Осциллограф "ЭО-6М"

Выпускался Рыбинским приборостроительным заводом с 1955 года.

Электронный осциллограф типа "ЭО-6М" представляет собой универсальный измерительный прибор, применяемый для исследования форм электрических периодических сигналов с длительностью не менее 0,5 мксек, измерения тока, напряжения, фазы, частоты, длительности импульсов и периода следования, а также для измерения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала.

Основные технические данные: 

Электронный осциллограф имеет следующие характеристики:

1. наибольшую чувствительность по оси Y 22 мм/в, по оси Х 30 мм/в;
2. коэффициент ослабления входного аттенюатора 1/1, 1/10, 1/100;
3. входное сопротивление с параллельно включенной емкостью до 55 пФ канала сигнала 1,8 МОм, канала развертки 80 ком;
4. питание от сети переменного тока частотой 50 и 400 Гц напряжением 115, 127 и 220 В.

Электронно-лучевая трубка 8Л029 осциллографа имеет следующие характеристики:

• Чувствительность по оси Y - 0,17 мм/В, по оси Х - 0,23 мм/В.
• Входная емкость пластин Y - 3 пФ, пластин Х - 4 пФ.

С помощью специальной панели, находящейся на задней стенке осциллографа, можно подавать исследуемые напряжения непосредственно на пластины Y и Х ЭЛТ.

Характеристики усилителя вертикального отклонения электронного луча:

• Наибольший коэффициент усиления - около 125.
• Неравномерность частотной характеристики в диапазоне частот 10 Гц - 3 МГц - 3 дБ.
• Входное сопротивление с параллельно включенной емкостью до 55 пФ - < 1,8 МОм.

Характеристики усилителя горизонтального отклонения электронного луча:

• Наибольший коэффициент усиления - около 130.
• Неравномерность частотной характеристики в диапазоне частот 10 Гц - 50 кГц - 2 дБ.
• Входное сопротивление с параллельно включенной емкостью до 55 пФ - 80 кОм

В генераторе пилообразного напряжения вырабатывается линейно меняющееся во времени напряжение, необходимое для непрерывной и ждущей развертки, частота пилообразного напряжения непрерывной развертки синхронизируется и может быть установлена от 2 Гц до 200 кГц, длительность ждущей развертки 2,5; 5; 25 и 250 мксек, запускается ждущая развертка внутренним (исследуемым) или внешним сигналом, нелинейность разверток не превышает ±10%."

В генераторе калибрационных меток длительности вырабатывается импульсное напряжение через калиброванные интервалы времени между метками 0,5, 1,5 и 20 мксек в соответствии с длительностью ждущей развертки. Метки на экране ЭЛТ будут видны вдоль оси Х в виде точек, отличающихся по яркости от основной линии изображения. 

Примененные лампы:

1. Первый каскад усилителя вертикального отклонения работает на двойном триоде типа 6Н8С;
2. Второй каскад усилителя вертикального отклонения работает на двух лампах типа 6П9;
3. Усилитель горизонтального отклонения работает на лампе 6Ж4;
4. Генератор пилообразного напряжения непрерывной и ждущей разверток работает на трех лампах типа 6К7, 6П6С и 6Ж7;
5. Генератор пилообразного напряжения и генератор калибрационных меток собран на лампе 6Н8С;
6. Блок питания состоит из двух выпрямителей на лампах типов 5Ц4С и 6Ц5С.
7. Стабилизирующие элементов - электрические лампы накаливания 2 х 3,5 В, 0,28 А

Схема осциллографа

Принципиальная схема осциллографа состоит из электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с элементами электростатического управления лучом (яркостью, фокусировкой и перемещением вверх - вниз и влево - вправо); усилителя вертикального отклонения (УВО) с входным ступенчатым аттенюатором; усилителя горизонтального отклонения (УГО), он же усилитель синхронизации; генератора пилообразного напряжения непрерывной и ждущей разверток; генератора калибрационных меток длительности; выпрямителя.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). В осциллографе применена ЭЛТ типа 8Л029 с электрическим управлением луча.

