране трубки;
b — длина периода.
В этом случае определения масштаба развертки не тре-
буется. Однако погрешность измерешя довольно велика и
растет с увеличением скважности (скважностью называется
отношение периода Т к длительности импульса f). Поэтому
этот метод следует приденять для малых скважностей ( < 10).
Для больших скважностей измерение длительности импульса
требует наличия ждущей развертки и использования отметок
времени. Запуск развертки производится самим импульсом.
Если длительность импульса соизмерима с временем
срабатывания ждущей развертки, необходимо применить
линию задержки, через которую импульс подается на вход
вертикального усилителя.
Одновременно на экран трубки подается серия фикси-
рованных меток, временные интервалы между которыми точно
ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСОВ
195
известны. Чаще всего метки времени образуют подачей кали-
брационных импульсов на управляющую сетку трубки.
Более точно длительность может быть определена при
помощи круговой развертки. Импульс подается на радиально
отклоняющий электрод трубки через дифференцирующую
цепочку. Частота круговой развертки подбирается такой,
чтобы период развертки совпал с длительностью импульса.
Тогда на экране будет получено изображе-
ние, приведенное на рис. 125.
Длительность импульса в этом случае
Рис. 125. Осцил-
лограмма, полу-
ченная при
определении
длительности
импульса.
отсчет станет
Рис. 126. Осцил-
лограмма, полу-
ченная при
определении ча-
стоты следова-
ния импульсов.
где /р—частота развертки.
Этот способ применим только для им-
пульсов, скважность которых выражается
целым числом. Если это условие не выпол-
няется, на экране будет наблюдаться не-
сколько дифференцированных импульсов и
затруднительным.
Изображение, аналогичное рис. 125, получается также
при периоде развертки в целое число раз меньшем длитель-
ности импульса. Поэтому перед измерением нужно устано-
вить частоту развертки так, чтобы ее пе-
риод был заведомо больше длительности
импульса и затем постепенно увеличивать
частоту.
Аналогичным методом определяется ча-
стота следования импульсов. При совпаде-
нии частоты следования с частотой раз-
вертки на экране будет наблюдаться изо-
бражение, подобное рис. 126.
Кроме измерения длительности импульса
и периода, осциллограмма рис. 124 позволяет
непосредственно измерить время нарастания
и время спада импульса.
Под временем нарастания и временем спада импульса
понимают время, в течение которого происходит измене-
ние амплитуды от 0,1 до 0,9 максимального значения. На
рис. 124 показано время спада tc. Время нарастания обычно
196 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
обозначают /„ . Сумма А, и /0 может быть определена из
следующего выражения:
tn -|- tu = ^0,1-Л),9-
Здесь t0,i и /0,9— длительности импульса, измеренные на
Уровне 0,11Умако И 0,9(7макс.
Если время нарастания примерно равно времени спада, то
_ ^0,1	^0,9
Гц — Го - g .
В случаях, когда t„ существенно отличается от tc, ука-
занный метод следует дополнить определением соотноше-
ния величин t„ и tc- Для этого импульс подают на диффе-
ренцирующую цепочку и определяют ширину положитель-
ного и отрицательного импульсов на выходе дифференцирую-
щей цепочки. Ширина полученных импульсов, как известно,
пропорциональна крутизне фронтов основного импульса,
т. е. пропорциональна и t0.
Второй способ измерения длительности фронта заклю-
чается в том, что исследуемый импульс подается на верти-
кально отклоняющие пластины трубки, а к горизонтальным
пластинам подводится синусоидальное напряжение известной
частоты. Отрегулировав частоту так, чтобы получить непо-
движное изображение, определяют количество периодов
синусоиды на отрезке от 0,1 до 0,9 вертикального откло-
нения. Длительность фронта при этом
t<f)= kj,
где k — число периодов; f—частота синусоидального на-
пряжения.
Так как на экране одновременно наблюдаются передний
и задний фронты импульса, то для облегчения измерения
следует применить гашение луча на время, соответствующее
тому фронту, длительностью которого мы не интересуемся.
Снятие кривой намагничивания
Свойства магнитных материалов определяются достаточно
полно из кривых намагничивания В = Эти кривые можно
получить на экране электронно-лучевой трубки, напри-
мер, с помощью схемы рис. 127.
Снятие кривой намагничивания
197
Выполнив исследуемый образец в виде тороида, на
котором помещаются две обмотки с числом витков и
И72, включаем последние согласно рис. 127. Напряжения
Рис. 127. Снятие кривой намагничивания.
/ — исследуемый образец.
Ur и Uc подаются на входы каналов вертикального и го-
ризонтального отклонения осциллографа, что вызывает появ-
ление на экране трубки характеристики В — f(H) (рис. 128).
Рис. 128. Осциллограмма кривой намагничивания
Пропорциональность напряжений Ur и Uc величинам Н
и В вытекает из следующих соотношений:
 г г А117|	Г*/ , ,	, , fl г ,	/ТЛ\
иг	; иг= vPi ’ T,tl U j нт • (74)
Далее, выбрав величины R и С так, что R	,
а также пренебрегая шунтирующими сопротивлениями утечки
198 гл. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
емкости и входа осциллографа, можно считать, что
г5 1 C<JB _	1 f . ,,	IV', S D
Z2 —	Uc~-~C J l2dt> l'c -	B’
Ucm=^Bm.	(75)
Как показывают элементарные расчеты, для получения
допустимых погрешностей отображения величины В, необ-
ходимо при практически приемлемых величинах R, W2 и др.
включать очень большую емкость С (порядка 100 мкф),
отличающуюся к тому же малыми диэлектрическими поте-
рями. Уменьшение емкости приводит к возрастанию ошибки
интегрирования, которая в данном случае при синусоидаль-
ном входном сигнале состоит из абсолютной погрешности
£<•
по величине—| Л(7С|	и фазовой погрешности о (ве-
личина, на которую отличается угол между Ucnl и Е2т
от 90°), определяемой из выражения tg о =	
Для уменьшения погрешности интегрирования и увеличе-
ния полезного сигнала (ис) следует применить интеграторы
с электронными усилителями, схемы которых рассмотрены,
например, в [9], и фазокорректирующими цепями [23] .
При исследовании магнитных свойств материалов произ-
вольной формы и состояния (вплоть до порошкообразного)
широко применяются мостовые методы измерения. При этом
электронный осциллограф используется как указатель равно-
весия [23].
