ПО ФИГУРАМ ЛИССАЖУ

Определять частоту синусоидальных колебаний с помощью установлен­ной на осциллографе ОМЛ-2М длительности развертки вы уже умеете. А если придется работать с другим осциллографом, у которого нет калибровкн длительности? Тогда нужно вос­пользоваться методом сравнения нензвестной частоты с известной по фигурам Лиссажу.

Но прежде чем перейти к знакомctbу с этим методом, соберем макет простого генератора сигналов 3Ч, по­скольку подобного измерительного при­бора у нас может не оказаться. Кро­ме того, на макете вы познакомитесь с методикой проверки и налаживания генератора.

Схема генератора приведена на рис 12.  Нетрудно заметить, что без цепи из деталей С1. С2. R1- R3 уст­ройство, выполненное на транзисторах VT1. VT2.— не что иное, как двухкаскадныЙ усилитель 3Ч с непосред­ственной связью между каскадами и отрицательной обратной связью по по­стоянному и переменному токам (через резистор R6).

При подключении указанной цепи, называемой в технике мостом Вина, между выходом и входом усилителя образуется положительная обратная связь. Усилитель самовозбуждается. На коллекторной нагрузке транзистора VT2 (резистор R7) появляются колебания, частота которых зависит от ем­кости кондетаторов C1 и С2. а также от сопротивлений резисторов R1.1. R2 и R3. R1.2. Сдвоенным переменным резистором R1 «Частота» можно плавно изменять частоту  колебаний.

Форма колебаний на коллекторе тран­зистора VT2 может быть синусоидаль­ной или искаженной, в виде импуль­сов,— все зависит от глубины положительной обратной связи. А последняя, в свою очередь, во многом определя­ется сопротивлением резистора R4 — в этом вы убедитесь немного позже. Haш генератор разработан специаль­но для экспериментов с осциллогра­фом ОМЛ-2М. Исходя из того и опре­делены его параметры . Во-первых, для получения достаточной длины разверт­ки максимальная амплитуда сигнала со­ставляет 2.5 В (размах колебаний 5 В). Частоту же сигнала можно регу­лировать примерно от 350 Гц (движки переменного резистора R1 в нижнем — по схеме — положении) до 2 кГц (движки — в верхнем положении).Такого диапазона вполне достаточно, чтобы не только потренироваться в опреде­лении частоты по фигурам Лиссажу. но и использовать генератор в даль­нейшем для проверки усилителей 3Ч, а также для модуляции генератора РЧ (он понадобится для проверки радио­приемника).

Несколько слов о деталях для генератора. Сдвоенный переменный резистор R1 может быть любой конструкции, но обязательно с одной осью, напри­мер. СП III, СГ13-4 группы А (с ли­нейной характеристикой) или движко­вый СПЗ 23а Подстроечный резистор R4 — СПЗ-1 а. СПЗ 1б,. переменный ре­зистор R7 — СП I либо движковый. Постоянные резисторы — МЛТ-0.25 (можно МЛТ 0,125) Конденсаторы C1. С2 — МБМ; СЗ — К50-6 . Транзисторы  — любые из серии KT3I5 со ста­тическим коэффициентом передачи тока не менее 50.

Чертеж монтажной платы не при­водим, поскольку он во многом зависит от габаритов используемых деталей. Его нетрудно составить самим, учи­тывая, что взаимное расположение де­талей не имеет значения. Внешний же вид макета в случае использования переменных резисторов СП-Ill. L113-4 может быть, например, таким, как показанный на рис 13. 

Напротив ручки переменного резистора R1 желательно приклеить к передней панели шкалу, на которую в дальнейшем нанесете значения частот генератора.

Для подключения генератора к выпрямителю или батарее предусмотрите отрезки многожильного монтажного провода с штепселями или зажимами « крокодил» на концах.

Генератор готов, можно проверять его. налаживать и градуировать шкалу. В первую очередь следует проверить и, если нужно, установить режим работы транзистора VT2. Для этого вначале полностью вводят сопротивлеиие резистора R4, т. е. устанавливают его движок в крайнее правое (по схеме) положение. Положительная об­ратная связь будет минимальной, и уси­литель не сможет самовозбудиться. Движки же резисторов RI.I и RI.2 должны быть в крайнем верхнем (по схеме) положении — оно соответ­ствует максимальной частоте гене­ратора.

