Електрониката в прегледите на ТНТМ, кн. 5 - Македонски Д.В., Джуров К.Д.

Author: Македонски Д.В. Джуров К.Д.

Tags: радиотехника електротехника инженерство електроника радиоелектроника

Year: 1982

Similar

Електрониката в прегледите на ТНТМ, кн. 6

Електрониката в прегледите на ТНТМ, кн. 8

Електрониката в прегледите на ТНТМ, кн. 4

Електрониката в прегледите на ТНТМ, кн. 3

Text

Електрониката
6 npeuegume
на ТНТМ'кн.5
К. ДЖуроВ Д. Македонски
Техника
ПРЕДГОВОР
Движението на ТНТМ през последимте годины се характеризуя
с тематика, конто съвпада с тази на професионални колективи.
Нашите млади конструктори на електронна апаратура вече опре-
делено са в помощ на народното стопанство и научните изслед-
вания.
Една добра традиция в издателската дейност на техническа
литература доведе до написването на настоящата книга. Проуче-
ни и систематизирани са конструкции, които биха облекчили клу-
бовете за ТНТМ в някои насоки от тяхната работа в областта
на електрониката. Описаните тук схеми не трябва да се възпри-
емат само като конкретни изпълнения, а и като ръководство за нови,
още по-добри разработки. Необходимо е да се има предвид, че
елементната база в разглежданата облает се мени много бързо.
В практиката съществуват голям брой аналози на посочените в
книгата елементи и възли. Някои от дадените графични оригина-
лы на печатни платки поради формата на книгата не могат да
бъдат отпечатаны в съответния размер. Ние смятаме обаче, че чи-
тателят е в състояние да определи площта на своите платки, ка-
то изхожда от реалните размеры на основните градивни елементи.
По-голяма част от описаните конструкции са разработвани в
клуба за техническо творчество във ВМЕИ — Варна. Създателите
на конструкциите са ползували широк кръг от литературни източ-
ници и са вложили своя опит за създаване на електронни апаратури,
повече от които са внедречи в практиката. Нашето желание е да се
подпомогне развитието и усъвършенствуването на организирано-
то младежко техническо творчество и да се научат бъдещите
конструктори, макар и не подробно, да документират своите раз-
работки.
Изказваме своята благодарност на всички оиези, които помог-
наха за съставянето на тази книга.
Авторите
3
РАЗДЕЛ ПЪРВИ
ПОСТОЯННОТОКОВИ УСИЛВАТЕЛИ ЗА ИЗМЕРИТЕЛНИ ЦЕЛИ
1.1. УСИЛВАТЕЛИ БЕЗ ПРЕОБРАЗУВАНЕ НА СИГНАЛА
Общи положения
При голям брой изследвания и измервания на неелектрячни ве-
личини с електронни методи, при необходимост от усилване на
много малки постояннотокови сигналя и в други области на при-
ложната елехтрокика често се налага използуването на един осо-
бен клас усилватели— постояннотоковите (ПТУ).
Поради това, че днес електронните съоръжения с приложен
характер се използуват за измерване както на динамични, така и
на статични процеси, честотната лента, коятэ може да бъде про-
пусната от един усилвател, завися от динамиката на самого из-
следвано явление.
Всичко това води до проектиране на ПТУ със специално пред-
назначение, с различии схемни усложнения, конто в крайна смет-
ка намаляват вьесе.-ата от тях грешка, повишават чувствителност-
та към полезния сигнал, премахват влиянието на дестабилизи-
ращи фактори. Известно е, че тези усилватели се делят на две
групп — с преобразуване на сигнала и без преобразуване на сиг-
нала. Почти винаги е достатъчно входного съпротивление да бъ-
де няколко пъти по-високо от изходното съпротивление -а източ-
ника. Препоръчва се то да бъде над 2 М 2, но в някои усилвате-
ли достига до 50?4 2. Понякога към ПТУ с непосредствена връз-
ка, използувани в някои специални области на измерителната елек-
троника, се псставя условие стойността на това съпротивление
да бъде много по-висока.
Докато входного съпротивление в ПТУ с непосредствена връз-
ка (без преобразуване на сигнала) се определи от входного ди-
ференциално стъпало, в ПТУ с преобразуване то се определи
главно от входния модулатор. Тук е необходимо входного съп-
ротивление да бъде над 2—3 М2 независимо какъв е входният
елемент.
За тези усилватели осигуряването на такава стойност не пред-
5
ставлява проблем. Известно е, че модулаторите от обикновен тип
осигуряват входно съпротивление до 5 MQ, тези с варикапи—
до 1010—1011 й, а с дияамични кондензатори— от 10й до IO15 й.
Съществено изискване е входното съпротивление да бъде ед-
ко и също за сигналите в целия честотен обхват. Тук често влия-
ние оказва входният капацитет, поради което е особено важно
да се избере входно стъпало с минимален входен капацитет. От
по-задълбоченотэ съпоставяне на двата вида ПТУ се идва до из-
вода, че в практиката разликата между входното съпротивление
не е голяма. Ако се отчита обаче и входният капацитет, същест-
вено предимство има ПТУ с непосредстзена връзка, при който
този капацитет, съставен от паразитните капацитети на входния
активен елемент, е значително по-малък. Ползата от осигурява-
нето на високо входно съпротивление е многостранна.
Изходното съпротивление се определи в зависимост от харак-
тера на товара. В ПТУ, използувани за регулиране, управление,
осъществяване на изчислителни операции, необходимата стойност
на изходното съпротивление е от порядъка на десетки до хиля-
ди омове.
При използуване на ПТУ в измерителни устройства, предназ-
начени за усилване на много киски напрежения, изходното съп-
ротивление обикновено не трябва да превишава няколкостотин
ома. Това е особено валидно за постигане на пълиа съгласуваност
между• усилвателите и евентуални регистриращи устройства.
Изискванията за повишаване на входното и намаляване на из-
ходното съпротивление могат да бъдат удовлетворена като се
използуват активни елементи с високо съпротивление и се въвеж-
дат обратни връзки. Със същата цел се правят редица конст-
руктивни изменения в схемните решения. Използуват се много
нови елементи в практического изпълнение на електронните апа-
ратури.
Важен проблем при ПТУ е дрейфът на нулата.
Изискванията по отношение на този параметър в сравнение с
другите параметри са един от най-строгите. Приведеяият дрейф
по напрежение в целия температуреч обхват за време 8h или по-
вече трябва да бъде по-малък от IO”3 до 10~3 V.
Дрейфът на входния ток трябва да бъде по-малък (при съ-
щите условия) от 10“3 А.
При съвременните повишени изисквания по отношение на апа-
ратурите, когато се усилват много киски потенциали, е необходи-
мо често пътк приведеният температуреч или временен дрейф да
не превишава части от микроволта. Трябва да се има предвид, че
удовлетворяването на тези строги условия съществено подобря-
ва качеството и ефектив?юстта на използуваните ПТУ.
6
Друго изискване по отношение на ПТУ, използувани в практи-
ката, е тяхната высока чувствителност. Чувствителност на един
усилвател се нарича възможността му да усили минималното вход-
но напрежекие до определено ниво, получено на изхода, при за-
дадено отношение сигнал/шум.
Чувствителността на ПТУ зависи до голяма степей от отно-
шение™ сигнал/шум. Колкото по-малко е шумовото напрежение
на усилвателя, толкова по-малки сигналы могат да се усилват без
изкривявания. Шумът в ПТУ трябва да се намали под определен
праг независимо от честотата в даден момент.
Освен това ПТУ трябва да осигурява голям коефициент на
усилване с определена стабилност в относителен обхват от че-
стоти и при голям линеен динамичен обхват на изходния сигнал
в условия на значителни изменения на товара. Необходимият кое-
фициент на усилване се определи от характера на регистрирани-
те процеси и от типа на използуваните регистраторы. В зависи-
мост от изискванията по отношение на чувстителността на реги-
стриращите устройства коефициентът на усилване може да вари-
ра в широки границы: обикновено от 102 до 106 пъти.
Изискванията по отношение на бързодействието на ПТУ са раз-
личии съобразно с широчината на използуваните честотни ленти.
При работа със сигнали с голяма собствена времеконстанта,
при конто обхватът на усилванитс честоти е по-малък от 1 Hz,
към усилвателите не се поставя изискване за бързодействие. При
голяма скорост на изменение на регистрираните потенциали е не-
обходимо бързодействие, достигащо порядъка на микросекунды.
Един от най-често срещаните дестабилизиращи фактори при
работа на усилвателите е топлината. За да не се нарушава нор-
малната работа на ПТУ при изменение на температурата в опре-
делены границы, се прилагат различии начини на стабилизация, ка-
то използуване на термостаты, температурно-компенсационни еле-
менти, обратны връзки и др.
Освен това се предявяват определены изисквания и по отно-
шение редица други по-маловажни параметры, например кратко
време за възстановяване на нормалния режим след моментно пре-
товарване, висок к. п. д. и др., конто допълват картината за ви-
сококачественост на усилвателя.
Много често основен смущаващ фактор е електромагнитното
поле на мрежата с честота 50 Hz. Не рядко то създава на вхо-
да напрежение, по-голямо от полезния сигнал. За да се намали
това смущаващо влияние, се прибягва до заземяване на обекта,
отдалечаване на източника на сигнал и усилвателя от електриче-
ски инсталации или пълна електрическа екранировка, което създа-
ва практически затруднения.
7
За отстраняване на смущенията от електрическата мрежа е
необходимо усилвателят да има избирателно усилване спрямо по-
лезния сигнал. В това отношение най-подходящи са симетричиите
диференциални усилватели (вж. фиг. 1.1). На техния вход постъп-
ват едновременно синфазен и противофазен сигнали. Синфазен
сигнал се нарича този, който постъпва с една и съща фаза на
двата входа на диференциалния усилвател. Такива са смущава-
щите сигнали от мрежата и други източници на електромагнит-
ните трептения.
Противофазен е този сигнал, който постъпва с противополож-
ен фази на двата входа на усилвателя. Такива са полезните сиг-
нали, конто трябва да бъдат регистрирани.
При асиметрия между двете части на диференциалния усилва-
тел, което е реалният случай в практиката, синфазният сигнал на
входа предизвиква комбинации от синфазен и противофазен сиг-
нал на изхода. Същото се получава и при противофазен сигнал
на входа.
Основните параметри, характеризиращи диференциалния усил-
вател, са коефициентът на дискриминация и коефициентът на ре-
жекция (коефициент на диференциално пропускане). Първият ха-
рактеризира избирателното усилване на диференциалния усилва-
тел за полезни сигнали, постъпващи на входа. Той изразява от-
ношение™ между коефициента на усилване по напрежеиие за
противофазни сигнали и същия за синфазни сигнали.
Задоволителни резултати при прецизни измервания се получа-
ват, когато коефициентът на дискриминация е над 80 dB.
За симетричността на усилвателя е удобно да се съди по кое-
фициента на режекция. При напълно симетричен диференциален
усилвател синфазният сигнал не предизвиква появата на противо-
фазна съставка в изходния сигнал и изходният сигнал повтаря на-
пълно формата на входния противофазен сигнал, но усилен К пъти.
При несиметричност обаче синфазният сигнал не се усилва ед-
накво от двете рамена и на изхода се получава усилен сигнал от
смущенията, въпреки че те постъпват на входа синфазно. Коефи-
циентът на режекция показва до каква степей е намалено това
влияние на синфазния сигнал върху полезния противофазен сигнал.
Коефициентът на режекция зависи почти изцяло от симетри-
рането на входния блок, т. е. на първото стъпало.
8
1.2. ПОСТОЯННОТОКОВИ УСИЛВАТЕЛИ С БИЭПОЛЯРНИ ТРАНЗИСТОРИГ
ПОЛЕВИ ТРАНЗИСТОРИ И ОПЕРАЦИОНКИ УСИЛВАТЕЛИ
Входните стъпала на постояннотоковите усилватели с биполяр-
ны транзисторы работят в микротоков режим и обикновено се
строят по диференциална схема.
Микротоковият режим на работа на транзисторите се характеры-
зира с голяма стойност на статичного съпротивление на еми-
терния преход, а коефициентът на усилване по напрежение прак-
тически не зависи от ^параметъра h2iE и линейно нараства с
увеличаване на колекторния ток на покой.
Тези изводи, както и следващите, са резултат на теоретичен
анализ, на който няма да се спираме.
За изграждане на усилватели в микротоков режим може да.
се използуват маломощни биополярни планарни транзистора при
работата им в пробивната облает, т. е. при напрежения, близки
до напрежението на лавинен пробив на колекторния преход. В та-
зи облает за сметка на лавинното размножаване па част от токо-
носителите коефициентът на усилване по ток може значително да
се увеличи.
Използуването на транзистора в такъв режим не е опасно,
като се има предвид големият запас от гранична мощност. Това
дава възможност да се осигури надеждна работа на транзистора
и да се получат големи малосигнални коефициенти Л21£..
При работа в режим на микротокове нивото на собствечите
шумове е ниско. Този режим изисква обаче добра температурна
стабилизация, тъй като изменението на обратния ток на колектора
оказва голямо влияние върху работната точка и коефициентите
на усилване.
На фиг. 1.1 е показана пай-общата схема на диферечциален
усилвател. Двата транзистора заедно с кодекторните резнстори
образуват мостова схема, която се намира в равновесие при рав-
ни съпротивления на резисторите RCI и Rc% и при идентичны ха-
рактеристики на транзисторите 7\ и Т2. Входният сигнал се по-
дава между базите, а изходният се получава между колекторите
на двата транзистора.
Когато входният сигнал липсва, мостът трябва да е баланси-
ран и изходният сигнал да е пула. При постъпване на входеп ди-
ференциален сигнал напреженията, подавани към базите, са равни
по амплитуда и противоположим по фаза. Полученото на изхода
напрежение е пропорционално на коефициента на усилванего на
транзисторите. Ако входният сигнал постъпва с еднаква фаза и
амплитуда едновременно на двата транзистора (синфазен сигнал),
9
Флг. 1.2
тколекторните им токове се изменят с еднакви стойкости в еднак-
ви посоки и мостът остава в равновесие, т. е. изходът на дифе-
ренциалния усилвател не реагира на синфазен сигнал. Способност-
та на усилвателя да усилва сигнала, постъпващ като диферен-
циален, а да не се усил-
ва сигнала, постъпващ
като синфазен, е негово
съществено свойство, за
което вече стана дума.
За да бъде голямо
потискането на синфаз-
ния сигнал, е необходи-
мо резисторът ffE да
има висока стойност. То-
ва обаче налага да се
повиши захранващото
напрежение, което е не-
рационално. Въпросът
може да се реши, ако
вместо RE се използува
транзисторът Т3, вклю-
чен по токостабилизира-
щата схема от фиг. 1.2.
Неговото динамично
(променливотоково) съп-
ротивление във верига-
та на колектора може
да достигни стотици ки-
лоомове, дори няколко
мегаома. При това па-
дът на напрежението в
общата емитерна верига
може да се направи про-
менлива величина, изби-
раща се по подходящ
начин от съотношение-
то на елементите в де-
лителя
а като източник на ток.
За да се постигне постоянство на тока и още повече да се уве-
личи динамичного съпротивление на общата емитерна верига, се
въвежда допълнителна отрицателна обратна връзка на синфазния
сигнал чрез резистора #Е.
В тази схема транзисторът Т9 се
10
На фиг. 1.3 е показано входно стъпало на диференциален усил-
вател с полеви транзистори.
За нормална работа на диференциалния усилвател е необхо-
димо да има съгласуваност в характеристиките на двата транзи-
стора. Условията за добро съгласуване са:
— равенство на стръмностите на преходните характеристики
на двата транзистора;
— равенство на напреженията гейт — соре;
— ако изходното съпротивление на източника на сигнал е го-
лямо (1 MQ), трябва да бъдат
съгласувани и токовете на утеч-
ка гейт — соре.
В общия случай за компен-
сация на дрейфа се предпочита
методът, при който резисторът
от фиг. 1.3 се замества с
генератор на ток (фиг. 1.4).
Работното напрежение на
опорния стабилизатор се избира
такова, че да компенсира вари-
ациите на прехода база — еми-
тер на транзистора в зависи-
мост от температурата.
Източникът на стабилизиран
ток потиска синфазния сигнал
Фнг. 1.4
и понижава влиянието на вариациите на захранващото напреже-
ние върху дрейфа.
Използуването на операционни усилватели значително ще пови-
ши както възможностите, така и показателите на ПТУ.
11
От теоретична гледна точка идеалният операционен усилвател
се характеризира с безкрайно голямо усилване по напрежение,
безкрайно голямо входно съпротивление, нулево изходно съпро-
тивление и безкрайно широка честотна лента. При липса на поле-
зен сигнал на входа изходното напрежение е равно на нула, а
коефициентът на усилване на синфазни сигнали е също равен на
нула. Допуска се, че измененията на температурата и захранва-
щото напрежение не оказват влияние върху сигнала.
Реалният усилвател позволява да се постигнат ограничени ви-
соки показатели. Единият от тях — малки синфазни сигнали, по
необходимост почти винаги води до използуването на диферен-
циално входно стъпало. Следващото стъпало обикновено също
се изпълнява като диференциален усилвател. Изходният сигнал
от него се снема между колектора и масата на схемата и зато-
ва в него освен променлива съставка (полезният сигнал) същест-
вува и постоянна съставка на напрежението. Задачата на трето-
то стъпало е да компенсира тази постоянна съставка. Изходното
стъпало осигурява необходимого ниво на сигнала и трябва да е
с малко изходно съпротивление, за да има ОУ добра товароспо-
собност.
Предимството на планарната технология за производство на
интегрални схемы се състои в това, че тя дава възможност да
се получи пълна симетрия на схемата на диференциалния усилва-
тел, която да се поддържа в широк температурен интервал.
Входният диференциален усилвател в интегрално изпълнение
има особеността, че вместо емитерен резистор използува токоста-
билизиращ двуполюсник. И тук този усилвател работы в режим
на микротокове, като всички основни положения, отнасящи се до
работата на транзисторния постояннотоков усилвател в микрото-
ков режим, са вал и дни и в този случай.
За постояннотоковите диференциални усилватели е характер-
но, че имат два входа и постояннотокова връзка между входове-
те, а изходното напрежение е пропорционално на разликата от
двата входни сигнала, ако тези сигнали са различии по амплиту-
да и фаза. Както входните, така и изходните сигнали се измер-
ват отпоено една обща точка с нулев потенциал.
През последните години въпросите, евързани с практического
влагане на операционки усилватели в постояннотоковите усилва-
тели са разгледани отлично в редица литературни източници и
са достояние на всеки интересуващ се. Поради тази причина не
е необходимо тук да се отдели по-голямо внимание на описател-
ната обща част от този проблем.
12
1Л. ПРАКТИЧЕСКИ ИЗПЪЛНЕНИЯ НА УСИЛВАТЕЛИ БЕЗ ПРЕОБРАЗУВАНЕ
НА СИГНАЛА
1.3.1. Усилвател с полеви транзистори
Описание на схемата
На фиг 1.5 е показана схемата на усилвател, входното стъпало
на който е изпълнено с полеви транзистори. С биполярния тран-
зистор е изпълнен генераторът на ток. Чрез Рг се регулира ре-
жекцията на входното стъпало, а чрез Р2 — на второто. Усилва-
телят може да се комбинира с друг, когато сигналът е промен-
ливотоков, какъвто е при разглежданата схема.
На фиг. 1.6 е показан графичният оригинал, а на фиг. 1.7 —
сервизната схема.
Спецификация
№ J Означение | Наименование | Технически данни | Тип | Забележка
1 #1 /?2 Резистор 1 k2+l%0,25W
2 1 М2+5 % РПМ
3 R& 50 М2+5 %
4 R6R? » 15 ка ±5 % -
5 Rs 22 к2±5% . л
6 R9 10 ка +5%
7 Rv>Ru ЮОка+5%
8 » ю ма±5 % м
9 Ris п 2,2 к2 ±5% м
Ю Ru 9,1 M2±5°/oO,25W !9
11 12 к Тример- потенциометър юо а ±5 % 500 а 0,05 W РД
13 Рз 5 ка
14 Рз - 2,2 М2
15 ^1^2 Кондензатор 1,0 pF 25 V КЕА-2
16 Сз 33 nF 25 V КМПТ
17 4,7 nF 25 V !9
18 Сз я 220 pF 25 V !9
19 7\Г2 Транзистор КП103М СССР
20 Т3 МП116 СССР
21 ис, 1 Интегрална схема 1У0709 НРБ
13
Р.г
Фиг. 1.5
Фиг. 1.6
14
Фиг. 1.7
1.3.2. Усилвател с транзистори и операционни усилватели
Описание на схемата
На фиг. 1.8 е показана схема на усилвател с входно' стъпало^
изпълнено с диференциалната двойка полеви транзистори BFS21A..
С транзистора Т3 е изпълнеи генератор на ток. С Р} се изравня-
ват входните токове, респ. изходните напрежения на транзистори-
те. При това положение режекцията на входного стъпало е мак-
симална. Второго стъпало е галванически разделено от първото.
Наличието на разделителни кондензатори води до ограничаване
на честотната лента откъм ниските честоти. Най-ниската често-
та, която може да се прехвърли, се определи с формулата
f =——
където R е половината от сумата на съпротивлението в делите’
ля R^ /?12, ^2» #ю- Сигналът се подава към неинвертиращи-
те входове на операционните усилватели. Чрез /?2 се регулира ре-
жекцията му, а чрез /?б усилването (около 6000 пъти). Третого
стъпало преобразува диференциалния изход в несиметричен.
15
Фиг. 1.8
Фиг. 1.9
Фиг. 1.10
2 Електрониката в прегледите . . .
17
Фиг. 1.11
За сигнал с по-високо ниво лентата се стеснява откъм висо-
ките честоти — сигнал с честота над 1 kHz на изхода е изкривен
(с трионообразна форма), Това се получава, защото са използува-
ни нискочестотни корекции при голямо усилване. Необходимост-
та от използуването на нискочестотни корекции се обуславя от
изискването за минимален шум в целия усилвател и от опасност-
та от самовъзбуждане при високи честоти.
На фиг. 1.9 и 1.10 са показани графичните оригинали, на една
платка от двойнофолиран текстолит. На фиг. 1.11 е показана
сервизната схема.
Спецификация
№ Означение Наименование | Технически даннп I Тип Забележка
1 #2 Резистор 1,2 кй +1 % 0,25 W РПМ
2 ^3 #4 п 10 кй ±1 % •*
2 *5 i 5,1 кй +5% п
4 R& ! 2 кй +5 % , 9
5
^15^23 И кй+5% .
6 *8 18 кй +5 % „
7 *9 10 кй ±50/0 »
8 ^11^12 47 кй +5 % 0
9 #14^16^24 270 кй +5 %
10 # 17^18 99 3,6 Мй+5%
И ^19^20^21 Резистор 100 кй +5 % 0,25 W РПМ
12 75 кй -F5 °/о „
13 А Тример- 100 Й 0,05 W РД
поаенциометър 33 кй
14 Р2 47 кй
1 15 - 10 кй
16 Рь 1,0 pF 25 V КЕА-2
17 6*2 | Кондензатор 47 пг> КМПТ
18 Q Q Q 47 pF
19 64 Q с8
20 т\т2 Транзистор BFS21A Европа
21 Гз ВС238
22 ИСхИС2ИС^ Интегрална । I1A725 9
схема
1.3.3. Транзисторен усилвател
Описание на схемата
Усилвателят, изпълнен със същото входно стъпало и генера-
тор на ток, е показан на фиг. 1.12.
18
Р1О 100К
Фиг. 1.12
19