Измерение давления
Электронно-лучевой осциллограф незаменим при измерении
быстро изменяющегося давления. С помощью осциллографа
измеряют, например, изменение давления в цилиндре двигателя
внутреннего сгорания. Датчик может быть применен емкост-
ного типа. Соединение датчика с рабочим объемом, в котором
необходимо измерять давление, производится путем сверле-
ния небольшого отверстия в стенке цилиндра. Датчик вклю-
чается в схему моста, питаемого переменным напряжением
достаточно высокой частоты. Напряжение неравновесия моста
подается на вход осциллографа. Огибающая изображения,
Испытаний фотографических затворов
199
полученного па экране трубки, характеризует изменение
давления во времени. Измерение абсолютной величины дав-
ления возможно при предварительной калибровке датчика.
Контроль шестерен
Существует два основных вида дефектов шестерен:
эксцентриситет и неодинаковость размеров зубьев. Наиболее
удобным способом выявления этих дефектов является способ,
основанный на применении электронно-лучевого осцилло-
графа. Он заключается в том, что изображение профиля
зубьев вращающейся шестерни с помощью оптической системы
проектируется через узкую радиально расположенную щель
на катод фотоэлемента, напряжение с которого через усили-
тель подается на вертикальные пластины осциллографа.
Если частота генератора развертки синхронизирована
со скоростью вращения шестерни, так что в течение периода
перед щелью проходит один зуб, то на экране возникает
изображение профиля зуба. Так как с каждым периодом
развертки появляется изображение нового зуба, то они
будут накладываться друг на друга, и в результате, если
размеры зубьев отличаются или существует эксцентриситет,
изображение по краям будет размыто. По этой размытости
легко может быть определен характер дефекта.
Испытания фотографических затворов
В основном испытание фотозатвора состоит в определении
его скорости. Каждый затвор содержит приспособление,
позволяющее устанавливать экспозицию, т. е. время, в течение
которого затвор открыт. Этим временем и определяется
скорость фотозатвора. Существует два основных типа фото-
графических затворов — центральный и шторный [11],
и в зависимости от типа используются различные методы
определения скорости затвора.
Центральный затвор характерен тем, что при нажатии
пусковой кнопки практически мгновенно внутри объектива
открывается круглое отверстие и остается открытым в тече-
ние необходимого для фотографирования времени.
Для определения скорости центрального затвора суще-
ствует очень простой способ, требующий, кроме осцил-
лографа, наличия градуированного генератора звуковой
200 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
частоты. Этот способ заключается в фотографировании тра-
ектории луча на экране трубки. Если скорость движения
луча известна, то полученная фотография позволяет легко
определить время, в течение которого затвор был открыт.
Поскольку в обычных осцил-
/ \	/ к / \	/ лографах частота развертки не
/	\	/	\	/ может быть определена и,
\ I \ /	\ / кроме того, необходимая ли-
нейность не всегда обеспечи-
Рис. 129. Осциллограммы, по-
лученные при испытании цен-
трального фотозатвора.
вается, приходится использо-
вать генератор периодических
колебаний.
На рис. 129 показаны при-
меры изображений, получен-
ных при фотографировании си-
нусоидальной кривой с экрана
осциллографа. Буквами ник
обозначены начало и конец
процесса, соответствующие мо-
Сосчитав число
ментам открывания и закрывания затвора,
периодов, можно определить экспозицию:
где а — число периодов; /—частота генератора.
Принимая во внимание, что число периодов может быть
определено с точностью до 0,1 периода, необходимо выби-
рать частоту генератора в соответствии с заданной погреш-
ностью измерения. Скорость рагвертки желательно иметь
примерно равной скорости испытуемого затвора. Синхро-
низация развертки не требуется. Амплитуда развертки
должна быть такой, чтобы луч не выходил за пределы экрана.
Описанный выше метод не может быть использован для
испытания шторных затворов, так как принцип их действия
несколько иной. Шторный затвор состоит из двух шторок,
передвигающихся перед фотопленкой таким образом, что
между шторками образуется щель. Время экспозиции опре-
деляется шириной щели и скоростью движения шторок.
Для испытания шторных затворов необходим осцилло-
граф и генератор звуковой частоты. Напряжение от гене-
ратора подается на вертикальные пластины трубки, причем
ИЗОБРАЖЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ
201
Рис. 130. Осциллограмма,
полученная при испытании
шторного фотозатвора.
частота выбирается произвольно, но не ниже нескольких кгц.
Фотоаппарат устанавливается перед экраном осциллографа;
таким образом, чтобы направление движения шторки было
перпендикулярным направлению движения развертки. Период
генератора развертки должен
быть несколько выше ожидаемой
скорости затвора.
В результате фотографирова-
ния получается изображение па-
раллелограмма (рис. 130).
Время экспозиции может быть
определено как:
t = _L •
Df а’
где I — длина фигуры в горизон-
тальном направлении, измеренная
на фотографии; D — общая длина
развертки, измеренная на экране;
/—частота развертки; А — амплитуда вертикально откло-
няющего напряжения, измеренная на экране осциллографа;
а — высота изображения.
Отношение Aja характеризует масштаб изображения. При-
веденное выражение показывает, что для определения скорости
затвора необходимо знать частоту генератора развертки.
Рис. 130 позволяет определить не только общее время
экспозиции, но и время экспозиции для любой точки кадра.
Если эти времена различны, то наклоненные стороны парал-
лелограмма не будут параллельны. Ширина фигуры, измерен-
ная в горизонтальном направлении, соответствует эффектив-
ному времени экспозиции. Ширина щели в шторке может
быть определена измерением расстояния между наклонными
сторонами в вертикальном направлении.
Направление движения шторки также может быть легко
определено, если известно направление движения развертки.
Изображение трехмерных объектов на экране
осциллографа
В обычных случаях изображение на экране осциллографа
получается в результате взаимодействия двух напряжений,
одно из которых производит отклонение луча по горизонтали
202 ГЛ. VI. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
(ось X), а второе — по вертикали (ось Y). Полученное таким
образом изображение характеризуется двумя измерениями.
Рис. 131. Осциллограмма,
полученная при подаче
пилообразного напряжения
на горизонтальные и верти-
кальные пластины трубки.
Однако двухмерное представле-
ние объемных фигур не всегда
является удобным. Гораздо боль-
шая наглядность получается при
введении третьего измерения.
Наиболее просто трехмерное
построение осуществляется с по-
мощью аксонометрических про-
екций. Для получения аксономе-
трической проекции необходимо
ввести третью ось (Z). Это до-
стигается путем подачи одного
того же пилообразного напряже-
ния на вертикальные и горизон-
тальные пластины трубки. На
экране в это время наблюдается
наклонная прямая (рис. 131).