Далее подготовьте осциллограф к измерению постоянного напряжения. Переключатель 13 установите в поло­жение. соответствующее открытому вхо­ду осциллографа, а переключатели 1 и 2 — в положение «2 В/дел». Кнопкой 7 переведите генератор развертки в автоматический режим и сместите ли­нию развертки на нижний край шкалы (рис. 14, а)

Включите питание генератора 3Ч, «земляной» щуп осииллографа подклю­чите к зажиму ХТ2. а входным косни­тесь верхнего (по схеме) вывода рези­стора R7 — проверьте напряжение питания Линия развертки поднимется вверх (рис 14. б), и вы сможете по делениям шкалы отсчитать измеряемое напряжение —около 9 В.

Затем коснитесь щупом вывода кол­лектора транзистора VT2. Линии раз­вертки остановится несколько ниже по сравнению с предыдущим измерением (рис. 14. в). Это объяснимо — ведь через транзистор протекает ток. и на­пряжение на коллекторе отличается от питающего на величину падения на пряжения на резисторе R7.

По напряжению на коллекторе тран­зистора можно судить о режиме его работы. Если оно 6.5... 7 В — все в порядке, удастся получить достаточную амплитуду сигнала генератора при хо­рошей линейности формы. Если же на­пряжение больше и близко к питающему, значит, выходной транзистор открыт недостаточно, амплитуда неис­каженного выходного сигнала окажется небольшой.

Попробуйте заменить эмиттерный резистор R8 переменным, сопротивлением 150 или 220 Ом. Перемещением движка резистора можете изменять на­пряжение на коллекторе транзистора VT2 — чем больше сопротивление резистора. тем меньше напряжение. Уста­новите такое сопротивление, при кото­ром будет указанное выше напряжение.

Пора «запускать» генератор. Оставив входной шуп осциллографа подклю­ченным к коллектору транзистора VT2. плавно перемещайте движок подстроечного резистора R4 влево (по схеме). Глубина положительной обрат­ной связи будет возрастать, и при определенном сопротивлении резистора усилитель самовозбудится. На месте линии развертки появятся колебания 3Ч (рис 14. г).

Теперь можно перейти нв закрытый вход (нажать кнопку 13), переместить изображение на середину экрана и установить такую чувствительность ос­циллографа, при которой изображение по вертикали занимает 1 6 делений. А чтобы «остановить» перемещение сигнала на экране, включите ждущий режим работы развертки (нажмите кнопку 7) и поверните в крайнее по­ложение по часовой стрелке ручку син­хронизации 8. С помощью кнопок часто­ты развертки 3, 4 и регулятора длины развертки 11 добейтесь устойчивого изображения нескольких синусоидаль­ных колебаний. Рассмотрите вершины полуволн синусоиды. Они могут быть уплошены (рис. 14. д). что свидетель­ствует об искажении сигнала из за большой глубины положительной об­ратной связи Нужно точно установить движок подстроечного резистора R4. чтобы форма сигнала стала возможно более близкой к синусоидальной (рис. 14. е)

Далее перестройте частоту генерато­ра — поставьте ручку сдвоенного пе­ременного резистора R1 в другое край нее положение. Вновь подберите кнопками 3, 4 и ручкой 11 такую длитель­ность разверткн. при которой на экране будет устойчивое изображение нескольких колебаний. Если сигнал окажется искаженным (появится уплощение вер­шин полуволн), значит нужно немного увеличить сопротивление резистора R1. Постарайтесь подобрать такое положе­ние его движка, чтобы форма коле­баний почти не искажалась, а их амплитуда была бы примерно постоянной при перестройке частоты генератора.

Как отградуировать шкалу переменного резистора RI ? Сначала установите его движок поочередно в крайние положения, определите известным вам способом длительность одного колеба­ния и по ней подсчитайте частоту колебаний. Нанесите полученные зна­чения на шкалу. Таким же способом нанесите промежуточные значения частот, скажем, через 100 Гц. Впрочем, для наших экспериментов вполне достаточно «найти» частоты 500. 1000. 1500 и 2000 Гц.

При желании можно установить шкалу н напротив ручки переменного резистора R7. отградуировав ее в значениях амплитуды сигнала на зажимах ХТ1 и ХТ2. Для этого подключите к зажимам осциллограф, установите частоту генератора 1000 Гц и, изменяя положение движка переменного резистора R7, отметьте на шкале точки, соответствующие амплитуде выходного сигнала (определенной но экрану ос­циллографа), например, 0.5; I; 1.5 В и т. д.