Фиг. 1.15
20
Той се различава от предната схема • по това, че е използуван
само един операционен усилвател, който усилаа сравнително мал-
ко с цел да се увеличи динамичният обхват.
Основен недостатък на операционните усилватели е, че имат
дрейф на нулата. Поради тази причина за предпочптане е да се
и-зползуват по-малко на брой операционки усилватели, като не се
намалява обиият коефициент на усилване на целия усилвател.
При посоче ата тук схема на входно стъпало коефициентът
на рсжекция може да достигне 100 (IB даже при подбор на по-
левите транзистори с точност до 10%. Със същото стъпало мо-
же да се достигне режекция над 70 dB без стабилизатор на нап-
режение, но само при разлика в характеристиките на полевите
транзистори до 1 %. На фиг. 1.13 и 1.14 са показана графичните
ориги.чали на една платка от двойнофолиран текстолит. На
фиг. 1.15 е показана сервизната схема.
Спецификация
1 № Означение На’ основание Технически . ZIFHHH Тип Забележка
1 ! R1R* Резистор 1,2 кй п-1 °/0 0,25 W I РПМ
2 R3 - 2,2 МЙ±5 «/о
1 з Rt R& 10 кй ±1 %
i 4 Re 9 2 кй ±5 о/о
1 5 r7 7,5 кй ±5 %
I 6 Rs 22 кй зг5 (7о »
i 7 R« 9,1 кй ±5 % ! 9
, 8 RiO’Ris ! 100 кй ±5 % И
: 9 Rn * 91 й ±5 % » [
i 10 R]2 г 1,1 кй -95%
11 R14 10 й ±5 %
12 RiS'Rie 5,6 МЙ±5 % п
13 Rjj 39 й +5 %
14 A Тример-
потенциометър 630 Й 0,05 W РД
i15 p2 47 кй
! 16 Кондевзатор 1.0 tiF 2o” V КЕА-2
।17 C3C3 22 nF КМПТ
1 is c\ 47 nF 9
19 А Дз Диод КС 133 А СССР
,20 Дз КС156А СССР
|21 г, T, Транзистор BFS21A Европа
22 А T< Tr, T6 Транзистор ВС233 Европа
'23 T7 и 25К41 Япония
i 24 А Тз‘ТюТ^ 2Г3351 НРБ
25 исх ' Интегрална рА725
схема
21
*15V
Фиг. 1.16
Фиг. 1.17
1.3.4. Усилвател с висок коефициент на режекция
Описание на схемата
На фиг. 1.16 е показан постояннотоков усилвател на бионапре-
жение. Входного стъпало е изпълнено също с диференциална
двойка полеви транзистори — BFS21A. Гейтовете на по левите
транзистори са предпазени от пренапрежения чрез диодно свърза-
ните транзистори Тг-т-Т^ Режимът на работа на полевите тран-
зистори е стабилизиран чрез генератора на ток (7\), изпълнен с
полеви транзистор. В стабилизатора на ток участвуват още бипо-
лярният транзистор Т8 и стабилитронът Д3. Захранващото на-
прежение на диференциалното стъпало се поддържа постоянно
Фиг. 1.18
чрез напреженовия стабилизатор, изпълнен с транзисторное Г9,
/10 и стабилитроните Дг и Д2. При такава схема на входното
стъпало коефициентът на режекция може да надмине lOOdB даже
при подбор на полевите транзистори с точност до 10%. Второто
23
и трсгото стъпало на усилвателя са изпълнени с операционните
усилватели рА725. Резисторът /?1б, който е включен в делителя
на входа на второго стъпало, осигурява голямо входно съпро-
тивление на синфазни ге сигнали, а оттам и по-голяма режекция
на стъпалото.
На фиг. 1.17 и 1.18 са показани графичнитс оригинали на две-
тс страна на ллатката, а на фиг. 1.19 — сервиз 1ата схема.
Спецификация
№. Озпа чение 1 | Наименование | Технически даннч Тип Забе- лежка
1 .Резистор 1,2 к2±1% 0,25 W РПМ
; 2 2,2 М2+5% ч 1 !
। з r4r. w 10 к2±1% я 1
R* я 2 kQ+50/с я
5 R7 Я 7,5 к 2+5°/о „ я i
6 RS 22 kQ+5% . i ‘
7 Рг, я 91 2+5%
8 R-.0 я 1,1 к2+5%
9 9,1 kSj-5% я
Ю R.2R!3 я 47 ка+5%
11 я 11 к2+5% п