Если теперь к горизонтальным пластинам подвести пило-
образное напряжение более высокой частоты, на экране по-
явится аксонометрическое изображе-
ние плоскости (рис. 132).
Одновременное подключение не-
скольких напряжений к одним и
тем же пластинам или ко входу
одного усилителя следует произ-
водить через развязывающие со-
противления. Величина развязываю-
щих сопротивлений должна быть
выбрана так, чтобы исключить вза-
имное влияние подключаемых источ-
Рис. 132. Осциллограмма
плоскости в аксономе-
трической проекции.
ников напряжения.
При использовании третьего пи-
лообразного напряжения, подведен-
ного к вертикально отклоняющим
пластинам, возможно получить изображение параллелепи-
педа (рис. 133).
Добавление синусоидального напряжения вдоль оси ¥
приводит к образованию картины, показанной на рис. 134.
В этом случае для получения устойчивого изображения
ИЗОБРАЖЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ
203
необходимо синхронизировать низкочастотное пилообра нее
напряжение (создающее ось Z) синусоидальным.
Рис. 134. Объемная осцил-
лограмма.
Рис. 133. Осциллограмма па-
раллелепипеда.
На рис. 135 приведена схема, с помощью которой были
получены трехмерные осциллограммы.
С помощью описанной выше методики могут быть по-
лучены и более сложные фигуры. Практически любая трех-
мерная поверхность, представляющая функцию двух не-
Рис. 135. Получение объемной осциллограммы.
осциллографа. Например, таким методом были получены
объемные осциллограммы характеристик тетрода (см. [23]).
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИМЕРНЫЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ЭЛЕКТРОННО-
ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
I. Технические условия.
Диаметр экрана не менее 100 мм.
Диапазон частот исследуемых сигналов 0 ч- 1 мггц с допусти-
мым завалом 5°/о.
Максимальная чувствительность SMaKC = 1 мм[мв эфф.
Плавная и ступенчатая регулировка усиления.
Погрешность измерения напряжения не более 3%-
Два идентичных усилителя для наблюдений фигур Лиссажу.
Входное сопротивление 1 мгом.
Периодическая и ждущая развертка длительностью от 10 сек
до 10 мксек.
Питание от сети переменного тока 220 в, 50 гц с допустимыми
колебаниями напряжения в пределах -}-5 —i 150/0.
II. Расчет элементов схемы осциллографа.
1.	Выбор режима трубки. Из электронно-лучевых трубок
с диаметром экрана более 100 мм выбираем трубку типа 13ЛО37
с такими данными:
Диаметр экрана 130 мм; чувствительность пластин горизонталь-
ного отклонения £>iD2 — Srop = 0,37 мм/в, чувствительность пластин
вертикального отклонения Г>3О4—SBepT = 0,43 мм/в при напряже-
нии 2-го анода Ua — 1,5 кв и 3-го анода Ua = 3,0 кв; напряжение
1-го анода Ua = 302 ч- 518 в; запирающее напряжение модулятора
£/м = — (25 ч- 70) в; ток катода не более 1 ма.
2.	Определение коэффициента усиления. Коэффициент усиле-
ния усилителя горизонтального отклонения
SMaBc _ 1 мм/мв ЭФФ ’°’
* Sro;, 0,37 мм!в	2/2.0,37
IO3
Множитель -—появился при переводе милливольта действую-
щего в вольты двойной амплитуды.
3.	Выбор схемы усилителя. Требуемый коэффициент усиления
может быть обеспечен двумя каскадами усиления, в одном из ко-
торых применена параллельная индуктивная коррекция.
ПРИЛОЖЕНИЯ
205
Применяя катодные повторители на выходе усилителя, получим
усилительный тракт, состоящий из трех каскадов: некоррелирован-
ного входного усилительного каскада, выходного каскада с кор-
рекцией и выходных катодных повторителей (рис. 136). Задавшись
величиной емкостей, шунтирующих анодные нагрузки первого и вто-
рого каскадов Сщ — 15 пф, определим ориентировочно величину
сопротивлений анодных нагрузок:
2
гр
“вСш
Величину Ргр для 5-процентного завала усиления на высоких ча-
стотах определяем по кривой 3 (см. рис. 47):
Йгр = 0,83,
0,83
Ra
2r.-1-108-15.10-12 ~^9ком-
Пренебрегая потерями усиления в катодных повторителях, най-
дем требуемое произведение крутизны усилительных ламп первого
и второго каскадов:
SiS2> ~ = 12 л/«2/в2. (76)
Ra 9“
4. Выбор
отклоняющего
Первый усилительный каскад проектируем на лампах 6Ж1П, удоб-
ных для стабилизации тока накала ввиду малой его величины. Во
втором каскаде лампы 6Ж1П, обладающие коротким линейным участ-
ком, применены быть не могут. Выбираем для второго каскада
лампы 6ЖЗП. Крутизны ламп первого и второго каскадов удовле-
творяют условию (76). В катодных повторителях можно использо-
вать лучевые тетроды 6П1П. Эти лампы обеспечивают значительные
токи при малых анодных и экранных напряжениях. Экранные сетки
лампы 6П1П н все цепи предыдущих каскадов будем питать от ста-
билизированного источника напряжения.
4.	Выбор режимов ламп и усилителя. Двойная амплитуда
напряжения при отклонении на 100 мм:
2(7», = ^-= — = 270 в.
Srop 0,37
Максимальная неискаженная амплитуда напряжения, снимаемого
с одного плеча двухтактного выходного катодного повторителя,
равна = 67,5 в. Максимальный ток катодного повторителя при-
нимаем равным 10 ма. Для неискаженной передачи выходного на-
пряжения потенциал экранных сеток относительно катодов в режиме
покоя должен составлять 125 в. Потенциал сеток этих ламп и ано-
дов выходного каскада в режиме покоя составляет —10 в относи-
тельно катодов катодных повторителей. Задавшись напряжением
экранных сеток ламп 6ЖЗП 150 в, определяем по характеристикам
15 Зак. 3670. И. М. Вишенчук, Е. П, Соголовский, Б, И. Швёцкий
206
ПРИЛОЖЕНИЯ
Рис. 136. Принципиальная схема усилителя вертикального
отклонения.