Питание электронной пушки, регулировка яркости и фокусировка изображения осуществляются напряжением, снимаемым с потенциометра R42 - R47.

Яркость регулируется напряжением, снимаемым с переменного сопротивления R42, ручка которого на передней панели обозначена “яркость”, а фокусировка - с движка потенциометра R43 - ручка “фокус”.

Положение светящегося пятна по вертикали регулируется потенциометром R32 - ручка “ось Y вверх - вниз”. Положение светящегося пятна по горизонтали - R37 - ручка “ось Х влево - вправо”.

Усилитель вертикального отклонения (УВО). В осциллографе применен двухкаскадный видеоусилитель с несимметричным входом и симметричным выходом. На входе усилителя имеется трехступенчатый аттенюатор напряжения - ручка “ослабление”.

Первый каскад работает на двойном триоде типа 6Н8С (A1). Левый триод лампы работает в схеме катодного повторителя, нагруженного на искусственную линию задержки (ИЛ1). Правый триод этой лампы также работает в схеме катодного повторителя с плавной регулировкой усиления, осуществляемой потенциометром R5 - ручка “верт. усилен.”.

Второй каскад работает на двух лампах типа 6П9 (Л2 и Л3) по парафазной схеме с симметричным выходом на пластины вертикального отклонения электронного луча.

Усилитель горизонтального отклонения (УГО).

Этот усилитель работает на лампе 6Ж4 (Л4) с анодной нагрузкой.

Плавная регулировка усиления осуществляется потенциометром R14 - ручка “синхр. гориз. уснл”. Выход усиления не симметричен относительно пластин горизонтального отклонения электронного луча. При работе генератора развертки этот усилитель используется для усиления напряжения синхронизации, необходимого при получении неподвижного изображения на экране ЭЛТ.

Переключателем П2 вход усилителя может подключаться к клеммам “вход гориз. усилит.” или к переключателю синхронизации П3.

Генератор пилообразного напряжения непрерывной и ждущей разверток работает на трех лампах (Л5, Л6 и Л7). Лампы типа 6К7 [Л5) и 6П6С (Л6) работают в режиме несимметричного мультивибратора. Одновременно лампа 6П6С (Л6) является составной частью зарядной цепи RC. Через эту лампу происходит быстрый заряд одного из конденсаторов C13-C17. Заряженный конденсатор медленно разряжается через лампу 6Ж7 (Л7), режим которой подобран так, что разряд во времени происходит практически линейно. Скорость разряда (развертки) зависит от напряжения на экранной сетке лампы Л7, поэтому частоту пилообразного напряжения изменяют плавно потенциометром R25 - ручкой “частота плавно”. Изменением позиции переключателя П1, ручка “диапазоны развертки, выбирается необходимый диапазон частот пилообразного напряжения.

Генератор пилообразного напряжения в режиме ждущей развертки переводится в режим заторможенного мультивибратора. Запускается генератор пилы на один период развертки через левую часть лампы 6Н8С (Л8) запускающим импульсом, который представляет собой исследуемый сигнал (“синхронизация внутр.”) или внешний сигнал (“синхронизация внешн.”).

Генератор калибрационных меток длительности собран на правой части лампы типа 6Н8С (Л8), В цепь катода лампы Л8 включается в зависимости от диапазона ждущей развертки один из четырех контуров, настроенных на частоты 2 и 1 МГц, 200 и 50 кГц.

Лампа запирается отрицательным импульсом генератора ждущей развертки, подаваемым на сетку Л8, и в контуре возникают свободные колебания. Напряжение с контура через конденсатор C26 подается на модулирующий электрод ЭЛТ и модулирует световое пятно по яркости. Изображение импульса состоит из световых черточек и темных промежутков между ними.