12 /4^7 я 75 к2+5% я
13 RitiRaRz) я 280 2+5%
14 я 3,6 М 2+5% я
15 R^R-x 100 кй ±5% я
16 R. Тример-потен- 680 2 0,05 W РД
цией етър
'17 P* ff 33 к2 я
•18 PJW1 ff 47 к2 я
*19 Pi 1,5 к2 я
*20 99 Кондензатор 1,0 [xF 25V КЕА-2 ।
21 С3С4С7 я 47 nF КМПТ 1
22 CrM я 47 pF
23 Ы Диод КС 133 А СССР
24 ,’Ц я КС 156А 1
25 ч\ттд\ Транзистор ВС238 iЕвропа
26 РА Транзистор BFS21A Европа
27 !>. я 2SK41 (Япония
28 ТнАРоРх я 2Т3851 ’.НРБ
29 ИС, ИС Ж > Интегрална схема 1А725 1
24
Фиг. 1.19
L3.5. Усилвател с многонисък дрейф на нулата
Описание на схемата
Основен недостатък на операционните усилватели е, че имат
дрейф на нулата. Поради тази причина за предпочитане е да се
използуват по-малко на брой операционни усилватели, като не се
намалява общият коефициент на усилване на целия усилвател.
Схемата, показана на фиг. 1.20, удовлетворява в общи линии
тези изисквания. Ако транзисторите и 76, Ts и Т9 са подбра-
ни с еднакви параметри, не е трудно да се постигне и голям кое-
фициент на режекция.
На фиг. 1.21 и 1.22 са показани графичните оригинали на
двойнофолирана платка. На фиг. 1.23 е показана сервизната схема.
25
Фиг. 1.20
Фиг. 1.21
26
изх.
______________________I
Фиг. 1.22
8x1
8x2
M
Фиг. 1.23
27
Спецификация
№ j Означение | Наименование Технически данни 1 Тип Звбе- лежка
1 #1#2 Резистор 1,6 ке± 1О/О 0.25W РПМ
2 #3#18#17 2,2 М2+5%"
3 #4#5#12#13 п 10 кй±1%
4 #6» #7 2 кй+5%
5 4,3 к2+5°/о „
6 #9 я 120 а±5°/о
7 #ю» #11 1 ма+бо/о
8 #14 Резистор 18ка+5°/0 0.25W РПМ
9 #15 Уи Д Тример-потен- циометър 220 Q-|-50/o „
10 Л 100 S 0.05W РД
11 #2 я 10 кй
12 Q Кондензатор 10|xF 25 V КЕА-2
13 С*2^3 470 nF КМПТ
14 С4С5 9» 1,0 |iF КЕА-2
15 Q » 330 pF КМПТ
16 Д Диод 1 КС133А СССР
17 TiT^T^Ti Транзистор 2Т3167 НРБ
18 Ws я BFS21A Европа
19 ИС1 Интегрална схема [1А741 СРР
23 л Транзистор ВС238 Европа
Фиг. 1.24
28
1.3.6. Усилвател с много висок коефициент на режекция
Описание на схемата
Въпреки че на практика не е необходимо коефициентът на
режекция да е по-голям от lOOdB, в някои случаи е наложително да
се работа с усилвател, чийто коефициент на режекция да надви-
Фиг. 1.26
29
Фиг. 2.27
Спецификация
№ Означение J Наименование Технически данни Тип Забе- лежка
1 RiRz Резистор l,8k2+l% 0.25W РПМ
2 Яз 2,2 ма+5%
3 RiRs, 12,1 к2+5%
4 Ъ 2 к2±5% n
5 Ri ♦ 7,5 к2Ч~5°/о J»
6 Rs n 20 кй+5%
7 Rs 1 ” 9,1 к2±5°/о
8 Rio^u 1 » 47 ка+5% »
9 Riz 91 2+5% n J»
10 ^13 j 1 » 1,1 к2+5% n
11 RitRis । 4,7 М2+5% n
12 Rie । » 1,5 к2+5% n
13 A : Тример-потен- 2к2 0,05W РД
циометър
14 ps 47 к2
15 CiC2 ' Кондензатор 680 nF 25 V КМПТ
16 C3 I 22 nF
17 QC6 100 nF n
18 c7 200 nF
19 Д1Д2 1 Диод KC133A СССР
20 л : • КС 156 A
21 тмп Транзистор 2T3167 НРБ
22 Т5ТвТчТ8Т9 BFS21A Европа
23 ЛсДиЛзЛз n 2T3851 НРБ
24 ИС Интегрална 1У0709 НРБ
схема
30
шава llOdB. Такъв усилвател е показан на фиг. 1.24. Новото в
него е свързването по особен начин на полевите транзистори във
входното диференциално стъпало. С помощта на Рг и Р2 се до-
стига максимална стойност на коефициента на режекция.
На фиг. 1.25 и фиг. 1.26 са показани графичните оригинали на
двойнофолирана платка, а на фиг. 1.27 — сервизната схема.
1.3.7. Схеми на усилватели, разработени само с операционни
усилватели
Описание на схемата от фиг. Р28
На фиг. 1.28 е показана схема на усилвател с три операцион-
ни усилвателя,
Входното стъпало е изпълнено с два операционни усилвателя
тип [1А709.
Основного усилване се постига от първите два операционни
усилвателя. Сигналът се подава на неинвертиращите входове, та-
ка че се използува високото им входно съпротивление. Усилва-
Фиг. 1.28
нето на входното стъпало се регулира чрез Pv а максимумът на
режекцията чрез Р2. Второто стъпало работа като компаратор с
малък коефициент на усилване. Диодите, включени на входа му,
служат за предпазване от насищане при постъпване на входа на
31
32
Фиг. 1.31
Спецификация
№ Означение Наименование Технически дамни 1 Тип | Забележха
1 Резистор 2.2 М2±5»/о 0.25W РПМ
2 7?2Я5 n 2 2к2т;1%
3 R^R± 220 №2+5%
4 RqR11R 15 2 к!2~г~'-’% » n
5 R7R10R17 n юо а±5%
6 RsRv 120 S±5% n
7 R12R13 Резистор 510 к2х5о/о 0.25W РПМ
8 Ria 3 М2±5%
9 R-iQ 2f7 №2+5®/о „
10 Pl Тример-по- тенциометър 1,2 кС± 0,05'# РД
11 p2 1 М2
12 P3 5 кР.
13 Кондензатор 4.7nF 25V КМПТ
14 C3C! n 220 pF »
15 C5 33 nF
16 17 18 C7 . Л1Д2 ИСХИС2ИС3 Диод Интегрална схема 220 pF SFD106 1У0709 НРБ НРБ
3 Електрониката в прагледите ..
33
усилвателя на сигнали с голяма амплитуда. С това се избягва
голямото време за възстановяване на операционния усилвател след
насищане. Кондензаторът, включен също между входовете на
второто стъпало, служи за шунтиране на високочестотните шумо-
ве, пропуснати или породени от първото стъпало.
На фиг. 1.29 и 1.30 са показани графичните оригинали на
двойно фолираната платка, а на фиг. 1.31 — сервизната схема.
Описание на схемата от фиг. 1.32
На фиг. 1.32 е показана схема на усилвател, построена също>
с три операционни усилвателя. На входа са поставени раздели-
телни кондензатори за отстраняване влиянието на евентуални по-
ляризационни потенциали. Характерно за схемата е, че сигналът
се подава на инвертиращия вход на единия операционен усилва-
тел и неинвертиращия вход на другая операционен усилвател.
Първото и второто стъпало са разделени галванически с конден-
затори от 1 pF. Регулирането на режекцията се постига чрез Pt
и Ръ, а коефициентът на усилване — чрез Рг.
На фиг. 1.33 и 1.34 са показани графичните оригинали на
двойнофолираната платка, а на фиг. 1.35 — сервизната схема.
34
Фиг. 1.34
35
Фиг. 1.35
Спецификация
№ Озна чение Наименование Технически данни Тип Забележка
1 #1#4 Резистор 2,2 кУх1% 0,25W РПМ
2 #2#3 10 M£2~t~5°/o 0
3 #5#6 » 2,2 ка±5% 9
4 #7#10 100 к 2x5%
5 #8#9 » 120 к2±5%
6 » 510 ка±5% Я 1
7 #13 • 3 М2±5% я
8 #14 9 2,2 к2±5% »
9 #15 » 100 2±5% » 0
10 #16 и 2.7 М2±5% я 9
11 Л 1 ример-потен- циометър [2,2 Мах 0.05W РД
12 #2 » 2,2 кЗ
13 #з 1 М2
14 ^1^2 Кондензатор 0,05 ’1F 25V КМПТ
15 » 4,7 nF
16 С4С6С10 » 220 pF
17 18 19 С7С8 Д1Д? ИС^ИС2ИС% Диод Интегрална И схема 1 jxF КЕА-2 SFD106 1У0709 НРБ НРБ
36
Описание на схемата от фиг. 1.36
На фиг. 1.36 е показана
ни усилвателя.
схема на усилвател с пет операцион-
Фиг. 1.37
37
Фиг. 1.38
Фиг. 1.39
38
Използувани са операционни усилватели тип р,А709.
Сигналът се подава на неинвертиращите входове на усилвате-
лите. Кондензаторите и С9 служат за отстраняване на високо-
честотните съставки на синфазните сигнали. Чрез кондензаторите
С3 и С6 второто стъпало галванически е разделено от първото.
Третото стъпало работи като компаратор без усилване.
С потенциометрите Р2 и се регулира режекцията и „нула-
та “ на изхода, а с Р± и Р3— усилването съответно на първото
и второто стъпало.
На фиг. 1-37 и 1.38 са показани графичните оригинали на двой-
нофолираната платка, а на фиг. 1.39 е показана сервизната схема.
Спецификация
№ Означение Наименование Технически данни Тип Забележка
1 Резистор ioka+1% 0,25W РПМ
2 ^3^4^11^12^19 » 1,5 кУ+5% £
3 #5^6 » 470 ка+5% »
4 #7#8#15#16 #17^20 » 100 kQ;£5% 9
5 #9^10 » 2,2 М2±5% » »
6 #13^14 » । 510к2+5% »
7 ^18 » | 75 к 2+5%
8 Р1 Тример-по- тенциометър ! 100 kQ 0,05W РД
9 Р>2 220 kQ »
10 Рз » 1 33 kQ 9
11 ' 47 kQ M
12 Ci<?4C7C9Cii Кондензатор 5 nF 25W КМПТ
13 C2QGA(A2 ' 220 pF
14 15 б’зб’б ИСХИС2ИС3 псЖ Кондензатор Интегрална схема 0,22 pF 25W KEA-2 1У0709 НРБ
Описание на схемата от фиг. 1.40
Посочените дотук усилватели имат сравнително малко усил-
ване, което ги прави неприложими за някои специфични изслед-
вания. Увеличаването на усилването на отделните стъпала се съ-
провожда с много трудна настройка и нестабилност по постоян-
но напрежение на изхода при усилвателите без разделителни кон-
дензатори.
За целта се използуват схеми с голямо усилване и малък шум
приведен към входа на усилвателя. Те се реализират с операцио,
39
Фиг. 1.40
Фиг. 1.41
йен усилвател тип р,А 725, който има следните по-важни предим-
ства:
— голямо усилване без обратна връзка — типично 3 милиона
пъти;
— усилване с обратна връзка — гарантирано 10000 пъти;
— възможност за регулиране „нулата“ на изхода; предпазен е
от самонасищане;
— голям коефициент на режекция—120dB.
На фиг. 1.40 е показан постояннотоков усилвател с пет опе-
рационни усилвателя тип рА725.
Първото стъпало има малко усилване (около 10 пъти) и оси-
гурява високо входно съпротивление. Голямо усилване от това
стъпало не може да се постигне, тъй като настройката по по-
Фиг. 1.42
стоянно напрежение на изхода е невъзможна. Чрез потенциометъ-
ра Рг се настройва режекцията на първото стъпало.
Основного усилване се постига от второго стъпало.
На фиг. 1.41 и 1.42 са показана графичните оригинали на
двойнофолирана платка, а нафиг. 1.43 е показана сервизната схема.
41
Фиг. 1.43
Спецификация
№ Означение Наименование Технически данни Тип j Забележка
1 Резистор 2,2 ka±l%0,25W РПхМ
2 /?з У} 2,2 Ма+1% .
3 /?4#6^22 » 10 2+50/с . »
4 R$R1 » зо а+5»/0 . »
5 RsR$ 8,2 ка+5% , »
6 RsqRix • 51 ка+5% , »
7 /?12^И » 5,6 ка+5% . »
8 #13^15 » 100 аЧ-50/о ,
9 » 2,2 Ма+5% , » 1
10 ^18^19^20 100 ка+50/о . » 1
11 /?21 » 75 ка±5о/о ,
12 #23 я зо а±5«/о .
13 Тример-потен- циометър 2,2 ма+ 0,05 W РД »
14 PJ\ п 2,2 ка я
15 Рз п 4,7 ка
16 Pb » зз ка и
17 Р^Р^Рз » юо ка КМПТ
18 CjCgCg Кондензатор 47 nF 25 V »
19 СзС^С^Сз 15 nF , »
20 С5С7 » 150 pF »
21 22 С$\ИС2 ИСцИСь исъ Интегрална схема 22 nF рА 725
1.4. ПОСТОЯННОТОКОВИ УСИЛВАТЕЛИ С ПРЕОБРАЗУВАНЕ НА СИГНАЛА
Компенсирането на температурния дрейф на операционния усил-
вател чрез диференциално свързване на подходящи полупровод-
никови активни елементи, макар и в интегрално изпълнение, в
много случаи не е в състояние да осигури необходимата темпера-
Фиг. 1.44
турна стабилност. Едно възможно решение на проблема е елек-
тронната схема да се термостатира, което е сравнитенно трудно,
увеличава консумацията и размерите на усилвателното устройст-
во- Подходящо в такива случаи е да се използува постояннотоков
усилвател с преобразуване на сигнала или накратко—МДМ-усил-
вател (с модулация и демодулация).
Принципът на действие на МДМ-усилвателите може да се
изясни със схемата на фиг. 1.44 и времеимпулсните диаграми на
фиг. 1.45.
МДМ-усилвателят включва четири основни елемента: модула-
тор, променливотоков усилвател, демодулатор с филтър и гене-
ратор на модулиращо напрежение Г за управление на модулато-
ра и демодулатора. Модулаторът в показаната схема включва
резистора /?б и ключа 7<м. Демодулаторът е образуван от демо-
дулаторния кондензатор Сд и ключа /Сд.
При последователно включване и изключване на ключа /См
входного напрежение, показано на първата диаграма на фиг. 1.45,
се преобразува в променливо напрежение, показано на втората
диаграма.
Това напрежение се усилва по-нататък от променливотоковия
усилвател, чийто температурен дрейф може да измени средната
стойност на изходното напрежение, но няма да влияе съществе-
но върху амплитудата на променливотоковата съставка на изход-
ния сигнал.
43
Синхронното включване на ключа от демодулатора зареж-
да демодулиращия кондензатор до стойността на изходното на-
прежение на усилвателя. За временните интервали, когато е
изключен, изходното напрежение на усилвателя се сумира с това
на заредения кондензатор
Сд и напрежението на из-
хода на демодулатора има
вида, показан на четвърта-
та диаграма. Образуваният
от групата /?ф и Сф фил-
тър филтрира напреже-
нието от демодулатора.
При промяната на поляри-
тета на входнйя сигнал
изходният сигнал също
променя поляритета си.
Постояннотоковият уси-
лвател с преобразуване
на сигнала може да се
превърне лесно от неинвер-
тиращ в инвертиращ или
обратно чрез промяна на
включените и изключените
интервали от време на
ключовете Л*м и Кд един
спрямо друг.
От тази най-проста схе-
ма на МДМ-усилвател се
вижда, че поради наличието на изходния филтър честотата на
входнйя сигнал, който може да се усили от усилвателя без голе-
ми изкривявания, е ниска. Честотните показатели на МДМ-усил-
вателя може да се подобрят чрез повишаваяе честотата на пре-
образуване на сигнала и намаляяане стойността на филтриращата
трупа. Това обаче в много случаи е все още недостатъчно. Без
да се разглежда подробният теоретичен анализ на МДМ-усилва-
телите, ще се отбележи, че връзката между честотата на прео-
бразуване Лпр и максималната честота Лус. max, при конто МДМ-
усилвателят може да усилва, е
р <г пр—
Гус. шах104_20
Максималната честота на преобразуване не може да надвиша-
ва 5ч-10 kHz, което съответствува на максимални честоти на усил-
ване на МДМ-усилвателя Fyc . max = 250 ч-1000 Hz.
44
Честотните свойства на постояннотоковите усилватели с пре-
образуване на сигнала може да се подобрят много чрез двуканал-
ната схема, показана на фиг. 1.46.
Фиг. 1.46
Тази схема съчетава високите температурни показатели на
МДМ-усилвателите с високочестотните свойства на усилвателите
с непосредствена връзка. Схемата включва освен двата канала за
разделно усилване на входните сигнали с висока и ниска честота
У2 и Уг и сумиращия усилвател У3. Входните филтри, съставени
от елементите Сг и С2, разпределят входния сигнал съответно
към нискочестотния и високочестотния канал. С оглед да се оси-
гури непрекъсната честотна характеристика на целия усилвател
необходимо е двата канала да се застъпват честотно. Това се
осъществява чрез правилното проектиране на филтрите и честот-
ните параметри на двата канала поотделно. Посредством дифе-
ренциалния вход на сумиращия усилвател се осигурява голямо
входно съпротивление и висок коефициент на потискане на син-
фазните сигнали.
Вйсоките качествен!! показатели на съвременните МДМ-усил-
ватели се дължат преди всичко на непрекъснатото усъвършенст-
вуване на модулаторите.
Особено голямо приложение имат модулаторите, изпълнени с
полеви транзистори и оптоелектронни елементи. Например мак-
сималната стойност на дрейфа на МДМ-усилвателите, реализира-
ни с модулатор с полеви транзистор, е ez=30.10""9 V/°C, докато
при МДМ-усилвател, реализиран с оптомодулатор, е £/ = 2.10-9
45
V/°C. Големият температурен дрейф, характерен за модулаторите
с биполярни транзистори, се дължи на сравнително високото ос-
татъчно напрежение.
15. ПРАКТИЧЕСКИ ИЗПЪЛНЕНИЯ НА УСИЛВАТЕЛИ С ПРЕОБРАЗУВАНЕ
НА СИГНАЛА
1.5.1. Усилвател с полеви транзистори и интегрални схеми
Описание на схемата
На фиг. 1.47 е показана схема на усилвател с преобразуване
на сигнала. Накъсването на входния сигнал става с полевия тран-
зистор 7\.
Следва променливотоков усилвател, изпълнен с операционния
усилвател ИСХ. Непосредствен© след това се извършва демоду-
Фиг. 1.47
лация на сигнала с помощта на полевия транзистор Т2, работещ
по сыция начин, както 7\, но в противотакт.
По-нататък сигналът се усилва от следващия операционен
усилвател ИС2, на чийто изход се извършва окончателно филтри-
ране.
46
Фиг. 1.48
Фиг. 1.49
47
Управляващите импулси се получават от генератора, изпълиен
с МОС-интегрална схема ИС3.
Честотата на модулиращото напрежение, получавано от него,
се изменя при промяна стойността на капацитета на кондензато-
ра С9.
Фиг. 1.50
На фиг. 1.48 и 1.49 са показами графичните оригинали на двой“
нофолираната платка, а нафиг. 1.50 е показана сервизната схема*
Спецификация
№ Означение Наименование j 1ехническ!'. дйн"и 1 1 Тип За бе лежка
1 Резистор 1,1 кй±1% 0 ,23 W I РПМ
2 и 2,2 кй+5% „
3 ^3^15 » 18 kS2+5% „ 1 п
4 ^5^8^14 510 к 2+5% ,
5 RqRjR g 100 кй±5% ,
6 ^10 1,1 к2+5% „
/ #11 27 к2+5% »
8 #12 2,2 кй+5% , »
9 #:з 1 2,7 кй+5% , ।
48
Пр Од ъ л жени е
№ Означение Наименование Технически данни Тип Забележка
10 #16 1,3 kfi+5% „ 9
11 #17 » 10 kS+5% . 9
12 f?18#19 я 2,4 k2+5% . 9
13 я 110 ka+5% .
14 Резистор 12 k2±5% 0,25 W РПМ
15 РА ! j Тример-потен- | 10 k2+ 0,05 W РД
i циометър •
16 cjACg i Кондензатор 470 nF 25 V КМПТ
17 GCA । 330 pF я
18 CjGCgClJ 1 47 nF
19 Go । я 270 nF
20 Ti? Транзистор 2SK41 Япония
21 И<ЪИС3 Интегрална J1A741 СРР
схема
22 иа CM2114 НРБ
23 Д1МЗ Диод КД503 СССР
1.5.2. Усилвател със симетричен вход
Описание на схемата
При усилвателите с преобразуване трябва да се има предвидь
че се усилва променливо напрежение с честота и амплитуда, мио?
гократно по-големи от честотата и амплитудата на полезная сиг-
нал. Входният (полезен) сигнал се явява като обвиваща на едно
високочестотно трептение. Поради тази причина може да се по-
лучи така, че променливотоковият усилвател да ограничи усилва-
ната смес, при което полезният сигнал се загубва.
На практика за по-качествено филтриране се нзползуват ак-
тивни филтри. С тяхна помощ най-добре се „очиства“ полезният
сигнал от модулиращото напрежение.
Почти винаги е необходимо усилвателят да има симетричен
вход. Едва такава схема е показана на фиг. 1.51. Тук входного-
стъпало е диференциален усилвател, изпълнен с полеви транзис-
тори (7\ и Т2). Генераторы на модулиращото напрежение е съ~.
щият, както на предната схема.
Вижда се, че ИС3 е включена по схема на интегратор и слу-
жи за филтриране на изходния сигнал.
На фиг. 1.52 и фиг. 1.53 са показани гргфичьт^те оригинали ча
двойнофолираната платка, а на фиг. 1.54 е показала сернизчзг t
схема.
4 Електрониката в прегледите ...
49-
W9 8
Фиг. 1.51
ч
Фиг. 1.52
Фиг. 1.53
Спецификация
№ Означевие Наименование | Технически данни Тив Забележка
1 Резистор 2 к2+1% 0,25 W РПМ
2 10 k2+l% я
3 /?5^6 £ 2 к2+5%
4 /?7#8#10^11 я 4,7 кй+5% V
#14^15
5 ^9 я 4,3 к2+5% „
6 ^12^13 1 М2±5о/О „ »
7 /?16* 49^23 я 510 2+5% „ »
8 ^17^18^20 99 100 к2+5% „ »
9 /?21 4,3 кЙ+5% »
10 ^22 2,7 кЙ+5% „ »
11 ^24^25^26 Я 1 к2+5% »
^29
12 #27 * 500 2+5% „ я
13 #28 5,1 к2+5% J)
14 Pl Тример-потен- 680 2 0,05 W РД
циометър J
Продължение
№ Означение Нагшсаорааае Техн-ческа’ да кии Тип Забеле^кка
15 Р^Р, 16 С^Сн CfCji 17 С3С1 18 C-jC^C^ 15 СКС7СЮ 20 C^CjjCju 21 Д,Д 22 Д2Д3 23 1\Т3 24 Тз 25 T'tT'j 26 ИС Jit.2 ИС,, 27 ИС± Кондензатор » » Кондензатор Диод Транзистор » Интегрална схема 22 nF 25 V Ю nF !70nF 330 pF 0,1 pF 25 V КМПТ Л Л » KC133A КД503 BFS21A 2T3167 SMI 03 pA741 CM2114 Cccp СССР Европа НРБ 'ГДР СРР НРБ
Фиг. 1.51
1.3.3. Усилвател с допълнителна филтрация
Описание на схемата
В практиката се използуват различии методи не само за доб-
ра филтрация, но и за премахване на смущенията, предизвикани
от модулатора.
На фиг. 1.55 е показана схема, на конто след модулиращия
транзистор 7\ е включен полупроменлив кондензатор С3, с помощ-
та на който се намаляват паразитните импулси.
Транзисторите Т& и Т8 се използуват за компенсация на мо-
дулиращото напрежение, проникнало на изхода на усилвателя.
За разлика от предните две схеми тук се използува едно и
също напрежение за управление на модулиращия и демодулира-
щия транзистор, като предварително се дефазира на 180° от ди-
фиренциалния усилвател, изпълнен с транзисторите Т2 и Г3.
На фиг. 1.56 и 1.57 са показани графичните оригинали на двой-
нофолираната платка, а на фиг. 1.58 е показана сервизната схема.
53
Фиг. 1.56
L
Фиг. 1.57
54
Фиг. 1.58
Спецификация
1 № Означения Наименование Технически данни Тип Забележка
j 1 Ri , Резистор 56 кй+5% 0,25 W РПМ
' 2 RsRisRis » 47 ка+5% . я
3 Rs я 22 ка+5% , я
4 Ri я 8,2 ка+5% , я
5 RsRsRisRieRv
R12R20 я 10 ка+5% я я
, 6 R«Ri8 я 27 ка+5% , я
7 R? >» 4,7 ка+5% , я
8 r9 я 2,7 ка+5% , я
i 9 Rio 7,5 ка+5% , я
10 Rh я 68 а+5% . я
! 11 R14R21 1 ка+5% .
i 12 R42 я 33 к2+5% ,
I 13 Pi Тример-потен- Я
। циометър 25 ка+ 0,05 W РД
14 €\C§Cq Кондензатор 0,1 pF 25V
15 c2 » Ю nF КМПТ
16 Ci Тример-кон-
дензатор 3+30 pF
1 17 GA Кондензатор 47 nF КМПТ
18 Л Транзистор 2SK41 Япония
19 TWIT'S 1 » 2Т3167 НРБ
20 | TeT7T8 » 2Т3851 я
21 i ИСХИС2ИС. Интегрална
II о 1 1 схема 1 fiA741 СРР
55
1.5.4. Усилвател с много ниска модулираща честота
Описание на схемата
Често е необходимо да се усилват много бавно изменящи се
напрежения. Това позволява да се използува модулиращо напре-
жение със значително ниска честота.
На фиг. 1.59 е показана схема на усилвател, чийто мултивиб-
ратор е изпълнен с транзисторите Тъ и Т6. Той генерира модули-
ращо напрежение с честота /=300 Hz. Накъсаното входно на-
прежение чрез транзистора Т\ се подава на диференциалния усил-
вател, изпълнен с транзисторите Т2 и Tz и ИС,. След модулатора
полученото еднополярно напрежение се филтрира от интегра-
тора ИС2.
Спецификация
№ Означение Наименование Технически дании Тип . Забелсжка
1 Ri Резистор 100 ka±io/o 0,25 W РПМ
2 R2R3 220 Ы-г1% , as
3 я 100 кй±5°/0 , »
4 ^7^10^11^29 - 1 М2±5% , я
5 ^8^9 м 22 кй+5% .
6 10 MS+5% ,
7 ^13^18 W 33 кЙ+5% , »
8 R^R\7 15 к2±5’/0 , yf
9 ^15^16 £ 1 кй+5% , »
10 R 12^20 » 6S0 кй+5°/о
11 ^21 Резистор 20 k2+5%0,25W рпм”
12 R22 4,3 кЙ+5% .
13 R24R28 » 10 kU±5®/0 . »
14 ^25^26 51 к2±5% . »
15 Ri Тример-потон- 470 2 0,05 W РД
циометър
16 C1C9C10C12 Кондензатор 0,22 р-Р 25 V
17 Ю nF КМПТ
18 Q 1 nF КЕА-2
19 QA 5 nF КМПТ
20 c7 £ 0,47 nF
21 C13 0,1 fF
22 Диод КД503 СССР
23 Ъ Транзистор BSV81 Европа
24 1 2^3 2Т3851 НРБ
25 Л BFS21A Европа
26 2Т3851 НРБ
27 ИСХИС2 Интегрална ГА741 СРР
схема 1
На фиг. 1.60 и 1.61 са показани графичните оригинала на дзой-
нофолираната платка, а на фиг. 1.62 е показана сервизната схема.
Фиг. 1.59
Фиг. 1.60
57