ПРИЛОЖЕНИЯ
207
режим этих ламп: — 8,5 ма\ /„ = 2 ма\ U' — 120 в. В этом ре-
г	Оо	do	<*з	1
жиме лампа 6ЖЗП обеспечивает требуемую неискаженную ампли-
туду выходного напряжения при сопротивлении анодной нагрузки
Ra — 9,1 ком. Требуемое напряжение раскачки составляет 2£/ет,=8в
двойной амплитуды на оба плеча.
Требуемое усиление первого каскада (при входном напряже-
нии 100л<в8фф):
эит	5 * * 8
К1 = —г-	= 28.
2Г2Т/ЮМИН	2f2.I00.I0'3
Входные емкости ламп 6П1П и 6ЖЗП составляют соответственно
7,8 и 6,5 пф. С учетом монтажных емкостей величины шунтирую-
щих емкостей не превысят принятой в предварительном расчете
величины 15 пф. Однако с целью получения некоторого запаса по
полосе для облегчения наладки величину сопротивления анодных
нагрузок входного каскада снизим до 6,8 ком. Лампы первого ка-
скада обеспечат требуемое усиление в таком режиме:
U.. — 120 в; Ес = — 2 в; /„ =6 ма\ /„=1,8 ма\ U„ =60 в; S,=4 ма[в.
Средние токи всех ламп и потенциалы электродов относительно
земли сводим в таблицу 4.
Таблица 4
Средние токи и потенциалы электродов ламп усилителя
Напряжения и токи	л„ л,	Л3, JIt	Лв,
Напряжение анода, в		62	185	450
Напряжение катода, в		2	63,5	195
Напряжение управляющей сетки, в .	0	62	185
Напряжение экранной сетки, в . . .	122	213,5	320
Анодный ток, ма		6	8,5	6,5
Ток экранной сетки, ма		1,8	2	1
5. Расчет элементов схемы усилителя. Сопротивления вход-
ного делителя рассчитываем таким образом, чтобы ступени Rlt Ря
и /?2, /?4 делили входное напряжение в 10 и в 100 раз. Входное
сопротивление должно составлять 1 мгом; из этих соображений на-
ходим:
= 1 мгом\ Rt = 900 ком', R9~W) ком', /?3=990 ком', /?4=10 ком.
Выбираем подстроечные конденсаторы С2 и С3 емкостью 1 ч- 6 пф.
Емкости С4 и Св принимаем равными 30 пф и 470 пф. Эти вели-
чины обеспечат компенсацию делителей при емкости подстроечных
конденсаторов около 4 ч- 5 пф. Переходную емкость Сг, служащую
15»
208
ПРИЛОЖЕНИЯ
для отделения постоянной составляющей при наблюдении периоди-
ческих сигналов, выбираем равной 0,25 мкф. При такой величине
емкости полоса усилителя на уровне 0,9 будет начинаться с 1 гц.
Сопротивление Re служит для ограничения тока управляющей сетки
входной лампы при случайном попадании на вход усилителя боль-
шого напряжения. Емкость С6 устраняет ослабление высоких частот,
которое вносила бы входная емкость лампы и сопротивление R&
Принимаем /?6 = 470 ком и С6 = 910 пф.
На сопротивлениях /?8, /?9 и /?10 падает напряжение 52 в
(2 X 24 4- 2 X 2) при токе 7,8 ма, поэтому Rr 4- Rs + 7?io = 6,7 ком.
Сопротивление R& служащее для устранения постоянной составляю-
щей напряжения на регуляторе /?7, принимаем равным 1,3 ком.
Тогда = /?10 = 2,7 ком. Сопротивление R? выбираем так, чтобы
усиление регулировалось в пределах 1:10. Максимальное усиление
первого каскада равняется ; минимальное
Отсюда
1+s-
4-^0 4--^
10
и R7 = 6,85 ком. Принимаем с запасом R7 = 10 ком.
Сумма сопротивлений /4з, /4 4 и	должна равняться удвоен-
ному сопротивлению анодной нагрузки первого каскада. Принимаем
Ru = 3 ком-, R13 = Rk — 6.6 ком. Гасящие сопротивления Rlb Ri2,
/4с,, и Л1& рассчитанные общеизвестным путем, соответственно
равны 56 ком, 18 ком, 3 ком, 27 ком и 3,3 ком. Сопротивления
/?18 =/^ = 9,1 ком, как это было определено в предваритель-
ном расчете. Величины индуктивностей коррекции определяем по
формуле
L = kCJ^a,
где k = 0,763 (см. стр. 96); L = 0,763 • 15 • 10“12 • 9,12  10® = 0,95 мгн.
Для подгонки частотной характеристики предусматриваем регу-
лировку индуктивностей с помощью магнито-диэлектрических сер-
дечников.
Максимальное напряжение на нагрузке катодного повторителя
составляет 262,5 в, максимальный ток принят равным 10 ма. По-
этому /?21 “Р ^23 “ ^22 ”Ь ^24 ~ 26,25 КОМ.
Принимаем
#21 = /?22 = 18 КОМ', Т?23 = #24 = 8,2 КОМ.
При этом максимальное напряжение, подаваемое на вход усилителя
синхронизации, составит около 20 в, а минимальное, соответствую-
ПРИЛОЖЕНИЯ
209
щее 15% максимального отклонения, — Зе. В дальнейшем мы убе-
димся, что такого напряжения вполне достаточно для получения
жесткой синхронизации.
Величины сопротивления утечек отклоняющих пластин выбираем
равными = /?26 = 1 мгом, а переходные емкости, служащие для
подачи внешнего отклоняющего напряжения, выбираем С7 = С8 =
= 0,25 мкф.
На рис. 136 представлена принципиальная схема усилителя вер-
тикального отклонения. Усилитель горизонтального отклонения
имеет следующие отличия:
а)	В переключателе входного делителя предусмотрена дополни-
тельная позиция, при которой на вход усилителя подается напря-
жение от генератора развертки.
б)	Сопротивление объединено с сопротивлением /?2(, a R2i—
с ^?22-
6.	Выбор схемы генератора развертки. Учитывая широкий
диапазон частот генератора развертки, а также возможность исполь-
зования его в ждущем режиме, выбираем схему рис. 28, описанную
в главе «Генераторы развертки». В качестве запускающей и пере-
ключающей ламп (77t, Л2) применяем пентоды 6Ж2П. Разрядная
лампа (Л8) должна обеспечивать большие токи при малых напряже-
ниях на аноде. Выбираем один триод лампы 6Н1П. В качестве за-
рядной лампы (Дд) используем пентод 6Ж1П.