Изготовлгнный генератор способен играть роль внешнего источника раз­вертки. необходимого для измерения частоты но фигурам Лиссажу. Соедини­те гнезда 12 входа канала X через конденсатор емкостью 0.1...1 мкФ с зажимами генератора, нажми­те кнопку 10 и переведите кнопкой 7 генератор развертки в автоматический режим работы. Появившуюся на экра­не точку переместите ручками 15 и 17 в центр крана, а затем включите генератор 3Ч. Теперь при изменении амплитуды выходного сигнала генера­тора будет изменяться длина линии развертки (в «Радио» 9 на с 51 было ошибочно сказано, что ее длину в этом режиме можно изменять ручкой 11) . Максимальной амплитуды сигнала должно хватить, чтобы линия разверт­ки «растягивалась» на весь экран и даже уходила за его пределы.

Установите амплитуду сигнала такой, чтобы длина линии развертки соста­вила 6 делений. Выключите генератор и дотроньтесь пальцем до входного щупа осциллографа. Появится вертикальная линия (наводка переменного тока), высоту которой установите рав­ной 4...6 делениям (рис 15, б) с по­мощью переключателей делителей кана­ла Y (кнопки I, 2)

Если включить генератор, на экране появится «растр» (рис 15. в), как на экране телевизора. При изменении ча­стоты генератора между верхней и ниж­ней границами «растра» будут мель­кать горизонтально расположенные синусоидальные колебания. Осциллог­раф готов к определению частоты по фигурам Лиссажу. Собственно, эти фи­гуры вы только что видели в виде «рас­тра» — результата воздействия на го­ризонтальные и вертикальные откло­няющие пластины электронно-лучевой трубки колебаний разных частот.

Чтобы ближе познакомиться с ука­занным методом измерений, нужен eще один генератор, сигнал с которого подают на вход Y осциллографа. Пред­положим. это будет такой же макет, что и для получения горизонтальной развертки будем считать его генерато­ром измеряемой частоты, а изготов­ленный ранее — эталонной. К зажимам ХТ1 и ХТ2 испытываемого генератора подключают входные щупы осциллогра­фа , работающего в режиме с закрытым входом. Регулятор амплитуды выходного сигнала этого генера­тора и кнопки переключателей делителей канала Y устанавливают в такое положение, чтобы вертикальная линия на экране осциллографа (при выклю­ченном эталонном генераторе) занимала скажем, 4 деления. Такой же длины устанавливают и линию развертки (при выключенном испытываемом генера­торе).

При включении обоих генераторов на экране, как вы уже знаете, появится «растр». Установите частоту испыты­ваемого генератора равной, например. 500 Гц и медленно перестраивайте эталонный генератор до получения на экране изображения, показанного на рис 17. а или б. Оно укажет на то. что частоты обоих генераторов одинаковы (форма изображения зависит от раз­ности фаз между подаваемыми на ос­циллограф сигналами)

А теперь плавно увеличивайте часто­ту эталонного генератора. Вскоре на экране появится изображение, пока­занное на рис 17. в или 17. г.

 Оно свидетельствует о том. что частота эта­лонного генератора вдвое превышает частоту испытываемого Когда же при дальнейшем увеличении частоты эта­лонного генератора она станет втрое больше частоты испытываемого генера тора, на экране появится одно из изоб­ражений показанных на рис 17. д и е

Если же будете увеличивать часто­ту испытываемого генератора по отно­шению к частоте эталонного, приведенные изображения «повернутся» на 90^е против часовой стрелки.

Конечно, соотношения частот могут быть не равны кратным числам, по­этому будут другими и изображения. Чтобы определить по ним искомую частоту, достаточно помнить простое правило, сместив ось координат относительно центра симметрии получившейся устойчивой фигуры (рис. 18. а. б),

 подсчитать число точек пересечений или касания осциллограммы с горизонтальной и вертикальной линиями соответственно. Тогда частоту Fx можно найти по установленной частоте F, эталонного генератора.

Потренируйтесь самостоятельно в определенин частоты испытываемого или эталонного генератора но фигурам Лиссажу.

(Продолжение следует)

Б. ИВАНОВ

г Москва