Фиг, 1.61
58
РАЗДЕЛ ВТОРИ
ЕЛЕКТРОННИ ИЗМЕРИТЕЛНИ УРЕДИ
2.1. УРЕДИ ЗА ИЗМЕРВАНЕ НА ИМЯ ЕД АНСИ
В практиката отдавна са навлезли електронните методи за из-
мерване и регулиране на неелектрични величпни.
Един от основните елементи на апаратури, реализиращи тези
методи, е първичният преобразувател (осезател). Известно е, че
за работа с индуктивни и капацитивни преобразуватели се налага
използуването на сравнително сложни електронни схеми. Тук се
предлагат четири варианта на схема, с която, както ще схванат
запознатите с проблема читатели, по много опростев начин може
да се измерват с висока точност индуктивни или капацитивни пър-
вични преобразуватели. Скалите на измерителните уреди могат да
се градуират направо в единици, съответствуващи на измерваната
величина.
2.1.1. Описание на универсалната схема
С този уред е възможно измерване както на индуктивност,
така и на капацитет (фиг. 2.1). Основните възли на схемата са:
а) задаващ генератор, изпълнен като мултивибратор с логичес-
ката интегрална схема 1ЛБ553;
б) универсална мостова схема с преобразувател (Дг — Д±у,
в) усилвател — операционен усилвател ptA7O9, свързан по кла-
сически начин.
Мостът се нулира преди измерване с потенциометъра Рх. При
поставяне на измерваните бобини или кондензатори се получава
разбалансиране на моста, което води до възникване на потенциал-
на разлика в измерителния диагонал. Изходното напрежение обик-
новено е недостатъчно за директно отчитане и затова се налага
допълнително усилване на сигнала.
На фиг. 2.2 е показан графичният оригинал на печатната плат-
ка, а на фиг. 2.3 — сервизната схема.
Когато задаващият генератор е изпълнен с две логически ин-
59
на 1ЛБ553 е« « \гу р, г-М-*— у 4 Уш Ц 1 Xlxa ЛМ • —Ч j J / ч п^ Н z*<t / \ \^ дг\ и И л Чг’ • 1—., qyu к—й—М- S1Z о + К ’' р -- 4 П К1б k7rt 1 ]75/Г -1- Т А 100К Az Юк &-75И ft <Г Г-, п^4-«’гж ф J- Т ив
Фиг, 2.1
cn
Фиг. 2.2

Фиг. 2.3
€2
Спецификация
№ Означение Наименование Технически данни Тип Забележка
1 Резистор 1 кй РПМ 1 ~
2 ^5^7^13 » 75 Й ъ
3 #6^8 1,5 кй ъ
4 .^9^10^11^12 ъ 10 кй ъ
R 14^17
5 RK м 470 кй »
6 Rir. » 15 кй
7 РЛ Тример-потен- 100 кй РД
циометър
8 Pi 10 кй fl
9 С1С2 Кондензатор 10 nF КМПТ
10 47 nF
11 C7 200 pF
12 Cs » 6,8 nF
13 ИС Интегрална 1ЛБ553
схема
14 ДУ Операционен рА 709
усилвател 1 1
тегралани схеми 1ЛБ553, 1ЛБ554, се получава по-стабилна често-
та и амплитуда на сигнала (фиг. 2.4).
На фиг. 2.5 и 2.6 са показани съответно графичен оригинал и
сервизна схема.
Спецификация
№ Означение Наименование Технически данни Тип Забележка
1 Резистор 1 кй РПМ
2 ^3^6^7^9^12 D е » 10 кй »
3 ^15 R^Rs 1,5 кй
4 R^RiqRii 75 Й
5 R13 470 кй
6 Ru » 15 кй
7 РЛ Тример-потен- циометър 100 кй РД ”
8 Р2 10 кй
9 С1С2 Кондензатор 10 nF КМПТ
10 » 47 nF »
11 с7 » 200 pt4
12 С8 » 6,8 nF i « i
13 Д\Д§ Диод Д9Л I
14 ИСХ Интегрална 1ЛБ551 ;
схема |
15 ис2 1ЛБ553 1
16 ОУ Операционен 1 усилвател 1 рА 709 1
63
фиг. 2.4
64
Фиг. 2.5
5 Електрониката в прег цедите . . .
65
о
фиг. 2.6

Фиг. 2.7
о
Фиг. 2.8
Друго решение за задаващ генератор е чрез използуването на
операционен усилвател р.А709, свързан по начина, показан на
фиг. 2.7.
На фиг. 2.8 и 2.9 са показани графичен оригинал и сервизна
схема.
Фиг. 2.9
68
Спецификация
№ Означение Наименование Технически данни Тип Забележка
1 Ri Резистор 1,3 кй РПМ
2 R2 я 47 кй
3 R» loo а »
4 Ri 82 кй 9
5 1 кй ff
6 75 а
7 ^8^10 1,5 кй
8 ^11^12^13^14 9 10 кй 9
#16^18 »
9 R15 75 2
10 R17 470 k2 »
11 Rm 15 кй
12 Р»Рз Тример-потен- 100 кй РД
циометър
13 Р1 25 кй
14 Pi я 10 кй
15 Ci Кондензатор 0,01 p,F 25 V КМПТ
16 с» 0,1 |iF -
17 с3 1,0 pF я
18 Ci я 1000 pF я
19 Съ у 10 pF 9
20 £в у 3 pF
21 CyCgCgCjoCij 47 nF я
22 Сц у 200 pF
23 6,8 nF я
24 Д1Л Диод ДЭЛ
25 Д5Дв Ценеров диод КС147А
26 ОУтОУъ Операционен [1А709
усилвател
Едно изпълнение заедно със захранването е показано на
фиг. 2.10. Графичният оригинал и сервизната схема са показани
съответно на фиг. 2.11 и 2.12.
Съществуват разработки, при който е получена висока ста-
билност по пътя на:
а) въвеждане на кварцово стабилизиране честотата на генератора;
б) висока стабилност на токозахранването;
в) използуване на постояннотокови усилватели — с три или
пет операционни усилвателя, излълнени по схеми с много висока
стабилност и симетрия;
г) висока линейност на усилвателя.
69
о
Фиг. 2.10
Фиг. 2.11
to
Фиг. 2.13
Спецификация
№ Означение Наименование Технически данни Тип Забеле жка
1 Резистор 300 2 РПМ
2 #2#3 » 9102
3 #4#5 » 1 к2
4 #6#7#1В » 1,5 кй
5 Rs » 13 к2
6 #9#io#n » 10 к2
7 #12 7,5 к2
8 #14 470 к2
9 #15 20 к2
10 #16 9,1 2
11 #1 Тример-потен- циометър 10 к2 РД
12 Кондензатор 500 [iF 25V КМПТ
13 С4С5 » 5100 pF » »
14 с6с7с9с10 47 nF , »
15 С8 » 470 pF , »
16 Си » 200 pF » »
17 £12^13 » 100 nF » »
18 19 20 21 22 23 С14 А Д14 Д15 Д22 Д2Д13Д16Д17 Д1&Д21 Неверов диод » Диод Интегрална 4,7 nF КС147А Д814 КС133А Д91 Д91
24 ИС\ схема Интегрална 1ЛБ554 СССР
25 ИС2 схема Операционен 1ЛБ553 СССР
26 ОУ | усилвател | 1 К1УТ531 СССР
2.1.2. Уред за измерване на индуктивността с два
транзистора
Описание на схемата
Схемата е предназначена да измерва индуктивности в граничи-
те: 10 pH, 100 pH, 1 mH, 10 mH, и 100 mH (фиг. 2.13). Състои
се от следните стъпала: блокинггенератор, изпълнен с тран-
зистора 7\, емитерен повторится, изпълнен с транзистора Т2,
индуктивни бобини — Li-т- L5, които съответно имат стойкости:
Ai = 10pH; £2—ЮОрН; A3=lmH; Z,4 = 10 mH; /.5=100шНи
микроамперметър.
73
Фиг. 2.13
Спецификация
№ Означение Наименование Технически данни Тип Забел ежка
1 Ri Резистор 120 k 0,125 W РПМ
2 Rs » 680 2
3 Rs Т ример-потенцио- 470 k 0,05 W РД
4 метър
5 Д1Д2Д3Д4 Диод Д2Б
6 с7 Кондензатор 0,1 025 V
7 с6 » 0,01
8 са 250 pF
9 Сз » 2500 pF
10 Ci 0,01
И съ » 0,05
12 Ci 50 pF
13 Инд. бобина 10 pH
14 ^2 » 100 pH
15 L3 » 1 mH
16 Li 10 mH
17 ц Инд. бобина 100 mH
18 Т\ Транзистор П401 СССР
19 та МП38 СССР
Сд Кондензатор 100,0 pH
74
сл
Фиг. 2.14
Фиг. 2.15
76
Принципът на действие на уреда е основан на измерване
средчия ток през микоамперметъра при преминаване на този ток
през бобината с неизвестна индуктивност. Схемата се калибрира
(установява се стрелката на последното деление на скалата) при
затворен бутон Б2 с помощта на променливия резистор /?2. Ска-
лата на прибора е линейна. Консумираният ток не превишава
1,5 mA.
Бобините Lx — L5 трябва да бъдат подбрани с отклонение от
номиналната стойност до ±1%.
Трансформаторът Тр е намотан върху феритен магнитопровод
с тороидална форма с типови размери ЮОх6x2 от ферит мар-
ка 1000 НН. Двете намотки съдържат по 200 навивки проводник
ПЕЛ с диаметър 0,08 mm до 0,1 mm.
На фиг. 2.14 и 2.15 са показани съответно графичният оригинал
и сервизната схема.
2.1.3. Измерител на капацитети с един операционен
усилвател
Списание на схемата
Уредът се състои от два самостоятелни възела. Това са ге-
нератори за измерителния сигнал със съответните допълнение и
захранваща част (фиг. 2.16).
Генераторът на измерително напрежение е построен с опера-
ционен усилвател, конто изпълнява две функции: генерира про-
менливо напрежение с правоъгълна форма и едновременно го
усилва. Измерителната честота от 30 Hz до 300 kHz се подбира
чрез свързване на кондензатори с капацитет от 2 fxF до 56 pF
към едната секция на превключвателя (Пр 1 а).
Към другата секция на превключвателя (Пр 1 б) се свързват
паралелно на измерителната система компенсационните рези-
стори.
Променливият ток от извод 6 на ОУ протича през измервания
кондензатор и се детектира посредством четири диода, свързани
в мостова схема.
Измерителната система е включена в Диагонала на детектора.
Към неговите изводи е свързан електролитен кондензатор (10 pF),
за да не вибрира стрелката при измерване на най-ниска честота. За
защита от свръхнатоварване при неподходящо избран обхват или
дри късо съединение на клемите паралелно на измерителната
система са включены два диода К 1206.
77
Фиг. 2.16
Фиг. 2.17
78
На фиг. 2.17 и 2.18 са показани съответно графичният ориги-
нал и сервизната схема на уреда.
Фиг. 2.18
Спецификация
№ Означение Наименование Технически данни Тип Забележка
1 ОУ Операц. усилвател MAA 501
2 Т1 Транзистор KF 517
3 та » KF 507
4 Д1 Диод KZ 722
5 дг » LQ 100
6 Дз-^-Дь Jf KA 501
7 Дт^Дкь KA 206
8 Ди'*’Ди GA 203
' 9 сг Кондензатор 56 pF
10 са » 470 pF
11 Сз 6,8 nF
12 Q » 0,1 pF
13 Q п 0,47 pF
14 се Я 1 pF
1 15 с7 я 2 pF 35 V
16 СдСз я 500 pF 15 V
17 Сю Jf 500 pF 35 V
18 Сц 1 Я lOpF6V 1
79
Продължение
№ Означение | Наименование |
19 *1 Резистор
20 Яг
21 Рз »
22 Ri »
23 А Т ример-потенцио-
метър
24 Р»Р3 »
25 РггРз »
26 Р1 £
27 Р» »
28 Рз »
Техническ Тип 1 Забележка
данни 1
470 2
10 к2
22 2
33 к2
0ДМ2
4,7 к2
2,2к2
1 к2
220 2
2.2. ЕЛЕКТРОННИ ВОЛТМЕТРИ
Основните предимства на електронните волтметри са след-
ните:
1. Високо входно съпротивление и малък входен капацитет.
2. Малка зависимост на показанията от честотата в работния
честотен обхват.
3. Висока чувствителност при широк честотен обхват.
4. Способност да издържат претоварване (напрежението на
входа на електронния волтметър може да превиши допустимого).
5. Нищожна консумация на мощност от измервания обект.
Стрелковите електронни волтметри обикновено се изграждат
на базата на две основни функционални (блокови) схеми. Първа-
та схема (фиг. 2.19) е от типа делител във входа — детектор —
усилвател. Втората схема е от типа делител във входа — усилва-
вател — детектор (фиг. 2.20).
Волтметрите от първия тип са предназначени за измерване
на постоянни и променливи напрежения на части от волта до сто-
тици волтове. Честотният обхват на този тип волтметри е доста
широк. Горната граница е до стотици мегахерци.
Волтметрите от втория тип се използуват за измерване на
променливи напрежения от микроволтове до десетки волтове.
Определено може да се каже, че те имат по-добра чувствител-
ност от първия тип. За сметка на това пък горната граница на
честотния им обхват е по-ниска няколко десетки мегахерци.
Входното устройство служи за разширяване на обхвата и
осигуряване на голямо входно съпротивление (до 104-20 MQ и
и повече) и малък входен капацитет (до няколко десетки пико-
80
фариди). За постигане на това се използуват високоомни честот-
но компенсирани резисторни делители на напрежение. Поряди
трудностите при изработването на високоомни делители на нап-
режение при високи честоти в радиолюбителската практика
Фиг. 2.19
Фиг. 2.20
често се използуват нискоомни делители, включеии след емитеренд
(сорсов) повторител.
В повечето случаи в първата схема детекторът се изчася на
входа на електронния волтметър. Той се оформя като отдели а
детектираща глава.
Детекторът (изправителят) служи да преобразува промеили-
вото напрежение в постоянно. Това напрежение се измерва с
япарат от магнитоелектричната система след усилване или направо
в зависимост от типа на схемата. В завпсимост пък от типа на
детектора изходното напрежение може да бъде пропорционаляо*
на върховата, ефективната или средио изправената стойност на
измерваното напрежение. При първата блокова схема обикновено'
се използуват детектори за максимална стойност. При електрон-
ните волтметри, изпълнени по втората блокова схема, се из-
ползуват детектори за средноизправена стойност. Почти винаги
независимо дали се използуват детектори за максимална или
средноизправена стойност на напрежението скалата на апарата(си-
стемата) се градуира в ефективни стойности.
Променливотоковият усилвател при втората блокова схема
служи за усилване на промеиливото напрежение, преди то да
бъде изправено. Той трябва да осигурява висока стабилност на
коефициента на усилване и малки нелинейни изкривявачия в ра-
ботния чеетотен обхват. За постигането на тези изисквачия се
6 Еаектрониката в прег едите . . .
81
използуват многостъпални усилватели с дълбока отрицателна
обратна връзка. В модерни схемни решения се използуват опера-
ционки усилватели, обхванати с дълбоки отрицателни обратни
връзки. При някои типове волтметри разширяването на измери-
телния обхват се извършва чрез регулиране на отрицателната
•обратна връзка.
За да се получи по-голяма линейност на скалата на уреда,
детекторът при втората блокова схема се включва във веригата
на отрицателната обратна връзка.
Постояннотоковият усилвател е предназначен да усили по-
стоянното напрежение, получено след детекцията, до стойност,
необходима за задействуване на индикатора. Този усилвател
трябва да осигурява постоянство на коефициента на усилване.
2.2.1. Конструкции на радио любит елски електронни волтметри
а. ПЪРВИ ВАРИАНТ
Принципна схема
На фиг. 2.21 е показана принципната схема на електронен
волтметър, изпълнен по следната блокова схема: входно устрой-
ство— детектор — постояннотоков усилвател — индикатор. Тази
схема е взаимствувана от „Справочник радиолюбителя — кон-
структора" изд. „Энергия"—Москва, 1973 г. С превключвателите
Л\ и П2 се превключва уредът за измерване на променливо и
постоянно напрежение. Обикновено този превключвател е изпъл-
нен с ЦК-ключ. Чрез галетен превключвател с пет положения
се превключват обхватите на уреда Оч-1, 0-?-10, 0-4-250 и 0-4-500 V.
Грешката при измерванията е 5%. Честотният обхват е от 5 Hz
до 25 kHz. Входното съпротивление при най-ниските обхвати за
постоянно напрежение е 100 кй, а за променливо напрежение е
25 кй при условие, че транзисторите имат коефициент на усил-
ване по ток, по-голям от 30, и обратен колекторен ток 1,54-2 jiA.
За измерване на променливо напрежение е предвиден диодът
Д2, който изравнява входното съпротивление на уреда при поло-
жителните и отрицателните полупериоди на измерваното напре-
жение.
Точната настройка на посочените обхвати се извършва с по-
лупроменливите резистори Рг и Р2.
Делителят на напрежение на входа не е честотно компенсиран.
Това е една от причините разглежданият уред да има ниска гор-
82
оэ
SFD 1'10
1 R, 1JK
°-----С_}——
2
о-
£ дО*
8
10