7.	Расчет элементов схемы генератора развертки. Задаемся
пределами регулировки зарядного тока Z3ap мяп = 300 мка и
Z3ap макс = 3 ма. Чтобы с некоторым запасом обеспечить такие пре-
делы, напряжение па экранной сетке нужно регулировать в преде-
лах от 10 до 60 в. Выбираем RK = 270 ком', Rx~( = 56 ком\
RVi = 10 ком. Минимально допустимое напряжение на аноде заряд-
ной лампы равно примерно 30 в. Задаемся амплитудой развертки
100 в и пределами изменения напряжения на аноде зарядной лампы
50 в и 150 в.
Находим пределы изменения анодного тока разрядной лампы
при Uc = 0 и Ua = 170	270 в
^разр. масс = 45 МО,
^разр. мин ^б Ма.
Число поддиапазонов, необходимое для перекрытия заданного
диапазона скоростей развертки, равно 6. Емкости конденсаторов
развертки, рассчитанные для разных поддиапазонов, равны 30 мкф,
3 мкф, 0,3 мкф, 30 000 пф, 3000 пф и ЗОЭ пф. Задавшись
С = 30 пф, рассчитываем максимально допустимую величину со-
противления анодной нагрузки переключающей лампы (Л2):
С\шн 300
ЯДоп	=6зо	=60^.
пар ov
Принимаем /?и = 43кхш. Определяем напряжение на сетке разряд-
ной и на аноде переключающей ламп к концу прямого хода:
иа = Ua	зап =50 — 8-42 в
Ujj	Ug МИН 1	€»з о«хД
210
ПРИЛОЖЕНИЯ
и анодный ток отпертой переключающей лампы
Такой ток обеспечивается при Uc = 0; Ua — 90 в и /а = 3 ма. Со-
противления делителя цепи экранной сетки выбираем равными
А*12 = 39 ком и А*13 -= 33 ком. Напряжение запирания переключаю-
щей лампы при таких сопротивлениях делителя экранной сетки
равно Ес зап = —бе. Сопротивление анодной нагрузки разрядной
лампы равно
,, I зап I	6
/?1- =	----= -яр = 230 ом.
*}ЯЗр. мин	v
Принимаем
/?15 = 240 ом.
Проверим, соблюдается ли неравенство
»1;
S2 = 4 ма>в', S3 = 0,2 ма/в',
S2/?nS3/?15 = 4 • 43 • 0,2 • 0,24 = 8,25	1.
Для расчета постоянной времени C^Rit задаемся 20-процеитиым
уменьшением амплитуды развертки на низких частотах (о = 0,2).
С макс ^3
Отношение р = .	=	= 1,74. По графику рис. 23 опреде-
1[. мин
ляем а = 1,7:
С4/?м = аСмакс Ri = 1,7  30 • 10-G • 6 • 10’^ 0,3 сек.
jilotvV ** <1
Выбираем С4 = 0,5 мкф, = 620 ком. Находим максимальное
отношение длительностей обратного и прямого хода
^Обр	, Ea~U„ 6-3 , 320 -50
Тпрмин	Ea-Uai^ 100 П320- 150~ ’ ’
что вполне допустимо.
В качестве опорного напряжения для делителей триггера Л\, Л%
выбираем отрицательное напряжение питания трубки. Предполага-
ется, что оно будет стабилизировано и иметь порядок — 1300 в.
Сопротивления делителей рассчитываем, исходя из соображений,
приведенных в главе «Развертки»:	= 1,6 мгом; R<t = 6,2 мгом\
Rs = 1,6 мгом\ Re = 3,3 мгом', R7 = 14 мгом.
Емкости С2 и С3 выбираем по 150 пф. Точно их величина опре-
деляется при наладке.
Падение напряжения на аноде отпертой запускающей лампы
должно быть достаточным для подсвечивания пятна и для запирания
переключающей лампы. Принимаем его равным 20 в. Выбираем соп-
ротивление нагрузки величиной в 20 ком и ток лампы 1 ма.
Принимаем, что относительное изменение длины линии развертки
при подаче синхронизирующего напряжения составит 25%. Для
этого напряжение на аноде переключающей лампы должно изме-
ПРИЛОЖЕНИЯ
211
пяться не более чем на 25 в, то есть анодный ток — па 0,58 ма. Счи-
тая крутизну переключающей лампы по третьей сетке при неболь-
ших положительных напряжениях на ней равной в среднем 0,3 ма{в,
задаемся двойной амплитудой синхронизирующего напряжения на
третьей сетке переключающей лампы 2 в. Для получения такого
напряжения при анодном токе запускающей лампы, равном 1 ма,
и экранном порядка 0,5 ма, сопротивление /?3 должно иметь вели-
чину 1,4 ком. Напряжение на экранной сетке JR, необходимое для
получения анодного тока 1 ма при Ес = — 2 в и Ес = 0, состав-
ляет 80 в. Принимаем /?2 = 68 ком и /?3 = 27 ком.
Рис. 137. Катодный повто-
ритель.
Для неискаженной передачи синхронизирующего напряжения
при низких частотах задаемся постоянной времени переходной цепи
= 0,25 сек. Выбираем Rr = 1 мгом; С\ = 0,25 мкф. Параллельно
сопротивлению R± включаем диод ти-
па ДГ-Ц27, препятствующий попа-
данию на управляющую сетку JR по-
ложительных напряжений.
Напряжение запирания запускаю-
щей лампы по управляющей сетке
при выбранных элементах составляет
—6 в относительно земли. Следова-
тельно, четкое ограничение синхро-
низирующего напряжения начнется
при двойной амплитуде 6 в.
Для связи генератора развертки
с входом усилителя применяем катод-
ный повторитель на триоде 6Н1П
и компенсированный делитель, схема
которых показана на рис. 137.
Сопротивления Ru R2 и выбираем так, чтобы на вход уси-
лителя горизонтального отклонения подавалось пилообразное напря-
жение амплитуды 1 в без постоянной составляющей. Для этого вели-
чины сопротивлений должны быть равны
Rt — 750 ком; R2 = 10 мгом; R& — 7,5 ком.
Величина Сг равна емкости подстроечного конденсатора и мон-
тажной емкости, шунтирующей сопротивление Rr. Задаемся С\ =
= 30 пф. Емкость С2 должна дополнять величину входной емкости
усилителя до 300 пф. Принимаем ее равной 270 пф.
8.	Расчет потребления токов от источников питания.
От стабилизированного источника с напряжением 320 в питаются
усилители горизонтального и вертикального отклонения и генератор
развертки. Лампы каждого из усилителей потребляют ток 38,6 ма
(см. табл. 4).
