Измерительные устройства
Решив оснастить свою лабораторию измерительными приборами, радиолюбители многое из них могут изготовить самостоятельно. В данной главе рассмотрены как законченные измерительные приборы, так и их узлы, позволяющие сконструировать свои измерительные схемы.
Милливольтметр
Милливольтметр переменного тока позволяет совместно с генератором звуковой частоты проверить и наладить усилитель 34, низкочастотный фильтр и другие устройства.
Прибор измеряет переменное напряжение от 3…5 мВ до 5 В частотой от 20 Гц до 200 кГц. Завал амплитудно-частотной характеристики на границах этого диапазона не превышает 1 дБ. Милливольтметр имеет девять пределов измерения, которые обеспечиваются двумя переключателями и составляют 10, 20, 50, 100, 200, 500 мВ; 1, 2 и 5 В. Выбор пределов измерений, кратных числам 1, 2 и 5, позволяет обойтись одной шкалой прибора со 100 делениями и упрощает пересчет значения напряжения при переходе с одного диапазона измерения на другой.
Функциональный генератор
Функциональные генераторы относятся к измерительным приборам, вырабатывающим сигналы различных форм, т. е. различные «функции»: синусоидальную, треугольную, прямоугольную, пилообразную, ступенчатую, экспоненциальную, трапецеидальную и другие. Простейший функциональный генератор содержит замкнутые в кольцо интегратор и компаратор, образующие колебательную систему, генерирующую сигналы треугольной и прямоугольной формы. Из сигнала треугольной формы с помощью преобразователя напряжения «треугольник-синус» формируется сигнал синусоидальной формы.
Перестраиваемый ГЗЧ
Генератор, предназначен для налаживания и испытания низкочастотных аудиоустройств. Его частотный Диапазон лежит в пределах 20…20000 ГЦ и разбит на три поддиапазона: 20…200 Гц, 200…2000 Гц, 2000…20000 Гц. На каждом поддиапазоне обеспечивается плавное изменение частоты.
Генератор на частоту 1000 Гц
Генератор синусоидального сигнала может использоваться в различных радиолюбительских конструкциях, например, в только что рассмотренных измерителях емкости и индуктивности (рис. 9.3, б, в).
Схема генератора дана на рис. 9.4. Генератор выполнен на ОУ DA1. Генерацию сигнала вызывает ПОС, осуществляемая через резисторы R2, R4. Для стабилизации амплитуды сигнала на выходе генератора использован нелинейный элемент — лампа накаливания HL1. Делитель напряжения R5, HL1 и элементы Rl, R3, CI, С2 входят в цепь отрицательной обратной связи ОУ. Лампа HL1 стабилизирует цепь ОС: если напряжение на выходе ОУ по каким-нибудь причинам возрастает, сопротивление лампы HL1 также возрастает и коэффициент передачи цепи ООС возрастает, уменьшая напряжение на выходе генератора. И наоборот, уменьшение напряжения на выходе ОУ вызовет увеличение обратной связи, приводящее к возрастанию напряжения *на выходе ОУ. Частота генератора определяется из выражения
Логический пробник
Логический пробник выполнен на основе мультивибратора, , работающего в режиме управляемого генератора. Принципиальная схема пробника приведена на рис. 9.16, а.
Работа генератора ясна из временной диаграммы, изображенной на рис. 9.16, б. При входном напряжении, соответствующем логическому «О», происходит срыв колебаний, ОУ DA1 входит в насыщение и его выходное напряжение близко к напряжению источника питания, светодиод HL1 погашен. Если выходное напряжение соответствует уровню логической «1», то выходное напряжение ОУ близко к нулю. Зажигается светодиод HL1. При подаче на вход напряжения, лежащего между уровнями логического «О» и «1», генератор вырабатывает прямоугольные импульсы частотой 2…3 Гц и светодиод HL1 мигает с той же частотой. В случае переменного напряжения на входе светодиод HL1 мигает с частотой, равной частоте сигнала, либо горит с меньшей яркостью (при высокочастотном сигнале).
Измеритель RLC
Операционные усилители можно с успехом использовать в схемах измерения и контроля сопротивлений, величины емкости конденсаторов и индуктивности. На рис. 9.3, а показана схема измерения, в которой осуществляется контроль сопротивлений. Можно вести поиск перемыканий и обрывов печатных проводников, измерение сопротивления в схемах, шунтированных емкостью, измерение сопротивлений резисторов, шунтированных диодами и переходами полупроводниковых приборов, при условии, что напряжение на измеряемом резисторе Rx запирает переход и сопротивление утечки полупроводникового перехода много больше (на два порядка и более) сопротивления резистора Rx. Возможно и измерение прямого сопротивления перехода полупроводникового прибора при условии, что сопротивление резистора, шунтирующего переход, много больше, чем прямое сопротивление перехода (например, полупроводникового диода или транзистора). Выходное напряжение в схеме, показанной на рис. 9.3, а, равно
Омметр с линейной шкалой
Омметр (рис. 9.1) имеет линейную шкалу, не требует калибровки установки нуля перед измерениями, не чувствителен к изменению питающего напряжения. Отклонение стрелки измерительного прибора РА1 пропорционально отношению сопротивлений резисторов Rx (испытываемый резистор) и R1 или R2 (образцовый резистор). При равенстве сопротивлений резисторов стрелка миллиамперметра РА1 отклоняется на последнюю отметку шкалы. При замыкании входа омметра напряжение на выходе операционного усилителя DA1 из-за обратной связи устанавливается равным напряжению на неинвертирующем входе (оно определяется напряжением стабилизации стабилитрона VD1), и ток через миллиамперметр не протекает. Омметр имеет два предела измерения: 1 кОм и 100 кОм, устанавливаемых тумблером SA1. Кнопка SB1 включается на время измерения и служит для установки стрелки прибора перед измерениями в привычное нулевое положение. Элементы R3, VD1, С1 образуют параметрический, стабилизатор напряжения, а диод VD2 защищает измерительный прибор РА1 от перегрузки.
Измерители параметров транзисторов
Прибор (рис. 9.12) позволяет измерять коэффициент передачи тока базы биполярных транзисторов h2ia структуры п-р-п или р-п-р. Его особенность состоит в том, что измерения этого параметра производится при стабилизированных значениях тока коллектора 1к и напряжения между коллектором и эмиттером икэ- Резисторы Rl—R3, стабилитрон VD1 и испытуемый транзистор VT1 образуют мост, баланса которого добиваются переменным резистором R3.