R, 1,5
Rs 15,0
Rs ЮОк
£ 1,0
£6
26,2
^0,6
100к
OR0110
m2
1№к\\
1,0
т^5
Фиг. 2.21
на граница на измерваните честоти. За измерване на променливи
напреження с постоянна съставка е предвиден отделен вход с
разделителен кондензатор С. Изходите на делителите във входа
за постоянно и променлив о напрежение са изведени съответно в
точките 2 и 1,
Усилвателя? за постоянно напрежение е от балансен тип. Ну-
лирането на уреда става чрез променливите резистори Р3 и Д.
Между т. 3 и 4 по схемите, т. е. в колекторните вериги на
транзисторите Тг и 72, е включен измерителният уред. В случая
той е от магнитоелектричната система и има чувствителност
100 |1А. Нулирането на слектронния волтметър се извършва с
потенциометъра Р± при включен
Захранването на електронпия волтметър е с постоянно напре-
жение 3 V. Това напрежение може да се вземе от два сухи гал-
ванични елемента с напрежение по 1,5 V.
Практическо изпълненис
Графичният оригинал на печатната платка е показан на
фиг. 2.22» а на фиг. 2.23 е показано разположението на елементи-
Фиг. 2.22
84
те върху печатната платка. Разработването на тази печатна плат-
ка е един нагледен пример как при лшГса на стандартни стой-
кости на елементи в радиолюбителската практика се прибягва
до усложняване на платката. Това особено се отнася за делите-
Фиг._2.23
ля^на напрежение, изпълнен"с високоомни резистори. При нали-
чие на* подходящи елементи’’платката може да се опрости.
За превключване на обхватите на електронния волтметър се
използува галетен превключвател, свързан чрез подходящи гъв-
кави проводници към клемите от 1 до 10, посочени на платката.
Измерителният уред може да се включи и в; емитерните вериги
на транзисторите 7\ и Т2 (клеми И[ и И2).
След монтирането на уреда е необходимо^да се^направи гра-
дуировка. На практика това става чрез използуването на ниско-
честотен генератор, източник на постоянно напрежение иЛлрецизен
волтметър за постоянно и променливо напрежение.
85
-6FTJ08
б. ВТОРИ ВАРИАНТ
Принципна схема
На фиг. 2.24 е показана
принципната схема на елек-
тронен волтметър, изпълнен
по блоковата схема: входно
устройство — усилвател на
променливо напрежение —
детектор — индикатор. Този
волтметър е предназначен за
измерване на променливи нап-
режения в честогния обхват
до 100 kHz при неравномер-
ност на честотната характе-
ристика 3 dB. Относителната
грешка при измерването^
включваща грешката и на
входнйя делител, е 1,5%.
Обхватите на уреда са:
10 mV, 100 mV, IV, 10 V и
100 V.
Входното съпротивление
на уреда при най-голяма чув-
ствителност е 12 kQ. При об-
хват 100V входното съпро-
тивление е 100 kQ.
Усилвателят е обхванат
от значителен брой отрица-
телни обратни връзки, с кое-
то се стабилизира работата
на електронния волтметър.
Детекторът е изпълнен
по двупътна мостова схе-
ма. Заедно с индикатора той
е включен във веригата на
отрицателна обратна връзка.
При такова включване на ин-
дикатора се постигат два
ефекта: линеаризира се ска-
лата на електронния волтме-
86
тър, от една страна, и от друга страна, при такова включване на ин-
дикатора е възможно многократно претоварване на електронния
волтметър. Калибрирането става от еталонен източник на промен-
ливо напрежение или от напрежение с мрежова честота, а точ-
ного настройване на волтметъра чрез регулируемия резистор /?3,
включен във веригата на отрицателна обратна връзка. Диодите
Дх и Д2 са ограничителни и предпазват индикатора от прето-
варване.
За индикатор се използува Стрелкова система с чувствител-
ност 100 |лА.
Стойностите на елементите, с конто е изпълнен електронният
волтметър, са посочени на принципната схема.
Лрактическо изпълнение
Графичният оригинал на платката е показан на фиг. 2.25. На
фиг. 2.26 се вижда разположението на елементите върху графич-
ния оригинал. Елементите са разположени от страната на метал-
ното фолио.
Входният делител е честотно компенсиран с кондензаторите
С2, С3, С4 и Сб. Всичките му елементи са монтирани на га-
летния превключвател, с който се превключват обхватите на
електронния волтметър.
За намаляване пулсациите при измерване на ниски честоти
паралелно на измерителната система е включен кондензатор с го-
ляма стойност. Обикновено се използува електролитен конденза-
тор с капацитет 50—100 jiF (по-големите стойкости на капаците-
та правят електронния волтметър инертен).
Електронният волтметър се захранва със стабилизирано напре-
жение 12V. Препоръчва се това напрежение да бъде с Малък
коефициент на пулсациите. Ако при практического изпълнение
усилвателят се възбужда, необходимо е първото стъпало на елек-
тронния волтметър да бъде захранено с развързващ /?С-филтър.
При изпълнението на токоизправителя е желателно той да бъде
с електронна стабилизация, като на изхода му се включи елек-
тролитен кондензатор със стойност над 1000 fxF.
87
Фиг. 2.26
Фиг. 2.25
88
в. ТРЕТИ ВАРИАНТ
Принципна схема
На фиг. 2.27 е показана схема на електронен волтметър в ин-
тегрално изпълнение. Той съдържа атенюатор, променливотоков
усилвател, преобразувател на променливо в постоянно напреже-
ние, постояннотоков усилвател и индикатор. Схемата е снабдена
и с директен напрежителен изход за включване към цифров
Уред.
Чрез атенюатора се изменя обхватът на волтметъра от 1 V
до 300 V. Максималното входно напрежение на схемата е IV.
Целият обхват на волтметъра се разделя на два подобхвата —
1, 3, 10, 30, 100, 300 mV и 1, 3, 10, 100, 300 V. Атенюаторът се
състои от две части — резисторите /?2 Д° Ri осигуряват затихва-
не от 1 до 300 пъти. Посредством резисторите и се осъ-
ществява допълнително затихване 1000 пъти за обхват „волтове“.
Кондензаторите Clt С2 и С3 осигуряват честотната компенсация
на схемата.
На изхода на ИС-2 е включен преобразувателят на променли-
вото в постоянно напрежение. За намаляване на нелинейността
на диодите Д3 и Д± в права посока те са свързани в схемата на
обратната връзка на стъпалото. Постояннотоковият режим на та-
зи интегрална схема се стабилизира чрез 100% отрицателна
обратна връзка, въведена с резисторите /?16 и /?17. Върху резис-
торите /?19, /?20 и /?21 се получава изправено напрежение. То се
изглажда от филтър, изпълнен с елементите /?22, /?23, С17 и С18.
След филтъра напрежението се подава на неинтвертиращия вход
на операционния усилвател ИС-3.
С ИС-3 е реализиран постояннотоков усилвател. За получава-
не на входно напрежение 1 V на ИС-3 е необходимо предните
стъпала да имат усилване около 100 пъти. Честотните корекции
на операционните усилватели са подбрани с оглед на получаване
честотна лента до 50 kHz.
Практическо изпълнение
На фиг. 2.28 е показан графичният оригинал на печатната
платка, а на фиг. 2.29 — разположението на елементите върху
печатната платка.
89
06
Фиг. 2.27
Фиг. 2.29
2.2.2. Някои особености при градуирането и измерването
с електронни волтметри
Место пъти в радиолюбителската практика при разработване-
то и практического изпълнение на електронни волтметри се под-
ценяват въпросите, свързани с градуирането на уредите. За как-
во става въпрос? По принцип в електронните волтметри (незави-
симо от кой тип са) се използуват детектори за средна и макси-
мална стойност, а след това скалата се градуира в ефективна
стойност на напрежението. Такова градуиране е възможно, защо-
то между средна, ефективна и максимална стойност на напреже-
91
нието при чисто синусоидално напрежение съществуват строго
определени съотношения (зависимости). При измерването на напре-
жения с друга форма (различна от синусоидалното напрежение)
електронните волтметри винаги ще дават грешка. Тази грешка ще
бъде толкова по-голяма, колкото формата на измерваното напре-
жение е по-различна от синусоидата или с други думи, колкото
коефициентът на нелинейните изкривявания е по-голям. Интересна
е да се отбележи, че тази грешка може да бъде и положителна,
и отрицателна в зависимост от наличието на хармоници в основ-
ного напрежение и фазового съотношение между тези хармоници.
Наличието на нечетни хармоници (трета, пета и т. н.) в основного
трептение води до по-големи отклонения при измерванията.
Посочените особености са в сила не само за електронните
волтметри, а и за обикновените стрелкови системи. Поради тази
причина повечето фирми-производителки посочват изрично в ката-
ложните данни на уредите, че точно измерване с минимална
грешка се получава, когато измерваното напрежение е с минима-
лен коефицпент на нелинейни изкривявания. Обикновено този кое-
фициент е под 1 %.
А ето и конкретен пример. При измерване напрежението на
изхода на един натоварен с номинален товар ферорезонансен ста-
билизатор на напрежение за телевизионен приемник с обикновена
Стрелкова система може да се получат отклонения от действител-
ната ефективна стойност на напрежението. Това е така, защото
формата на напрежението на изхода на ферорезонансния стабили-
затор се различава от синусоидалната. И тук грешката при из-
мерването може да бъде положителна и отрицателна. Например
при действителна ефективна стойност 215 V и при коефициент на
нелинейни изкривявания над 3% системата може да покаже и
210 V, и 225 V в зависимост от амплитудного и фазового съотно-
шение между хармониците.
2.3. АНАЛОГОВИ ЧЕСТОТОМЕРИ
Най-разпространеният аналогов честотомер в радиолюбителска-
та практика е кондензаторният честотомер. Този тип честотомери
се използуват с успех за измерване на честоти от няколко херца
до 1MHz. Принципът им на действие се състои в зареждането
на кондензатор и разреждането му през измерителен уред с
честота, равна на изследваната.
Този принцип е илюстриран на фиг. 2.30(7. Релето Р под дей-
ствием на напрежение с определена честота комутира ключа А".
92
В положение 1 кондензаторът С се зарежда до напрежението на
токоизточника Е. В положение 2 кондензаторът се разрежда през
измервателната система със съпротивление R. Токът на разреж-
дане на кондензатора е по експоненциална крива и е показан на
%
Фит. 2.30
на фиг. 2.30 6. Уредът, включен при разреждада на кондензатора
ще измерва средната стойнотт. Това може да се докаже, като
t
В
моментната стойност, дадена с израза , се интегри-
ра за един полупериод (времето за разреждане на кондензатора).
В такъв случай средната стойност на така се определи с израза
/СР=££?
където
Е е захранватцото напрежение
С — стойниигта на конденсора:
—измерваната чесзютд.
Орисаната схема на. фиг. 2.30. дава само принципа на действие
на кондензаторните. ^ствТомерй. На практика механичният кому-
татор се замена -ат мекгронея комутатор. За такъв обикновено
се използуаа транзистор в ключов режим. На фиг. 2.30 в е по-
казана структурната етема на кондензаторен честотомер.
Основните блокоде са: усилвател-ограничител, електронен кому-
татор и ^арядно-разрядна трупа. Подаденият сигнал към
входа на честотомера предварително се усилва, а след това
се ограничава. На входа на електронния комутатор се подават
93
етравоъгълни -импулси с положителна и отрицателна полярност.
В зависимост от типа на транзистора импулсите с определена
полярност го отпушват, а другите го запушват. Например, ако
транзисторът е от NPN тип, както е на фиг. 2.30, положител-
ните импулси го отпушват, а отрицателните го запушват. По
този начин се получава електронна комутация — транзисторът
работи като ключ.
При запушен транзистор кондензаторът С се зарежда през
диода Д19 измерителната система и диода Д3 с напрежение Е от
батерията. Посоката е показана с плътни стрелки. При .отпущен
транзистор кондензаторът С се разрежда през диода Д2, измери-
телната система, диода Д4 и отпущения транзистор.
При този начин на включване и зарядният, и разрядният ток
на кондензатора текат през измерителната система. Въпреки че
по този начин се получава по-голяма чувствителност на уреда, за
да се намали нелинейността на зарядните вериги, броят на дио-
дите се намалява на два. За отчитане на честотата се използува
само зарядният или само разрядният ток. В настоящий раздел са
юписани няколко варианта, използуващи този принцип.
А. П Ъ Р В И ВАРИАНТ
Може да се каже, че това е най-опростената схема на кон-
дензаторен честотомер. Принципната схема е показана на фиг. 2.31.
Този уред има два входа — вход 1 V и вход 10 V. При вход 10 V
допълнителното затихване, което се получава от използуването на
прехвърлящ кондензатор с по-малка стойност, се компенсира от
сравнително по-високата амплитуда, която се подава към този
вход. Резисторът заедно с по-малката стойност на прехвърля-
•щия кондензатор правят този вход по-високоомен. На практика
това способствува да не се товари източникът, върху който се
мери честотата.
Първото стъпало действува като усилвател-ограничител. Осо-
беното тук е това, че в емитера е включен сравнително високо-
омен резистор.
Вторият транзистор действува като ключ. Работната точка на
базата се подбира чрез базисния делител /?6, /?7. В зависимост
от входния сигнал транзисторът Т2 се запушва и отпушва (при
положителния полупериод транзисторът е запушен, а при отрица-
телния отпущен). Когато транзисторът е запушен, един от кон-
дензаторите, определящи даден подобхват на уреда, се зарежда
през резистора /?8 и диода Дг. Когато транзисторът Т2 се отпу-
94
ши, зареденият кондензатор се разрежда през измерителната
система, диода Д2 и отпущения транзистор. Кондензаторът С9 се
включва, за да намали пулсациите на измервания ток при ниски
честоти. Паралелно на измерителната система се поставя допъл-
Фиг. 2.31
нителен донастройващ резистор. С него уредът се настройва така
че да се получи съответствие на показанията му с честотата на
един еталонен генератор. Например, ако уредът е поставен на
обхват 100 Hz и подаденият сигнал е също с честота 100 Hz,
чрез донастройващия резистор стрелката се нагласява на макси-
мално положение. Веднага трябва да се отбележи, че настройва-
нето само с един резистор (в случая /?9) не дава възможност да
се изравнят показанията на уреда за всички обхвати. Това е така,
защото кондензаторите С5 до С8 са с различии толеранси. В та-
кива случаи се препоръчва регулирането да става индивидуально
за всеки обхват с отделяй регулиращи резистори, както е пока-
зано в останалите описани варианти.
Честотният обхват на разглеждания уред е до 100kHz. Толе
разделен на четири подобхвата — до 100 Hz, до 1000 Hz, до 10 kHz.
и до 100 kHz.
Графичният оригинал на платката е показан на фиг. 2.32.
На фиг. 2.33 е показано разположението на елементите върху
печатната платка с поглед от страната на металното фолио.
В разглежданата схема са използувани транзистори от типа
SFT 108. Тук с успех могат да се използуват и други транзисто-
*ри, например МП41 и др. Схемата може да работи и с транзис-
95
я'ори от NPN тип. Добри резултати дава транзисторът 2Т6602
В този случай е необходимо със смяна на поляритета на захран-
Фиг. 2.32
96
ващото напрежение да се подберат и работайте точки на тран-
зисторите. На практика това става чрез подбиране стойностите
на базисните делители.
б. В Т О Р И ВАРИАНТ
Във този вариант на кондензаторен честотомер се използу-
ват основните възли на честотомера от първи вариант. Принцип-
ната схема е показана на фиг. 2.34.
Техническиге характеристики на честотомера са:
— входни напрежения — 2, 20 и 220 V (променливо напре-
жение);
— честотни обхвати—10, 100 и 1000 Hz.
На входа на честотохмера за различчите обхвати са предви-
дени делители на напрежения. Тъй като честотите са сравнително
ниски (до 1000 Hz), не е необходимо делителят на напрежение да
бъде чесготно компенсиран. При измерване на мрежово напрежение
обезателно трябва да се следи за включването на фазата към
клема 220 V. В противен случай върху общия проводник (минуса)
на уреда ще се подаче променливо напрежение 220 V, което е
нежелателно. Това особено е опасно, когато този общ проводник
е свързан с кутията на уреда.
На входа на усилвател-ограничителя е предвиден ограничи-
тел на амплшудата, изпълнен с диодите Дх и Д2.
Обхватите на уреда се превключват чрез кондензаторите С8,
С9 и С]о. Кондензаторът С1о определи обхвата 10 Hz, С9—100 Hz
и С8—1000 Hz.
Зареждането и разреждането на тези кондензатори става по
съвсехМ аналогичен начин на описания в първи вариант. Във вери-
гите на зареждане — разреждане участвуват диодите Д3 и и
измерителната система.
Особеното при настройването на този уред е, че за отделяй-
те обхвати се използуват отделяй регулиращи елементи (тример-