Для питания генератора развертки требуется ток около 21 ма.
Следовательно, величина тока нагрузки этого стабилизатора состав-
ляет около 100 ма. Ток накального стабилизатора на —24 в состав-
ляет около 210 ма (175 ма для питания нитей накала и около 35 ма
для питания цепей катодов входных ламп усилителей). Ток высо-
ковольтного стабилизатора отрицательного напряжения включает
в себя ток электронно-лучевой трубки величиной до 1 ма, токи
212
ПРИЛОЖЕНИЯ
делителей в генераторе развертки и в накальном стабилизаторе,
а также ток делителя цепи питания трубки. Сумму этих токов при-
нимаем равной 3 ма. Принципиальная схема блока питания пред-
ставлена на рис. 138.
9.	Расчет анодного стабилизатора. Стабилизатор собран на
лампах — Л8. В качестве регулирующих (Л^ Лг„ Л6) принимаем
лампы типа 6П1П в триодном включении. По каждой из этих ламп
будет проходить ток порядка 40 ма. Для прохождения такого тока
необходимо минимальное анодное напряжение при смещении U с =
= — 1 в, £/амнп=120в. Минимальное выпрямленное напряжение
с некоторым запасом будет равно
t/B.M„H = 320+120 + 25 = 465 в.
Три кенотрона Ль Л~>, Л3 (типа 6Ц4П) должны обеспечить
по 50 ма выпрямленного тока (общий ток, потребляемый от выпря-
мителя, равен 146 ма). Пользуясь графиками зависимости выпрям-
ленного напряжения от выпрямленного тока для кенотрона 6Ц4П
(емкость фильтра С3 = 8 мкф), находим минимальное напряжение
на вторичной обмотке
^2 мип = 3^0 в.
Учитывая допустимые колебания сетевого напряжения (-|-5-г-
-=—15%), определяем U2 макс = 480 в, что соответствует максималь-
ному выпрямленному напряжению
и в. макс = 575 в-
Максимальное падение на лампе Uа чако = 239 в. Смещение на лампе
должно возрасти с —1 в до —12 в. В рассмотренных крайних режи-
мах, следовательно, падение напряжения на сопротивлении Р9 должно
быть равно 121 ей 242 в.
В качестве управляющего применяем двухкаскадный усилитель
(Л7) на лампе типа 6Н2П.
Приняв Р9 = 500 ком и Uа ~ 180 в, определяем по характе-
ристикам лампы, что падениям напряжения 121 в и 242 в соответ-
ствуют смещения —2,2 в и —1,7 в. Коэффициент усиления каскада
/^^75. Изменение смещения на сетке первого триода (Л7) вели-
чиной 2,2 — 1,7 = 0,5 в подается с анода второго триода через дели-
тель /?1Б, Р18. Стремясь к получению минимального коэффициента
деления, принимаем падение напряжения на сопротивлении Р19 (а сле-
довательно, и анодное напряжение второго триода) равным 50 в.
Падение напряжения на сопротивлении Pie равно примерно падению
на стабиловольте Л8(СГ-1П), то есть 150 в. Задаваясь током по де-
лителю в 20 мка, получаем = 2,4 мгом и Р1е = 7,5 мгом. Таким
образом, с учетом деления сигнала необходимо иметь на аноде вто-
рого триода (Л7) скачок напряжения в 0,7 в.
Задаваясь током второго триода, равным 200 мка, и учитывая,
что падение на анодной нагрузке второго триода равно 120 в, опре-
деляем /?io = 620 ком. В указанном режиме внутреннее сопротив-
ление триода /^ = 200 ком.
Делитель Р17, Р18 желательно сделать по возможности иизко-
омным с тем, чтобы сильно ие снижать усиления первого триода.
4700ипап.
Рис. 138. Принципиальная схема источников питания осциллографа.
WWW) «wm
ПРИЛОЖЕНИЯ
214
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приняв ток по делителю равным 5 ма, определяем сопротивления
/?17 = 36 ком и /?18 — 27 ком.
Следовательно, в катоде правого триода (Л7) включено сопро-
тивление /?к ~ 15 ком, состоящее из параллельно соединенных /?17
и /?18. Эквивалентное внутреннее сопротивление триода A’j3KB==
= Ri 4- RK (р. Ц- 1) яа 1,7 мгом. Усиление правого триода
При таком коэффициенте усиления для обеспечения изменения
напряжения на аноде в 0,7 в требуется изменение на катоде
0,7-Ю’ „„
—— = "° мв<
а на выходе стабилизированного напряжения (-J-320 в) — 60 мв.
Коэффициент стабилизации схемы при медленных изменениях
можно определить из отношения изменения напряжения на входе
стабилизатора к изменению на выходе;
^ = §1^^2000.
ст 60-10
Коэффициент стабилизации на переменном токе за счет отсут-
ствия ослабления в делителях Rr,, /?16 и /?17, /?18 увеличивается при-
мерно в 2,5 раза.
Выходное сопротивление схемы:
R	1	1
К;
вьга~ ZSpKtKz ~ 3-4,5.75-25 ~0,04 ом~
Здесь Sp—крутизна регулирующих ламп (Л4—Л8) в выбранном
режиме.
Чтобы исключить самовозбуждение схемы, на выходе включена
емкость Св = 10 мкф. Методика выбора остальных элементов схемы
общеизвестна. Приводим данные их расчета:
Re = Ri = Rs = 220 ом; Ru — 16 ком; Ri2 = 22 ком; Rx3 = 130 ком;
R14 = 1 мгом; С5 = 6800 пф; С6 = 0,05 мкф; Ci = 0,05 мкф.
10. Расчет накального стабилизатора. Напряжение на выходе
стабилизатора —24 в, ток 210 ма.
В качестве регулирующих применяем 3 лампы (Л9, Л1о, Лц)
типа 6П1П (по 70 ма). Так как при этом на лампе будет рассеи-
ваться мощность больше допустимой, применяем шунтирование.
По методу, изложенному в главе «Вспомогательные устройства элек-
тронно-лучевого осциллографа», определяем Ra = 3 ком. Для
трех ламп, включенных параллельно, требуется сопротивление /?is =
= 1 ком.
Пользуясь семейством характеристик лампы типа 6П1П, опре-
деляем Ua мян = 120 в при Uc = —1 в. Учитывая падение напря-
жения на нагрузке и некоторый запас, получаем значение мини-
мального выпрямленного напряжения UB мин = 160 в. В схеме вы-
прямителя применяем кристаллические диоды (Д6 — Д8) типа ДГ-Ц24.