Калибратор амплитуд. Для получения калиброванного напряжения используется мостовой стабилизатор напряжения. В качестве стабилизирующих элементов в плечи моста включены электрические лампы накаливания 3,5 В 0,28 А (Л12 и Л13). Другими плечами являются сопротивления R52 и R53 по 25 Ом.

Напряжение на мост подается со вторичной обмотки трансформатора, питающей накал ламп. Стабилизированное напряжение 1,5 В снимается с потенциометра R54, включенного в диагональ моста. Калиброванное напряжение подается на вход УВО ручкой “калибр, сигнал” (R54).

Для сравнения измеряемого напряжения с калиброванным имеется график градуировки потенциометра R54 (в крышке прибора).

Выпрямитель. Осциллограф ЭО-6М питается от сети переменного тока частотой 50 м 400 Гц напряжением 115, 127 и 220 В, потребляемая мощность около 140 Вт.

Блок питания состоит из двух выпрямителей на лампах типов 5Ц4С (Л9) и 6Ц5С (Л10).

Подготовка осциллографа к работе 

Все элементы управления осциллографом выведены на переднюю и заднюю панели.

Для подготовки осциллографа к работе необходимо:

1. проверить соответствие положения переключателя сети величине питающего напряжения (переключатель находится в нижней части задней стенки прибора);
2. проверить подключение усилителей УГО и УВО к пластинам ЭЛТ (переключатели “усилители” находятся на задней панели);
3. переключатель вида работ поставить в положение “непр. разв.” (непрерывная развертка);
4. установить переключатель “диапазоны развертки” в положение 200 Гц - 2 кГц.
5. поставить переключатель “метки” в положение “вкл.” (включено);
6. подключить кабель питания к сети;
7. включить питание (при этом должна загореться сигнальная лампочка) и дать прибору прогреться в течение 1-2 мин;
8. установить необходимую яркость свечения линии развертки ручкой “яркость”;
9. установить четкое изображение линии развертки ручкой “фокус”;
10. установить линию развертки в центр экрана ручками “вверх - вниз” и “влево - вправо”;
11. убедившись в наличии меток на линии развертки, выключить их;
12. включить калибрационный сигнал ручкой “ослабление”, поставив в положение “калибр.”;
13. установить удобные для наблюдения размеры изображения регулировкой усиления УВО и величины калибрационного сигнала;
14. добиться устойчивого (неподвижного) изображения синусоиды переключателем “диапазоны развертки” и регулировками ручек “частота плавно” и “синхронизация”.

Подготовленный к работе осциллограф типа ЭО-6М применяется для исследования форм кривых электрических сигналов, измерения напряжения, тока, интервалов времени, снятия вольт-амперных характеристик и др.

Выбор режима работы осциллографов ЭО-6М:

При выборе режима работы осциллографов необходимо определить частоту или длительность развертки, вид синхронизации, ослабление входным аттенюатором. Выбор обусловливается характером и величиной исследуемого напряжения и особенностями испытуемой схемы.

Если некоторые или все из этих условий неизвестны, то следует путем ряда проб определить, какой режим является лучшим для исследования данного напряжения. Ниже излагаются общие соображения, которыми следует руководи отвеваться при выборе режима работы.

Частота развертки. Для исследования периодических колебаний или импульсов длительностью более 300 мксек следует пользоваться непрерывной разверткой, до 300 мксек - ждущей.

Частота развертки выбирается с таким расчетом, чтобы были видны все детали исследуемого сигнала. Изображение по горизонтали должно занимать максимально возможную часть экрана. Увеличение частоты развертки увеличивает протяженность изображения по горизонтали.

Если период исследуемого сигнала известен, можно заранее поставить переключатель диапазонов на требуемую частоту (длительность) развертки.