потенциометри), включени паралелно на измерителната система.
Те се превключват с превключване на обхватите на уреда.
Друга особеност, конто може да се посочи при тази кон-
струкция, е сменянето на кондензаторите (Сп, С12 и С13), намаля-
ващи пулсациите на изводите на измерителната система за всеки
обхват. От практиката се знае, че стойностите на тези конденза-
тори влияят върху пулсациите, но също влияят върху инертност-
та на системата. Най-добри резултати при разработването на
описваната конструкция са се получили при следните стойности на
7 Елсктрониката в прегледите ,,.
97
^РГЗОв SFT308
Фиг. 2.34
кондензаторите: 1 000 pF при обхват 10 Hz, 50 pF при обхват
100 Hz и 20 pF при обхват 1000 Hz. Посочените стойкости обаче
могат да варират в зависимост от вътрешното съпротивление на
измерителната система и стойността на регулиращия тример.
На фиг. 2.35 е показан графичният оригинал на печатната
платка на описания честотомер, а на фиг. 2-36 — разположението
на елементите върху печатната платка.
99
Фиг. 2.36
в. Т Р Е Т И ВАРИАНТ
Това е усъвършенствуван модел на електронен аналогов чес-
тотомер. Принципната схема е показана на фиг. 2.37. Голяма част
от възлите на този чезтотомер са заимствувани от фабрични
модели.
Техническите характеристики на честотомера са:
— честотен обхват от 0—1000 kHz — разделен съответно на
0,1, 1, 10, 100, 1000 kHz;
— минимално входно напрежение 100 mV;
— максимално входно напрежение 5 V.
За по-стабилна работа при измерване на честотния обхват до
1000 kHz трябва минималното напрежение да не бъде под 0,5 V.
По принцип общото изискване по отношенение на всички често-
томери от този тип е да имат високо входно съпротивление с
цел да не товарят източника на сигнала. По тази причина първо-
то стъпало е изпълнено по схема на емитерен повторител (тран-
зистора 7\—2Т6602). Това е схема от най-опростен вид. Поради
факта, че не се изисква висока стабилност на работната точка,
режимът на транзистора се определи не от базисе.ч делител, а
само от базисния резистор /?2(100 kQ). Такова захранване на ба-
зата на транзистора е възможно поради това, че по отношение
на първите стъпала на кондензаторните честотомери не се по-
ставят особени изисквания за стабилност на коефициента на
100
усилване и за нисък коефици-
ент на нелинейни изкривявания.
Що се отнася до второто из-
искване, може да се смята, че
това е едно от основните пре-
димства на кондензаторните
честотомери.
На входа на частотомера
сигналът се подава чрез разде-
лителния кондензатор С\. Пре-
поръчва се този кондензатор
да бъде с хартиена изолация.
В случая стойността му е 0,5|iF.
За ограничаване на импулс-
ни смущения на входа на че-
стотомера се поставя групата
/?1 С2. Стойностите на елемен-
тите на тази трупа се опреде-
лят от продължителността на
смущаващия сигнал. Във всич-
ки случаи времеконстантата на
тази /?С-група трябва да бъ-
де значително по-малка от
периода на изеледвания сигнал.
В разглежданата схема /?С-гру-
пата е избрана компромисно и
ще действува по-добре срещу
смущения в по-високочестотни-
те обхвати на честотомера.
Задачата на второто стъпа-
ло, изпълнено с транзистора
7 2, е да усили входния сигнал
до такава стойност, че да мо-
же ефективно да се управлява
електронният ключ. От друга
страна, той ограничава сигнала
отгоре и отдолу с цел да се по-
лучат стръмни фронтове на им-
пулсите. Връзката между усил-
вател-ограничителя и емитерния
повторится е галванична. Това
позволява да се предават срав-
нително ниски честоти, което
е едно от изискваниятазауреда.
Фиг. 2.37
ЮТ
Понеже усилвателните стъпала с общ емитер имат високо
изходно съпротивление, а електроняите ключове по принцип са с
нискоомен вход, в принципната схема е предвидено съгласуване
между две стъпала с емитерен повторител, изпълнен с транзисто-
ра Г3. Връзката между това стъпало и предното (усилвател-огра-
ничител) е капацитивна. Затихването на сигнала, което предизвик-
ва прехвърлящият кондензатор при ниски честоти, се компенсира
от резерва на усилването от предното стъпало. При капацитивна
връзка става възможно работната точка на емитерния повторител
да се определи чрез базисен делител на напрежение. Това е
необходимо, тъй като връзката между емитерния повторител и
електронния ключ е галванична и режимът на едното стъпало
влияе на режима на другото.
С цел да се повиши входното съпротивление на съгласува-
щото стъпало и до известна степей то да не се влияе от регу-
лирането на режима на транзистора е включен резисторът
/?9(9102).
По принцип електронният ключ може да бъде изпълнен по
различии схемяи решения. Обикновените електронни ключове,
разглеждани в първите два варианта при отсъствие на базисен
делител или емитерен токостабилизиращ резистор, са темпера-
турно нестабилни. От друга страна, тези ключове са много чув-
ствителни и към изменение на захранващото напрежение. По-сло-
жен транзисторен електронен ключ е тригерът на Шмит.
В схемата на разглеждания честотомер той е изпълнен с
транзисторите 7^ и Гб, емитерите на които са свързани помеж-
ду си и с общ резистор на маса. Потенциалът на колектора на
транзистора Г4 чрез резисторния делител /?13, /?14 се подава на
базата на транзистора Т5. В двете устойчиви състояния на три-
гера единият от транзисторите е отпушен, а другият запушен.
В нормално състояние (без сигнал) транзисторът Г4 е запушен, а
транзисторът Т2 отпушен. При постъпване на сигнал с опреде-
лена амплитуда към транзистора Г4 той се отпушва. Изменение-
то на тока през него изменя напрежението на колектора му, а
оттам и на базата на транзистора Г5, при което той се запушва.
В сравнение с обикновения транзисторен ключ тригерът с
емитерна връзка има значително по-голяма стабилност на пре-
включване. Положителната обратна връзка обуславя по-кратко
време за превключване от едно състояние в друго. Това води
до получаване на по-голяма стръмност на фронтовете на форми-
раните правоъгълни импулси.
Един от основните блокове при кондензаторните честотомери
е блокът за индикация. Той-работа заедно с електронния комута-
тор (ключ).
102
При запушен транзистор Г5 един от кондензаторите (напри-
мер С8), определящи обхватите на уреда (С8-т-С12), се зарежда
по веригата Дь С8, резистора /?1б, клема (4-) на токозахранващия
източник. При отпушване на транзистора Т& зареденият конден-
затор се разрежда през транзистора, диода и измерителната
система. Както се спомена в общите бележки за кондензаторните
честотомери, този ток ще зависи от честотата на измерваното
напрежение, стойността на захранващото напрежение и капаците-
та на кондензатора. С превключването на кондензаторите С8 до
С12 се сменят обхватите на уреда. В случая кондензаторът С8
със стойност 0,22 pF отговаря на обхват 100 Hz, кондензато-
рът С9 със стойност 22 nF — на обхват 1000 Hz и т. н.
При неизменящо се захранващо напрежение, в случая то е ста-
билизирано с ценеровия диод Д3(Д809), показанията на уреда, как-
то вече се установи, ще зависят само от честотата на измерваното на-
прежение. Това позволява скалата на системата да бъде градуирана
в единици на честотата. И при този уред, както и при другите раз-
глеждани дотук, скалата е линейна. Това позволява при използу-
ването на готова система (например 100 рА) уредът да бъде над-
писан в Hz, без да се прави специално разграфяване на скалата.
Единственото, което трябва да се има пред вид, е при смяната
на обхватите показанията на скалата да се умножават с множи-
тел, кратен на 10.
Паралелно на измерителната система се включва кондензатор,
за да се намалят пулсациите при измерване на ниски честоти. При
избиране на кондензатор с голяма стойност пулсациите намаляват,
но уредът става инертен. Обикновено в радиолюбителската прак-
тика се избират компромисни стойности от 10 до 100 pF.
От голямо значение за точното калибрираие на уреда за раз-
личните обхвати е подбирането на шунтиращите резистори /?16 до
/?2о> включени паралелно на измерителния уред. Тези ре-
зистори разширяват обхвата на измерителната система по
ток, но с много малък коефициент на шунтиране. Обикновено
този коефициент е под единица. Това лесно може да се провери,
като посочените стойности на шунтиращите резистори в схемата
се сравняват с вътрешното съпротивление на една измерителна
система, например система с чувствителност 100рА има съпро-
тивление около 10002. В разглежданата схема те трябва да се
приемат като донастройващи резистори за различните обхвати.
Известно е, че в радиолюбителската практика се използуват кон-
дензатори с голям толеранс 5—10%. При включването на такива
кондензатори във времеопределящата верига на уреда (С8—С12)
без допълнителна настройка се получават различии показания в
различните обхвати.
103
На практика тази дочастройка се извършва в следната после-
дователност.
Поставя се превключвателят па обхват 100 Hz (С8 включен) и
при подаден сигнал с честота 100 Hz от еталонен генератор на
входа на честотомера с регулируемия резистор /?1б се нагласява
стрелката на уреда да се отклони на максимал'ю положение (100
деления). Превключва се уредът на обхват 1000 Hz и се подава
о г генератора честота 1000 Hz. С регулатора се установява
също максималяо положение на стрелката на уреда. Тези мани-
пуляции се повтарят за всички обхвати. По такъв начин уредът
се подготвя за работа. При правилна настройка показанията на
всички обхвати ще бътат идентични. При прецизни измервания с
посочения тип честотомер е желателно винаги да се извършва
посочената настройка. Това е т. нар. предварително „нулиране* на
уреда. При такава предварителна настройка при всяко измерване
освен компенсирането на различията в толерансите на конденза-
торите, включени във веригите за различните обхвати, се намаля-
ва грешката от евеитуално изменение на захранващото напре-
жение.
Диодитс и Д2 са точкови диоди от произволен тип. Те
трябва да бъдат германиеви (началният участък на волт-амперна-
та характеристика трябва да започва от началото на координатна-
та система). Обратните им работай напрежения трябва да бъдат
съобразени със захранващото напрежение.
Практическо изпълнение
На фиг. 2.38 е показан графичният оригинал на печатната плат-
ка. За изработката на платката се използува едностранно фоли-
раи стъклотекстолит или гетичакс. Формата на платката е така
съобразена, че при монтирането й във хоризонтално положение
от едната й страна да бъде поставена стрелковата система във
вертикално положение. Закрепването на платката и системата ста-
ва върху общо шаси. То се изработва от алуминиева ламарина.
Цялата конструкция се затваря в подходяща кутия. На лице-
вата плоча се закрепва галетен превключвател с две секции по
пет положения. С едната секция се превключват кондензаторите
(обхватите на уреда), а с другата — донастройващите тримери.
На фиг. 2.39 е показано разположението на елементите върху
печатната платка; Елементите са с поглюд от обратната страна на
металното фолио на платката (от страната, където се монтират).
Токозахранването на уреда не е показано. Изправителят тряб-
104
ва да бъде електронностабилизиран. При неговото конструиране
е нужно да се обърне особено внимание на стабилността на за-
хранващоТо напрежение. При разработването на кондензаторните
честотомёри трябва да се знае, че малки изменения на захранващо-
то напрежение водят до грешки при измерванията.
Фиг. 2.38
г. ЧЕТВЪРТИ ВАРИ АНТ
Този вариант на кондензаторен честотомер е разработен на ба-
зата на принципната схема, публикувана в списание „Радио, теле-
визия, електроника“ кн. 1 от 1981 г. Схемата е показана на фиг. 2.40.
Тя се характеризира с някои особености, конто са интересни за
радиолюбителската практика.
На входа на схемата е предвиден двустранен амплитуден ог-
раничится, изпълнен с диодите Дг и Д2. Първият транзистор 7\
работи като усилвател-ограничител. Електронният ключ е изпъл-
нен с транзистора Г2. При липса на сигнал той е без преднапре-
жение и е запушен. През това време става зареждане на един от
кондензаторите, определящ обхватите на уреда. При постъпване
на сигнал на базата на транзистора Т2 той се отпушва. В този мо-
мент Т2 действува като ключ. Зареденият кондензатор се разреж-
105
-О
jO
Фиг. 2.39
r7-T3 -2TJ603
Д,^-2А5605
Фиг. 2.40 '
да през транзисторите Г2 и 7\, и елементите, свързващи колекто-
ра на транзистора към плюса на токозахранванзто. Транзисто-
рът Г3 действува като токостабилизиращ. В случая индикаторът,
с който се измерва честотата, трябва да се разглежда не като
уред за мерене на ток, както при разглеждачите по-рачо варианта
а като уред за измерване на напрежение. В случая той мери пад
на напрежение върху резистора със стойност 4,7 kQ и част от
променливите регулируеми резистори. Използуваните транзисто-
ри са тип 2Т3608 (синя точка), а диодите са от типа 2Д5605.
Техническите данни на уреда са:
— необходимо ниво на входния сигнал
обхват 1—4 100 mV
обхват 5 350 mV
— входно съпротивление 1,5 kQ
— измерителни обхвати
/-04-100 Hz
2—0—1000 Hz
5-0-М0 kHz
4-04-1000 kHz
5-04-1 MHz
— грешка при измерването
обхват /ч-4 +-%
обхват о ±3%
Практическо изпълнение
На фиг. 2.41 е показан графичният оригинал на печатната плат-
ка, а на фиг. 2.42 — разположението на елементите върху печат-
ната платка.
Предимсшва и недосшашъци на кондензаторнише често-
томери
Като основно предимство на кондензаторните честотомери може
да се посочи сравнително простото схемно решение. Това води
до създаването на честотомери с проста конструкция. От друга
страна, този тип честотомери имат малка консумация, което е бла-
гоприятно при създаването на преносими уреди.
Този тип честотомери са много удобни за измерване директно
на честота при различии източници на напрежение или ток. Те с
успех могат да се използуват при всички измервания, когато е
възможно определена физична величина да бъде преобразувана в
честота. До известна степей те са и температурно стабилни.
Честотомерите от този тип имат и някои особености, с конто ра-
диолюбителите трябва да се съобразяваг, а именно:
1. Честотният обхват на кондензаторните честотомери се разде-
ли на подобхвати с превключването на кондензатори с определе-
ни стойкости. Тези подобхвати започват . винаги от нулата. На-
108
пример честотният под обхват от 0 до 100 kHz може да се раз-
дели на следните подообхвати—0-ь 100 Hz; 0-ь1000 Hz; 0-ь 10 kHz
и 0-ь 100 kHz.
Такова разделяне на подобхвати води до някои трудности при
Фиг. 2.41
Фиг. 2.42
отчитането на честотите в различните подобхвати. Това се виж-
да от следния пример: нека се приеме, че измерителната система
€ със 100 деления. Ако се предположи, че точността на уреда
109
се определи от отчитането на едно деление от скалата, за об-
хват 100 Hz абсолютната грешка ще бъде 1 Hz, за обхват 1000 Hz
тази грешка ще бъде 10 Hz, за обхват 10 kHz грешката от отчи-
тането ще бъде 100 Hz и т. н.
От посочения пример се вижда, че грешките от измерванията
при по-високочестотните обхвати са по-значителни, отколкото
при нискочестотните обхвати.
2. Кондензаторните честотомери се влияят от захранващото
напрежение. Това налага при захранването на честотомерите да
се използуват токоизправители с голям коефициент на стаби-
лизация.
3. При превключването на обхватите на честотомера обезателно
трябва да се държи сметка за измерваната честота. Примерно,
ако честотомерът е на обхват 100 Hz, а се подаде напрежение с
честота 100 kHz, ще се получи претоварване на стрелковата си-
стема. Препоръчва се при изработването на честотомери от този тип
да се постави надпис на лицевата плоча — „Внимавай за честоа-
ния обхват! или превключвателят да е винаги на най-високоче-
стотния обхват и да се превключва към обхватите за по-ниска
честота.
4. Скалата на кондензаторните честотомери е линейна. Това
улеснява радиолюбителите при градуирането й. Ако се използу-
ва например измерителна система за 100 pi А със 100 деления, е
достатъчно надписът рА да бъде заменен с Hz. Естествено тряб-
ва при всяко измерване да се взема предвид и честотният обхват.
5. Изменението на входното напрежение до известии граници
не влияе на точността на измерването.
6. При измерването на много ниски честоти (под 10 Hz) пара-
лелно на уреда трябва да се включат кондензатори с голяма
стойност. Например за честоти под 10 Hz този кондензатор тряб-