ПРИЛОЖЕНИЯ
215
При заданных пределах колебания сетевого напряжения и внешних
характеристиках диодов определяем значение максимального вы-
прямленного напряжения UБ макс = 200 в. Максимальное анодное па-
дение на лампах Л8, Лю, JIn — Ua ыакс = 160 в, при сеточном сме-
щении U с — —10 в.
Для включения управляющих каскадов (Л12) используются напря-
жения других стабилизаторов. Так, в качестве анодного напряжения
использован выход стабилизатора (-]-320) и опорное напряжение
взято от стабиловольта Л8. Для уменьшения ослабления .в делите-
лях /?23. ^24 11 ^25> ^26 они включены на напряжение —1300 в.
Усиление каскадов (Л12) при анодных сопротивлениях =
== /^28 = 1 мгом и выбранном режиме составляет К\ = К-> = 50.
Таким образом, изменение смещения на регулирующих лампах в 9 в
обеспечивается при колебаниях выходного напряжения (—24 в)
примерно в 4 мв.
Коэффициент стабилизации схемы будет равен
К=^-= 10 000.
ст 4 мв
Расчет делителей производим, исходя из принятых токов, про-
пускаемых по ним: по делителям /?23, и АС-„ Ry-, — Ю0 мка,
а по делителю R2e, /?80 — 1 ма.
В результате проведенного расчета и выбора величин получаем;
/?20 = ^21 =	= 220 ом; R^ — R2i = 500 ком-,
^24=^26=14 мгом-, /?2а=150 ком-, Rm = 24 ком;
С12 = С18 = 0,05 мкф; С,4 = 0,5 мкф; С15 = 10 мкф.
11. Расчет высоковольтного стабилизатора. На выходе ста-
билизатора необходимо получить напряжение 1300 в и ток 3 ма.
Собственно выпрямитель включает кенотрон (Л13) типа 2Ц2С
н фильтр /?81 = 22 ком и С15 = С16 = 0,5 мкф.
Для выбора подходящего типа лампы JJti необходимо определить
пределы изменения анодного напряжения на ней. Пусть Uа мнн = 100 в;
тогда минимальное выпрямленное напряжение с учетом падения
на сопротивлении Rn будет равно Ua мин = 1460. При максималь-
ном сетевом напряжении UB макс == 1820 в. В этом случае на аноде
Лц напряжение достигнет С7омвкс = 460 в. Такое напряжение допус-
тимо для лампы типа 6П1П. В качестве разрядной (Л15) применяем
лампу типа МН-5.
Для расчета делителя Рю, Rsi задаемся током по нему поряд-
ка 100 мка.
Получаем значения сопротивлений:
Rk. = 1.6 мгом; Rxi — 12 мгом; С1? = 0,05 мкф.
12. Расчет выпрямителя ускоряющего напряжения. Это
напряжение (-J-1700 в) подается на третий анод трубки и получается
в результате суммирования напряжения на конденсаторе С8 и напря-
жения, получаемого на выходе выпрямителя, собранного по схеме
удвоения напряжения. В последнем выпрямителе применены диоды
типа ДГ-Ц27. Данные элементов схемы следующие: R^ — R2 = Rb =
— Ri — I мгом, сопротивление утечки R& = 10 мгом.
216
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛО
КРАТКИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТО
Тип осциллографа	Трубка	Чувстви- тельность с вертикаль- ным усилителем (мв афф/мм)	Полоса пропускания и частотные искажения вертикального усилителя	Входное сопроти- вление вертикаль- ного усилителя (мгом)	Чувстви- тельность с горизон- тальным усилителем 1мв афф/мм)	
ЭО-4	13ЛО37	0,4	2 гц -т- 150 кгц ± 1 дб	2	22	
ЭЭ-6М	8ЛО29	42	10 гц -ь 3 мггц ± 1,5 дб	1,8	33	
ЭО-7	13ЛО37	0,4	2 гц-i- 250 кгц ± 1 дб	2	22	
ОЭ-7	13ЛО37	50	20 гц 50 кгц ±2 дб	0,1	нет уси	
ЭО-53	13ЛО37	2,5	2 гц 10 мггц ± 1 дб	1	25	
ИО-4	13ЛО37	6,5	20 гц 6 мггц ± 1,5 дб	2	100	
25И	13ЛО37	4	30 гц -S- 5 мггц ± 1 дб	0,5	нет уси	
ЛьвПИ	13ЛО37	1	0 -4- 1 мггц ± 0,5 дб	2	1	
ПРИЛОЖЕНИЯ
217
ЖЕНИЕ 2
РЫХ ТИПОВ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ОСЦИЛЛОГРАФОВ
	Полоса пропускания и частотные искажения горизонтальн ого усилителя	Входное сопро- тивление горизон- тального усилителя (мгом)	Вид развертки	Потребляе- мая МОЩНОСТЬ (вс)	Примечания
	2 гц -4- 150 кгц ± 1 дб	5	периодич.	120	
	10 гц -S- 500 кгц ± 1 дб	0,08	периодич. и ждущая	140	Имеет метки времени и калибровку чув- ствительности
	2 гц -=- 200 кгц ± 1 дб	5	периодич.	120	
горизонтального лителя			периодич.	200	
	15 гц -4- 300 кгц ± 1,5 дб	—	периодич. и ждущая	600	Имеет метки времени и калибровку чув- ствительности
	20 гц -4- 5 кгц ± 1,5 дб	—	периодич. и ждущая	480	Имеет метки времени, цепь задержки и калибровку чувстви- тельности
горизонтального лителя			периодич. и ждущая	—	
	0-4-1 мггц ±0,5 дб	2	периодич. и ждущая	120	Имеет метки времени, калибровку чувстви- тельности и фото- приставку
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ТРУБОК
] № п/п	!	Тип	Диа- метр экрана наи- мень- ший мм	Накал		Рабочие напряжения на анодах (средний типовой режим)			Запирающее напряжение ла модуляторе, в	Чувствитель- ность к откло- нению, мм!в		Цвет свечения	Время послесвечения
			напря- жение, в	ТОК,- а	Ь в	П, в	ill, в		верхней пары пластин	нижней пары пластин		
1	5ЛО38	44	6,3	0,6	200—300	1000	—	—30ч—90	0,11	0,13	Зеленый	Среднее
2	7 Л 055	60	6,3	0,6	200—300	1100	2000	—40ч—100	0,125	0,15		
3	8 Л 029	70	6,3	0,6	280—520	1500	—	—22ч—70	0,17	0,23		
4	8 Л030*)	70	6,3	0,6	200—500	1500	—-	—22ч—70	0,175	0,24		
5	8 Л 039	70	6,3	0,6	300—500	2000	4000	—31ч—90	0,165	0,175	Желто- оранжевый	Длительное
6	13ЛО54 **)	75	6,3	0,6	200—400	1500	3509	—30ч—90	0,18	0,20	То же	
7	ЮЛ043***)	80	6,3	0,6	400—700	2000	—	—30ч—90	0,17	0,20	Зеленый	Среднее
8	ЛО-709А	114	2,5	2,0	350—450	2000	—	—20ч—50	0,19	0,23		
9	13ЛО48***)	114	6,3	0,6	300—550	1500	—	—30ч—90	0,22	0,25		»
10	13ЛО37	114	6,3	0,6	300—500	1500	3000	—20ч—70	0,37	0,43		
И	13ЛО36	114	6,3	0,6	400—700	2000	4000	—30ч—90	0,28	0,34	Желто- оранжевый	Длительное
12	18ЛО47***)	152	6,3	0,6	400—700	2000	6000	—50ч—150	0,15	0,17	Синий	Короткое
13	23ЛО51****)	227	6,3	0,6	4500—7000	20000	—-	—125ч—375	0,03	0,03		Среднее
14	31Л033	250	6,3	0,6	800—1500	4300	5500	—80ч—200	0,238	0,255	Желто- оранжевый	Длительное
218	ПРИЛОЖЕНИЯ
*)	Чувствительность радиального электрода 0,06 мм/в.