При использовании непрерывной развертки положение переключателя на передней панели определяет только диапазон частот. Точно частота развертки регулируется ручкой “частота плавно” при одновременном наблюдении за экраном. При непрерывной развертке ручка “частота плавно” меняет собственную частоту развертки. Если длительность исследуемого импульса неизвестна, следует поставить вначале переключатель диапазонов на один из средних диапазонов, а затем подбирать наиболее удобный для наблюдения изображения.

Нужно помнить, что длительности ждущей развертки указаны на передней панели осциллографа ЭО-6М для крайнего правого положения ручки “частота плавно”. Вращая эту ручку влево, можно увеличить длительность развертки, однако вращать ее на большой угол не рекомендуется, так как при значительном повороте влево начинает срабатывать непрерывная развертка, что проявляется в появлении дополнительной черты в основании импульса. Диапазоны длительностей ждущей развертки (для правого крайнего положения руки “частота плавно”) 2,5; 5; 25 и 250 мксек.

Синхронизация развертки. В большинстве случаев наиболее удобно синхронизировать развертку исследуемым сигналом, для чего переключатель “синхронизация” ставится в положение “внутр.”.

Если исследуемый сигнал недостаточен по амплитуде или непригоден по форме для синхронизации, то следует источник внешнего напряжения, синхронного с исследуемым, соединить с клеммой “внешн. синхр.” и поставить переключатель “синхронизация” в положение “внешн.”.

Если необходимо непрерывную развертку синхронизировать напряжением с частотой сети (например, при проверке фильтрации выпрямителей), то переключатель “синхронизация” следует поставить в положение “от сети”.

Ослабление сигнала. Максимальное напряжение, которое можно подать на вход прибора, 400 в (амплитудное значение). Если величина исследуемого напряжения ниже этой величины, но точно не известна, надо поставить аттенюатор в положение 1 : 100, а ручку “верт. усилен.” установить так, чтобы изображение на экране трубки имело размеры, удобные для наблюдения. Если в правом крайнем положении этой ручки все же удается получить такое изображение, то переключатель аттенюатора ставится в положение 1 : 10 или в положение 1:1.

Работа с осциллографами при различных режимах

Непрерывная развертка с синхронизацией исследуемым сигналом.

1. Переключатель “синхронизация” поставить в положение “внутр.”.
2. Выбрать диапазон развертки и ручкой “частота плавно” добиться стабильности изображения, а ручкой “синхр. гориз. усил.” при минимальной амплитуде синхронизации устранить проскальзывание, т.е. сделать его полностью неподвижным. При очень сильной синхронизации развертка может сорваться.
3. Поставить на ЭО-6М переключатель “гориз. отклонение” в положение “непр. разв.”.

При пользовании непрерывной разверткой тумблер “метки” надо обязательно выключить. Положение тумблера “запуск” произвольное.

Для синхронизации развертки от внешнего источника необходимо подключить его к клеммам “внешн. синхр.” и “земля” и поставить переключатель “синхронизация” в положение “внешн.”. Остальные ручки управления устанавливают и регулируют так же, как для развертки с синхронизацией исследуемым сигналом.

При использовании внешнего источника синхронизации можно применять ждущую или непрерывную развертку так же, как при внутренней синхронизации исследуемым сигналом.

Напряжение синхронизации при ждущей развертке должно быть не менее 2-3 В, при непрерывной развертке 0,5-0,7 В. Если источник внешней синхронизации дает большое напряжение, надо ручку “синхр. гориз. усил.” повернуть влево.

При ждущей развертке с внешней синхронизацией положение тумблера “запуск” должно соответствовать полярности синхронизирующего импульса независимо от полярности исследуемого импульса.

Развертка с синхронизацией от сети. Синхронизация от сети возможна только при непрерывной развертке. Для этого необходимо переключатель синхронизации поставить в положение “от сети”, а ручкой “синхр. гориз. усил.” регулировать амплитуду синхронизации. Так как напряжение синхронизации от сети велико, то ручку надо ставить в левой части шкалы.