ва да бъде над 1000 pF.
2.4. НИСКОЧЕСТОТНИ И ИМПУЛСНИ ГЕНЕРАТОРИ
2.4Л. Нискочестотни генератори
Общи сведения
При синтезирането на схемни решения на нискочестотни гене-
ратори могат да се използуват два принципа: принципът на „бие-
не“ между честотите на два генератора и принципът на използу-
ването на нискочестотен генератор с честотно зависима положи-
110
телна обратна връзка. Понеже в обратцата връзка се използуват
/?С-елементи, то и генераторите се наричат нискочестотни /?С-ге.
нератори.
Съществуват два основни начина за изработване на 7?С-гене-
ратори:
а) верижни генератори (с фазовъртяща трупа);
б) генератори с четириполюсник на Робинзон—Вин (мост на
Робинзон—Вин).
а. ВЕРИЖНИ RC-ГЕНЕР АТО Р И
Теоретичны сведения
Основният елемент при тези генератори е усилвател, свързан
в схема с общ емитер (фиг. 2.43). При тази схема подаденото
напрежение от изхода към входа на усилвателя е дефазирано
на 180°.
За фазовъртящи групи се използуват /?С-звена — обикновено
три или четири. При тризвените и четиризвенните групи същест-
вуват две основни схеми—»/?-паралел“ (фиг. 2.44) и „С-паралел“
(фиг. 2.45).
И при двете схеми коефициентът на предаване у(+) = има ре-
^вх
ална стойност при определена честота. При тризвенна трупа него-
вата стойност е
111
Uhw. 1
Квазирезонансната честота на схема »/?-паралел“ с три звена е
f ДИ, 1
2к/?С\/б
Квазирезонансната честота за схема „С-паралела с три звена е
f _ J6’
Jo 2r,RC ’
В посочените изрази /? и С
са съ ответно стойкости на ре-
зистора и капацитета на едно
звено.
На фиг. 2.44 и 2.45 са пока-
зани амплитудно-честотната и
фазово-честотната характеристи-
ка на четириполюсниците, вклю-
чени в положителната обратна
връзка. На фиг. 2.46 е показана
векторяата диаграма на напре-
женията за схема ,,/?-паралел“.
От амплитудно-честотната и
фазово-честотната характери-
Фиг. 2.44 стика могат да се направят
следните два основни извода: при
квазирезонансната честота (/о) коефициентът на предаване е Г=-77^ =
= 2g- е’ затихването на четириполюсника е 29 пъти). При тази
честота изходният сигнал е дефазиран на 180° спрямо входния.
Голямото затихване на четириполюсника, включен в положи-
телната обратна връзка, налага при практического изпълнение на
генераторы от посочения тип да се използуват транзистори със
сравнително голямо усилване по ток.
При четиризвенните вериги коефициентът на предаване и ква-
зирезонансната честота се определят от изразите
л/?-паралел“ y=—-->fG=—
Н ' 18,4 У0 2к/?С;Ю/7
«1г \/W
,С-паралел“ '
112
От тези изрази се вижда, че при четиризвенните групп затих-
ването на квазирезонансната честота е по-малко, отколкото при
тризвенните. Това на практика е свързано с необходимостта от
по-малко усилване на усилвателя.
Схема и пракпгимеско изпълнение на веражен RC-генератор
По принцип схемите на верижните /?С-генератори са опросте-
ни. Поради тази причина този тип генератори намират голямо
приложение в радиолюбителската практика. Особено са подходящи
в случайте, когато е необходимо да се използува една фиксирана
честота. На фиг. 2.47 е показана схемата на генератор с фазовър-
тяща трупа за 1000 Hz. В случая е използуван PNP транзистор
от по-стар тип, но генераторът може да работи и с всеки друг
транзистор от подобен тип при условие, че има сравнително го-
лямо усилване по ток.
Като се използува същата трупа за положителна обратна връз-
ка, може с успех да се прилагат NPN транзистори.
Основниге недостатъци на този тип генератори са, че честотата
не може да се регулира (променя), а амплитудата на генератора
зависи в голяма степей от захранващото напрежение. Например
8 Електрониката в преглгдите . ..
113
посоченият генератор престава да генерира, ако захранващото
напрежение се намали само с един волт. При проектирането и
практического изпълнение на /?С-генераторите от посочения тип
радиолюбителите трябва да знаят, че входното съпротивление на
Фиг. 2.47
транзистора в известна степей шунтира съпротивлението на пос-
ледното звено от дефазиращата трупа. Това води до отклонения
на честотата от предварително изчислената й стойност. За да се
избегне този недостатък, се препоръчва между дефазиращата гру~
114
па и усилвателя да се включи емитерен повторится. Емитерен по-
вторится може да се включи и на изхода на генератора. В такъв
случай промяната на изходното съпротивление не ще се отрази
върху трептения от генератора.
Фиг. 2.49
На фиг. 2.48 е показан графичният оригинал на печатната плат-
ка на генератора. Разположението на елементите върху печатна-
та платка е показано на фиг. 2.49. Елементите са посочени от
страната на металното фолио.
б. RC-ГЕНЕРАТОРИС МОСТ НА РОБИНЗОН-ВИН
Структурните схеми на всички 7?С-генератори от този тип са
аналогични. На фиг. 2.50 са показани най-важните стъпала
на такъв генератор — основният усилвател, обхванат от положи-
телна и отрицателна обратна връзка, изходният усилвател с инди-
катор за ниво и затихвател. В радиолюбителската практика затих-
вателят обикновено се изпълнява като делител на напрежение. В
повечето любителски конструкции изходното ниво на сигнала не
се измерва.
На фиг. 2.51 е показано как се осъществява честотно зависи-
мата положителна обратна връзка и отрицателната обратна връз-
ка. Положителната обратна връзка е изпълнена с четириполюс-,
ник Робинзон-Вин. Сигналът се подава към неинвертиращия вход
на даден усилвател. Отрицателната обратна връзка се осъщест-
45
вява с делител на напрежение и сигналът се подава към инвер-
тиращия вход на усилвателя. В такъв случай елементите, вклю-
чени в положителната и отрицателната обратна връзка, могат да се
разглеждат като рамена на мост (фиг. 2.52). Напрежението от изш
Фиг. 2.50
хода на усилвателя се подава в единия диагонал на моста, а на-
прежението от другия диагонал се подава към входа на усилва-
теля. Оттук именно произлиза и терминът „мост на Робинзон-
116
Вин“. Във всички случаи обаче, когато е въведена положителна
обратна връзка, трябва да се говори за трупа на Робинзон-Вин
или четириполюсник на Робинзон-Вин, или пък делител на нап-
режение. При положение, че е въведена само положителна обрат-
на връзка, входното на-
прежение се определи с из-
раза
[J — IJ
Z1+Z2,
където
*7 ^2
И Za= l+/a»Q/?2
са комплексните съпротив-
ления на делителя на на-
прежение;
/?1, /?2> Ci и С2 са еле-
менти на делителя на на- фиг, 2.52
прежение. В практиката
обикновено тези елементи са равни помежду си (Z?1 = Z?2 = /?> Сх =
С2 = С).
След заместване на стойностите на елементите в основния из-
раз, определящ входното напрежение, и след преработване се по-
лучава
Г ___ ^изх
вх“ Г г~
За да бъде входното напрежение във фаза с изходното (ус-
ловие за баланс на фазата), е необходимо имагинерната част на
знаменателя да бъде равна на нула.
В такъв случай се получава
uRC=
ioRC
От последното равенство се определи квазирезонансната чес-
тота на генератора
2nRC '
117
На фиг. 2.53 са показами двата възможни случая за включва-
не на елементите в /?С-групите.
И двете схеми имат своите предимства и недостатъци. При
първата схема (фиг. 2.53 а), за да се получи линейна скала при
Фиг. 2.53
градуиране на честотата, е необходимо променливите резистори
(обикновено двоен потенциометър) да променят стойността си по
експоненциална крива. Тази особеност води до конструктивни труд-
ности. Обхватите на генератора в случая се изменят чрез пре-
включване на кондензатори с различии капацитети.
При втората схема (фиг. 2.530, за да се получи припокриване на
обхвата с по-голям коефициент (например К= 10), е необходимо
променливият кондензатор да се измени в по-широки граници от
максималната до минималната си стойност. Най-често променли-
вите кондензатори си изменят капацитета от 50 до 500 pF. По-
малки стойности от 50 pF не се използуват, защото започват да
оказват влияние монтажните капацитети на схемата. По-големите
стойности от 500 pF са свързани с конструктивни трудности.
Използуването на променливи кондензатори за регулиране на че-
стотата дава възможност при специално профилиране на ротора на
въртящия кондензатор да се получи линейна скала. Обхватите на
генератора в този случай се превключват чрез резисторите, вклю-
чени в схемата.
В радиолюбителската практика вторият вариант не се предпо-
чита пора ди факта, че една от секциите на променливия конден-
затор трябва да бъде изолирача от земя. В почти всички случаи
плавното регулиране на честотата става чрез двойни потенциомет-
ри със стойности 10 kQ, 47 kQ, 100 kQ.
118
Практтеско изпълнение на RC-генератор с мост на Ро-
бинзон-Вин
На фиг. 2.54 с показан
усилвател |аА 709.
Основните параметри на
генератор, изпълнен с операционен
генератора са:
Фиг. 2.5!
— честотен обхват—100 Hz до 10 kHz, който е разделен на
два подобхвата (от 100 до 1000 Hz и от 1 kHz до 10 kHz);
— коефициент па нелинейни изкривявания — по-малък от 2%;
— неравномерност на честотната характеристика— ±3dB.
За повишаване на входното съпротивление на операциониия
усилвател към неинвертиращия му вход е включен полевият тран-
зистор 7\ — КП103М. Той работа като сорсов повторител, с което
се намалява щунтиращото действие върху една от групите в мос-
та на Робинзон-Вин. За автоматично регулиране амплитудата на
изходния сигнал към инвертиращия вход на операциониия усил-
вател е включен преходът дрейн-сорс на полевия транзистор Т\
КП1031М. Този преход изпълнява ролята на управляемо съпротив-
ление. За целта на гейта на същия транзистор се подава управ-
ляващо напрежение от изхода на генератора. Това напрежение се
Детектира с диода Дг.
При увеличаване на изходното напреже4ие се увеличава голе-
мината на управляващото напрежение, подавачо към транзистора
119
Т,2. С това се увеличава дълбочината на отрицателната обратна
връзка. Така се получава стабилизиране на изходното напреже-
ние на генератора. С регулиране на резистора /?16 се определи
работната точка на транзистора Т2. За стабилната работа на ге-
Фьг. 2 55
Фиг. 2 5 >
1 ератора от голямо значение е подбирането на резистора /?7. От
гсговата стойност зависи амплитудата на изходния сигнал. В из-
120
хода на операциониия усилвател е включен транзисторът Т3 като
емитерен повторител. Използуван е биполярният транзистор 2Т3841.
Чрез него се получава съгласуване на изхода на генератора към
изхода на операциониия усилвател. Необходимого напрежение за
захранване на схемата е ±15 V. То се получава от стабилизиран
токоизправител от две секции. Схемата на токоизправителя не е
показана.
На фиг. 2.55 е показан графичният оригинал на печатната
платка на генератора. Превключването на двата обхвата на гене-
ратора става чрез обикновен ЦК-ключ. Този ключ е изнесен вън
от печатната платка. Регулирането на честотата се осъществява
чрез двоен потенциометър, който също е изнесен вън от печат-
ната платка.
На фиг. 2.56 е показано разположението на елементите върху
печатната платка. Елементите са посочени от страната на метал-
ното фолио. Препоръчва се при монтирането на интегралната схе-
ма да се използува цокъл.
2.4.2. Комбиниран генератор
Описание на схемата
Уредът (фиг. 2.57) е предназначен за настройване и изпробва-
не на различии усилвателни устройства, широколентови импулсни
усилватели и други схеми. Той представлява източник на синусо-
идални напрежения със звукова честота и правоъгълни импулси
с различна полярност, със стръмни фронтове, с изменяща се ши-
рочина, честота и амплитуда. Предвидена е възможност за полу-
чаване на импулси „меандър* по целия честотен обхват. Дължи-
ната на импулса се регулира от 1,5 (is до 50 ps. Стръмността на
фронтовете не превишава 0,2 ps. Генераторът работа в обхват
12 Hz 4-600 kHz, който е разделен на пет подобхвата: 12-v-lOOHz,
ЮО-ИООО Hz, 14-10 kHz, 104-100 kHz н 1004-600 kHz, като чес-
тотата в подобхватите се изменя плавно. Максималното изходно
синусоидално напрежение е 5 V, а импулсното е 15 V. Измене-
нието на изходното напрежение се осъществява плавно, а така
също с помощта на затихвател до 80 dB през 20 dB — степен-
чато. Напрежението на входа на затихвателя се контролира с
волтметър. Изходното съпротивление на затихвателя е 200 2.
Захранването е 220 V, 50 Hz.
Уредът се състои от следните основни възли: задаващ гене-
ратор, тригер на Шмит, формиращо устройство на изходните им-
121
ND
Фиг. 2.57
пулей с различна полярност, усилвател на мощност и измерител-
на верига, затихвател и захранване.
Задаващият генератор (ЗГ) е построен на основата на усил-
вател с непосредствена връзка. В първото стъпало е използуван
полеви транзистор и има две вериги за обратна връзка между
входното и изходното стъпало — положителна обратна връзка,
благодарение на която става автогенерирането, и отрицателна
обратна връзка, с помощта на която се стабилизира амплитудата
на автогенератора. Тук сигналната лампа се явява като нелинеен
елемент, който поддържа амплитудного съотношение във вери-
гата на автогенератора постоянно. По такъв начин се получават
малки изкривявания на генерираните синусоидални напрежения.
Сыцевременно се компенсират възможни нестабилности на тран-
зисторите и резисторите при изменение на въышната температура
и при пренастройване на ЗГ.
Задаващият генератор се състои от транзисторите Ть Т2, Т3,
евързани по схема на тристъпален усилвател с непосредствена
връзка. Необходимият режим се установява посредством потен-
циометъра /?12. Честотно задаващите елементи в състава на поло-
жителната обратна връзка са кондензаторите С\, С3 и С2, С4, с
които може плавно да се изменя честотата. С резисторите /?3н-/?7
и /?8н-/?12 и чрез превключвателите П1А и П}г> се осъществява
изменение на честотата в 5 подобхвата. Веригата на отрицателна-
та връзка за стабилизиране на амплитудата на сигнала се състои
от елементите С7, 7?16, /?17, сигнална лампа 30 V—0,05 А и С6.
Необходимата дълбочина на отрицателната обратна връзка се
установява чрез потенциометъра /?17. От изходното стъпало на
задаващия генератор синусоидалното напрежение постъпва на
превключвателя /72Л, който е от типа „ЦК“ и превключва режима
на работа в положение 1 и 2. При положение 1 сигналът се по-
дава към усилвателя на мощност. На изхода му се получава си-
нусоидален сигнал. При положение 2 посредством транзистора Г4
сигналът се подава към тригера на Шмит, формиращото устрой-
ство и усилвателя на мощност — получава се импулсен сигнал.
За формиране на сичусоидалния сигнал в правиъгълен се изпол-
зува тригерът на Шмит, който се състои от транзисторите Гб и
Г6. Тригерът изработва пускащи импулси с правоъгълна форма,
постоянна амплитуда и дължина на фронтовете независимо от
честотата. Режимът на работа на тригера се подбира така, че
продължителността на импулсите, които се получават след тран-
зистора Г6, да бъде 2 пъти яо-малка от периода на повторение-
то им. Това се регулира с потенциометъра /?22. Тъй като ампли-
тудата, получена от генератора, е недостатъчна за задействуване
123
на трпгера, използува се
транзисторът Г4, който слу-
жи като усилвател на нап-
режението. Чрез диферен-
циращата верига С1о, /?29
и разделителния диод
сигналът постъпва в бло-
ка за формиране на изход-
ните импулси. Схемата на
формиращото устройство
е построена на основата
на чакащ мултивибратор.
Посредством превключва-
теля /74 могат да се пре-
включват импулси с по-
ложителна или отрицател-
на полярност, който се взе-
мат съответно от транзи-
сторите Т7 и Т8.
Продължителността на
импулсите, формирани от
мултивибратора, се опре-
дели от времезадаващите
елементи С12-^-С16, съпро-
тивлението на потенциоме-
трите /?32 и /?35 и поло-
жителния пад на напреже-
нието на базата на тран-
зистора 7’8, който се изме-
ни чрез резистора /?3б.
Превключвателят Пзб
осъществява декадно из-
менение на продължител-
ността на импулса с крат-
ност 10 чрез превключване
на времезадаващите кон-
дензатори С12-*-С16. Плав-
но изменение на продъл-
жителността се извършва
чрез сдвоения потенцио-
метър ^32—^35-
При превключване на
Пза към кондензатора С10
124
се получават правоъгъл-
ни импулси тип „меан-
дър“. Капацитетът на
кондензатора С10 се
подбира така, че да се
формират импулси, дъл-
жината на конто да бъ-
де по-голяма от иолови-
ната от периода на
най-ниската честота. В
този режим с помощта
на /7зл се дава ^акъсо
диодът При това
състояние на мултиви-
братора тригерът на
Шмит формира право-
ъгълни импулси с отно-
шение на периода на