**	) Рабочая поверхность экрана — квадрат 75 X 75; трубка имеет четвертый и пятый аноды с напря-
жениями 6 и 8 кв.
**	*) С двумя лучевыми системами.
**	**) Имеет дополнительный ускоряющий электрод, на который подается напряжение порядка 6000 в,
и электрод радиального отклонения с чувствительностью 0,035 мм[в.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Бонч-Бруевич А. М., Применение электронных ламп в
экспериментальной физике, изд. 4-е, Гостехиздат, 1954.
2	Генерирование электрических колебаний специальной формы,
пер. с англ, под ред. Блюмберга Л. Ю. и Брохмана Т. Р., ч. 1 и 2,
изд-во «Сов. радио», 1951.
3.	Д р о б о в С. А., Радиопередающие устройства, изд. 2-е, Воеииз-
дат, 1951.
4.	Краткий справочник по радиоизмерительным приборам, изд-во
«Сов. радио», 1955.
5.	Инструкция 207-54 по поверке кварцевых калибраторов, 1954.
6.	Иц хок и Я. С., Импульсная техника, изд-во «Сов. радио», 1949.
7.	Католог-справочник электроизмерительных приборов, Бюро тех-
нической информации, Министерство промышленности средств
связи СССР, 1952.
8.	К и о л ь М. и К э й з а н Б., Электронно-лучевые трубки с накоп-
лением зарядов, Госэнергонздат, 1955.
9.	К о р и Г. и К о р н Т., Электронные моделирующие устройства
(на постоянном токе), ИЛ, 1955.
10.	Котельников В. А., Николаев А. С., Основы радиотех
ники, ч. 2, Гос. изд-во литературы по вопросам связи и радио,
1954.
11.	Краткий фотографический справочник, изд. 2-е, под ред. Пусь-
кова В. В., изд-во «Искусство», 1953.
12.	Ламповые схемы для измерения времени, пер. с англ, под ред.
Брейтбарта А. Я., ч. 1 и 2, изд-во «Сов. радио», 1951.
13.	Ламповые усилители, пер. с англ, под ред. Сушкевича В. И.,
ч. 1, изд-во «Сов. радио», 1949.
14.	М а г р а ч е в 3. В., Прибор для контроля частотных характе-
ристик видеоусилителей, «Измерительная техника», № 3, 1956.
15.	Манфред фон-Ард еине, Электронно-лучевая трубка и ее
применение в технике слабых токоз, Изд-во по вопросам связи
и радио, 1936.
16.	Меерович Л. А. и 3 е л и ч е н к о Л. Г., Импульсная техника,
изд-во «Сов. радио», 1953.
17.	Му л яро в М. Я-, Электронно-лучевые приборы, Госэнергоиз-
дат, 1954.
18.	Пак к л О. С., Генераторы развертки, Госэнергонздат, 1948.
19.	Ремез Г. А., Курс основных радиотехнических измерений,
Изд-во литературы по вопросам связи и радио, 1955.
220
ЛИТЕРАТУРА
20.	Р и з к и н А. А., Основы теории усилительных схем, изд. 2-е,
изд-во «Сов. радио», 1954.
21.	Синицкий Л. А., Некоторые вопросы расчета н применения
нелинейных цепей в измерительной технике, кандидатская дис-
сертация, 1954.
22.	Современный катодный осциллограф, Сборник статей, ч. 1,
ИЛ, 1951.
23.	Современный катодный осциллограф, Сборник статей, ч. 2,
ИЛ, 1951.
24.	Современный катодный осциллограф, Сборник статей, ч. 3,
ИЛ, 1954.
25.	С т е к о л ь и и к о в И. С., Электронный осциллограф, изд. 2-е,
Госэнергоиздат, 1949.
26.	ТерменФ. и Петтит Дж., Измерительная техника в электро-
нике, ИЛ, 1955.
27.	Успехи электровакуумной техники, под ред. Тягунова Г. А.,
Госэнергоиздат, 1956.
28.	X а р к е в и ч А. А., Автоколебания, Гостехиздат, 1953.
29.	Ш евцов Г. А., Анализ чувствительности и погрешностей элек-
троизмерительных усилителей, кандидатская диссертация, 1953.
30.	Электронно-лучевые трубки i индикаторы, ч. 1 и 2, пер. с англ,
под ред. Брейтбарта А. Я., изд-во «Сов. радио», 1949.
31.	Элмор В. и С е н д с М., Электроника в ядерной физике,
изд. 2-е, ИЛ, 1953.
32.	Benson F. A. and Smith J. Р., Variations in the characte-
ristics of some corona stabilizer tubes. J. Sci. Instr., 30 June 1953.
33.	Rider J. F. and U s 1 a n S. D., Encyclopedia on Cathode-Ray
Oscilloscopes and their uses, A. Rider Publication, 1950.