В основном синхронизацией от сети пользуются при исследовании пульсации выпрямителей, фонов с частотой питающей сети и других процессов, протекающих с частотой сети и кратной ей.

Методика работы та же, что и при непрерывной развертке с синхронизацией исследуемым сигналом.

Развертка от внешнего источника. Если в качестве горизонтально отклоняющего напряжения необходимо использовать не пилообразное напряжение от внутреннего генератора развертки, а какое-либо другое, надо поставить переключатель “гориз. отклонение” в положение “усил.” и развертывающее напряжение подать на клеммы “вход гориз. усилит.”. Ручкой “синхр. гориз. усил.” можно регулировать его амплитуду.

На вход усилителя вертикального отклонения подается исследуемое напряжение.

Подключение напряжений на отклоняющие электроды трубки. Исследуемые сигналы, лежащие за пределами частотной характеристики усилителей, во избежание частотных и фазовых искажений необходимо подавать непосредственно на отклоняющие электроды трубки. В этих случаях надо пользоваться внешней синхронизацией. Необходимо помнить, что при соединении непосредственно с электродами трубки отсутствует задержка исследуемого импульса и передний фронт его может быть не виден.

Для непосредственного подсоединения к отклоняющим электродам трубки служит клеммная панель, на которой имеются выключатели внутренних усилителей.

Ждущая развертка с синхронизацией исследуемым сигналом.

Для работы со ждущей разверткой (для наблюдения коротких импульсов) необходимо:

1. Поставить переключатель “гориз. отклонение” в положение “ждущ. разв.”.
2. Поставить переключатель “синхронизация” в положение “внутр.”.
3. Поставить переключатель входного аттенюатора в положение, соответствующее величине исследуемого напряжения, как было указано ранее.
4. Подвести исследуемый сигнал к клеммам “вход верт. усилит.”, а корпус исследуемого объекта соединить с клеммой “земля”.

При пользовании коаксиальными кабелями, прилагаемыми к прибору ЭО-6М, необходимо помнить, что штыревое окончание на более коротком проводе вставляется в клемму “вход верт. усилит.”, а на более длинном - в клемму “земля”.

При включении исследуемого сигнала на экране должно появиться изображение. Если изображение не появляется, ручку “синхр. гориз. усил.” надо вращать вправо до появления устойчивого изображения. Если изображение все же не появляется, тумблер “запуск” надо поставить в другое положение. Если на экране не появляется вертикальная линия, то это означает, что исследуемое напряжение мало. Если развертка не появляется, то это означает, что мало напряжение синхронизации.

5. Как только появился импульс, необходимо ручкой “синхр. гориз. усил.” уменьшить амплитуду синхронизации до минимальной величины, достаточной для получения устойчивого изображения.

6. Яркость и фокусировку необходимо отрегулировать так, чтобы изображение было максимально четким и ясным. При этом яркость уменьшается до исчезновения яркого пятна слева от импульса.

Для лучшей наблюдаемости изображения при малой яркости можно пользоваться тубусом. Если нет необходимости в измерении длительности импульса, тумблер “метки” лучше выключить, при этом получается большая яркость изображения.

7. Выбрать такой диапазон развертки, при котором исследуемый импульс занимал бы максимально возможную часть экрана. Если весь импульс не виден на экране, то нужно поворачивать ручку “частота плавно” влево, не допуская появления под импульсом линии развертки.

Если же импульс на экране полностью не виден, то ручку “частота плавно” надо повернуть вправо и, перейдя на другой диапазон развертки, повторить те же операции до появления на экране всего импульса. 

Литература: 

1. Терешин А.И., Софронов В.А. Справочник по эксплуатации радиоизмерительных приборов. - К.: "Техника", 1969. - С.204-215.
2. Инструкция по эксплуатации, схемы и описание осциллографа "ЭО-6М"