повторение™ към про-
дължителността, равно
на две, каквто са и
изходните импулси на
чакащия мултивибратор.
Усилвателят на мощност
за синусоидалния сигнал
се състои от транзисто-
рите Ts, Т10т и Гц.
Транзисторът /9е усил-
вател на напреже ше, а
транзисторите ТЪ) и Тп
са емитерни повторите-
ли, осъществяващи усил-
ване по ток. Усилвате-
лят на напрежение е
предназначен да повиши
изходното напрежение и
да осъществи стабилиза-
ция на напрежение по-
средством обратна връз-
ка между изхода и вхо-
да, състояща се от еле-
ментите /?44, С19, /?45, /?4б
я регулираща се чрез /?46.
Фиг. 2.59
125
ли: генератор (фиг. 2.58), усилвател
захранващ блок (фиг. 2.60). Платките
За да може да се
увеличава товарната
способност на генера-
тора, последното стъ-
пало (7^) е изпълнено
със средномощен висо-
кочестотен транзистор.
Плавното усилване се
извършва чрез потен-
циометъра /?41, който е
включен в емитера на
транзистора Г10, и чрез
кондензатора С18 сигна-
лът постъпва в транзис-
тора Тп,
Като товар на усил-
вателя на мощност слу-
жи изходният затихва-
тел, който се състои от
S последователно съеди-
пени /7-образни звена,
® изпълнена от резисто-
рите Избра-
ната система на за-
тихвателя осигурява
постоянно изходно съп-
ротивление независимо
от превключвателя /75.
За контролиране нап-
режението на изхода е
използувана измерител-
на система от 100 рА,
захранвана от мостова
схема, състояща се от
диодите Дъ Д3 и рези-
сторите /?58 и /?б9, като
калибровката се извърш-
ва с потенциометъра /?48.
Уредът е изпълнен
на 3 броя печатни плат-
ки с графични оригина-
на мощност (фиг. 2.59) и
са монтирани на винкелови
123
ND
"4 + 4--------v-------' fa fat
nJS ‘iJO
9 8 7 S5
Фиг 2.61
to
00
Фиг. 2.62
'Э Електрониката в прегледите . ..
129
релси една над друга. Най-отгоре се намира платката на захран-
ващия блок. Сервизните схеми са показани съответно на фиг. 2.61,
фиг. 2.62, фиг. 2.63.
Спецификация
№ Означение Наименование Технически даням Тип Забележка
1 Резистор 27 ма 0,125W РПМ
2 3 * 9 9 2.7 м а 270 ка 9 9
4 9 27 ка 9 9
5 9 2.7 ка 9 9
6 /?ЦА14#18 #54^55^56 9 2 ка 9 9
7 #57^68 ^13^21^37 9 1 ка 9
8 #28^40^61^62 9 5,6 ка 9 9
9 10 #16#53 #20 #19 #23 9 9 220 а 4,7 ка 9 9 9 9
11 12 9 9 56 ка 18 ка 0.125W РПМ
13 #25 9 ззо а 9 9
14 #26 9 200 а 9 9
15 #29 9 6,2 ка 9 9
16 17 #30#34 #31 9 9 12 ка 620 а 9 9 9 9
18 #,3 9 150 а 9 9
19 20 #30#58#59 #37 9 9 10 ка 9Ю а 9 9 9 9
21 #39#44 9 6,8 ка 9 9
22 #42 9 5 а 9 9
23 #45 9 820 а 9 9
24 #43 9 9,1 ка 9 9
25 #47 9 270 а 9 9
26 #49 9 488 а 9 9
27 #50#51#52 9 244 2 0J25W 9
28 29 #66 #68 9 9 6,6 к2 0,3 2 9 1W 9 Жичен
30 #12 9 3,3 к2 0,125W
31 #38#46 Полупромен- 5 к2 9
32 #22 лив резистор 50 к2 9
33 34 #°5 #48#65 9 9 33 к2 1 к2 9 9
38 #67#64 9 10 к2 9
36 #17 Потенциометър 50 2
37 #32 9 470 2
38 #14 т> 1,5 ка
130
Продолжение
№ Означение Наименование | Технически данни | Тип Забележка
39 CtCa Кондензатор Променлив 500 pF
40 CgC4 тример 20~50pF
41 CgQ Кондензатор електролитен 220 pF 35V
42 ^8 9 100 pF
43 С9 Я 20 pF
44 Сп Кондензатор 150 pF
45 Сю я 3J0 pF
46 С12 я 4 nF
47 Сю л 40 nF
48 Си - 0,4 pF „
49 Сю я 4 pF
50 С16 я 50 pF
51 Сю Кондензатор електролитен 200 pF „
52 С]8 я 50 pF
53 С20С22 «. 470 pF »
54 С21 5000 pF
55 С23 Кондензатор 5 J0 pF
56 Л Транзистор FI-1001
57 я 2T3605
58 59 Г3Г4Г5Г6Г8 я 2T3851
Тп я 2T9136
60 Т12 КШ 12
61 Д1 Диод Д9Б
62 Д2ДЗ я КД1101
63 Д^Д1 я Д226
64 д$д$ я Д242
65 Д$Дъ Стабилитрон Д814Д
66 исх Операционен усилвател pA741
67 ис2 Стабилизатор pA723
68 Пр Предпазител
69 Тр Трансформатор 0,5A ШЛ16Х32 ПЕЛ 1
w1=1700 ^=0,32
70 к Ключ „ЦК- ^2=150 d2=0,7 ПЕЛ 1
71 П^П^Пь Превключвател Едногалетен c
72 П2П± Превключвател 2X5 положения
яЦК-
73 Измерителна система 1С0 р.А
131
2.5. РЕОГРАФСКИ ПРИСТАВКИ
а.5.1. Реография
Измерването на електрическото съпротивление на биологични
органи и тъкани отдавна е обект на изследователски търсения.
Това се дължи на факта, че в много случаи електрическото съ-
противление отразява (макар непряко и често в сложни отноше-
ния) някои страни от състоянието и функциите на изследвания
обект. Когато електрическото съпротивление се измерва с посто-
янен ток, при биологични обекти възникват известии затруднения.
Наличието на електролити и непропускливи или полупропускливи
(по отношение на носителите на електрически заряди) мембрани
води до получаването на поляризационни явления както вътре в
тъканите, така и на прехода електрод—тъкан. Тези явления не ви-
наги са свързани с търсената оценка за функционалното състоя-
ние на изследвания обект.
Използуваяето на променлив ток с достатъчно висока честота
(над 30 kHz) за тези цели обикновено е достатъчно за преодо-
ляването’ на поляризационните явления. Друго съществено предим-
ство е, че при тези честоти е възможно пропускането на много
по-големи токове през обекта, без да се получат каквито и да
било нежелани явления, възникващи при ниски честоти или
постоянен ток. От електротехническа гледна точка различието
между съпротивление и импеданс се състои в това, че първото
се изразява с отношението на приложеното постоянно напрежение
върху даден обект към протеклия през обекта постоянен ток, а
второто се определи от същото съотношение, но при променливи
напрежения и ток.
По отношение на биологичните обекти тези различия се съ-
стоят в това, че променливият ток лесно преминава през мембрани
и други тъкани, които са препятствие за постоянен ток при ус-
ловие, че от двете им страни няма проводящи области (например
електролитни). Най-добър пример в това отношение е съпротив-
лението на кожата, което е хиляди пъти по-голямо от съответ-
ния му импеданс.
Известно е, че успехите на медицината са свързани с повиша-
ване точността на диагностицирането. Особено важно е това при
кардиологията, в която като перспективны се очертават безкръв-
ните методи на изеледване. В групата на тези методи се извърш-
ва непрекъснато обновяване.
Безкръвните кардиологични методи според своята сфера на
приложение могат да се разпределят в няколко групи, всяка от
132
които диагностицира в едва или друга степей системата на кръ-
вообращението и сърдечната дейност. Може да се направи изво-
дът, че детайлна информация за нарушението в системата на
кръвообращението дават всички методи, взети заедно. От друга
страна, последните етапи на изследванията се явяват като сред-
ство за интегрална оценка на ефективността на кръвообращение-
то. От тези позиции може да се разбере нарастващият интерес
към метода реография.
Анализът на причините за моралното остаряване на редица
методи в кардиологичните изследвания е показал, че тези методи
трябва да осигуряват:
1. Простота на процеса на изследване.
2. Анализ на резултатите не само в качествен, но и в коли-
чествен вид.
3. Метрологически подход към процеса на изследването с
възможност за калибровка.
4. Динамично изследване.
5. Оценка на резултатите с общоприетите физически единици.
Тук трябва да се добави произтичащото от теорията на ин-
формацията изискване за определено съотношение „полезен сиг-
нал — шум“. Освен това методите трябва да осигуряват възможност
за използуване на един на методика при изучаването на различни-
те звена на системата на кръвообращението. Възможността за
анализ на кардиологичната информация в реален мащаб на вре-
мето е задължително условие за автоматизацията и високата
точност на управление на лечебните и диагностичнкте процеси.
Поради това особено внимание заслужава методът реография
(или импедансна плетизмография) като най-перспективен. При пе-
го независимо от разнообразието на методическите подходи при
оцеиката на сърдечното свиваче и техническите решения е нали-
це простата и физиологическа обоснованост. Тук са съчетани
много достоинства на преките и косвените методи за оценка на
централната хемодинамика, най-пълно отговарящи на изискванията
по отношение на метода за определяне на сърдечното свиваче.
Известно е, че импедансът на кръвта е по-нисък от този на
останалите тъкани (с изключение на ликвора) и с увеличаване на
кръвната маса електропроводимостта на дадена зона от организ-
ма нараства.
С използуването на различии измерителни уреди могат да се
регистрират шумовите колебания на общото съпротивление (импе-
данса) на всяка част от тялото, където е възможно налагането
на електроди. Най-широко се прилага реография на черепа (рео-
енцефалография), на крайниците и реокардиография. Основният
133
принцип на реоенцефалографията се заключава в графично реги-
стриране на променливата величина на електрическото съпротив-
ление на главата чрез пропускания през нея ток — променлив, с
малък интензитет и висока честота. Електропроводимостта на
тъканта на човешкото тяло се осъществява от свободните йони —
т. нар. йонна проводимост. Динамиката на йонните процеси в тъ-
канта зависи от променнте в електролитните й свойства. При
включване на жива тъкан във веригата на постоянен ток се ус-
тановява бързо, но не съвсем рязко намаляване големината на
тока. Въз основа на това се стига до извода, че импедансът на
тъканите спрямо преминаващия през тях ток се състои от активно
и реактивно съпротивление.
Всеки участък от изследвания обем оказва специфично по ха-
рактер съпротивление. Кожата се проявява като реактивно (капа-
цитивно) съпротивление, съединителната и мускулната тъкан като
комплексно съпротивление, състоящо се от близки по порядък
активна и капацитивна съставка, кръвта като комплексно съпро-
тивление с доминираща активна съставка. Кожата и съединител-
но-мускулната тъкан определят доминиращото, сравнително неиз-
менящо се (постоянно) съпротивление, докато кръвта по време на
пулсовия цикъл оформя неговата динамично изменяща се съставка.
При тъканите индуктивността практически е равна на нула и
може да се пренебрегне. Поради това при пропускане на промен-
лив ток електрическото съпротивление на тъканите намалява с
нарастване на честотата му. Променливите токове с висока често-
та имат способността да проникват в дълбочина, затова те са
удобни за реографско изследване.
Изследванията в тази облает показват, че е най-подходящо из-
ползуването на променлив ток с честота над 30 kHz и плътност
под 10 mA/cm2. При по-високи честоти импедансът практически
съвпада със съпротивлението на активната съставка, тъй като съ-
противлението на реактивната съставка бързо намалява с често-
тата. Поради това се смята, че най-удобно е използуването на
ток с честота над 50 kHz. От друга страна, при честоти над 200 kHz
се смята, че импедансите на кръвта и на обкръжаващите я тъкани
се доближават по стойност, което не би било изгодно при изслед-
ване на сърдечно-съдовата система.
Променливият ток с честота под 200 kHz рязко намалява елек-
трическото съпротивление на кожата и лежащите непосредствено
под нея тъкани. Това позволява да се отдели от общото съпро-
тивление твърде малката променлива част от тъканния импеданс,
обусловена от колебанията на кръвонапълването в изеледваната
облает. За графическо изобразяване на тези колебания е необхо-
димо предварителното им усилване.
134
Реограмата е крива на колебанията на променливата част от
импеданса, т. е. тя отразява обемни изменения на кръвоносните
съдове при преминаване на всяка пулсова вълна.
При реографското изследване на кръвообращението в даден
орган е необходимо да се вземат предвид някои фактори, които
влияят върху стойността на измерваното импедансно съпротивле-
ние. Основно значение в случая има протичащата през изследва-
ния орган кръв, която представлява проводник от втори род, т. е.
лритежава електролитна проводимост. Специфичного й съпротив-
ление се определи и изменя в една или друга посока в зависимост
от наличието й и промяната на някои допълнителни фактори.
Концентрацията на натриевите и калиевите соли в организма
на човека се поддържа постоянна в определени граници. Липсата
на индивидуални различия в йонния състав на кръвта не обусла-
вя някакви съществени различия в параметрите на реограми-
те на различните хора.
Температурата влияе върху проводимостта на електролитните
разтвори. От експериментални данни се вижда, че температурка
промяна от 1°С изменя специфичного съпротивление на тъканите
с 2%. Това отклонение е сравнително малко и може да се прене-
брегне предвид относителното постоянство на телесната темпера-
тура.
Скоростта на кръвния ток влияе върху електросъпротивление-
то и импедансът се понижава с повишаване на тази скорост. Про-
мените на съпротивлението в зависимост от скоростта на кръвния
ток се обуславят от наличието на еритроците като цели струк-
турни елементи в кръвта. Тези импедансни изменения са незначи-
телни и могат да се пренебрегнат. Еритроцитите като съставен
елемент на кръвта са електрически непроводими, но увлеличава-
нето или намаляването на броя им може да доведе да същест-
вени изменения в импеданса на кръвта. Този фактор не трябва
да се пренебрегва при реографски измервания.
В основата на съвременните реографски апаратури се изпол-
зуват променливотокови мостови схеми или пък се отчита падът
на напрежението при протичане на променлив ток през даден
участък от човешкото тяло. Тези две групи методи осигуряват
необходимите изисквания за измерване и регистрация на промени-
те в тъканното съпротивление. При значителна част от тях се
ползуват такива схемни решения, които позволяват да се опреде-
ли както активната, така и капацитивната съставка.
За целите на диагностиката се прилагат методи, чрез които се
135
изследват понякога и двете съставки. При реографията измене-
ние™ на обема на кръвта в организма се изразява предимно чрез
активната съставка на изследвания участък.
Тъй като променливотоковият мост представлява верига,
равновесието на която зависи както от модулите, така и от фа-
зовите съотношения, необходимо е обектът на сравнение и обек-
тът на измерване, включени в двете му рамена, да бъдат ком-
плексни величини. Останалите две рамена изпълняват спомагател-
на роля и в повечето случаи служат само за създаване на разли-
ка от токовете и напреженията.
Редица предимства пред другите видове мостове имат т. нар.
универсалии мостови измерителни схеми. По конфигурация схема-
га е сходна с ринг-модулатора. Разликата е в самото й предназ-
начение.
Тъй като се изхожда от конкретни разработки, правени чрез
клубовете за ТНТМ и внедрени в практиката, се разглеждат само
няколко схеми, с което не се изчерпва голямото разнообразие от
сродните разработки.
Записите на получените от приставките променливи напреже-
иия се правят с помощта на електрокардиограф или електроенце-
фалограф.
Поради факта, че обект на изследване с тези уреди е жи-
вият човек, необходимо е да се спазват няколко важни правила:
Първо. Източник на захранващо напрежение може да бъде
само набор от електрически батерии или акумулатор.
Второ. Строго е забранено използуването на токоизправители,
непроверени и неутвърдени от съответна лаборатория, имаща
законно право да извършва такава дейност.
Трето. Манипулирането както с евентуално изработена при-
ставка, така и с медицинска регистрираща апаратура може да
става само след получаване на разрешение от компетентните тех-
нически служби към здравните заведения в окръжните градове
2.5.2. Практически изпълнения на реографски приставки
а. ЧЕТИРИКАНАЛНА РЕОГРАФСКА ПРИСТАВКА
Описание на схемата
На фиг. 2.64 е показана схема на четириканален реограф. Из-
мерителният канал на реографа съдържа преобразувател, кали-
братор, усилвател на постоянен ток, плавен затихвател и диферен-
цираща верига.
136

Фиг. 2,64
137
Генераторът за високочестотно напрежение е изпълнен по
схемата на двутактен автогенератор с индуктивна обратна връзка.
Чрез една от вторичните намотки на трансформатора Трх напре-
жението с високата честота се подава на преобразувателя, който
преобразува изменението на съпротивлението на пациента (за то-
кове с висока честота) в пропорционални изменения на напреже-
ния с пулсова честота. Преобразувателят, изпълнен по схемата на
универсален мост, се състои от потенциометър за баланса /?8, от
резисторите 7?н, /?1б и диодите Д}-^Д±. В измерителния Диаго-
нал на моста се включва съпротивлението на участъка от тялото
на пациента или заместващото го еквивалентно съпротивление
(7?п), определено с помощта на променливия резистор /?7 при да-
дени „накъсо" изводи на пациента. При балансирано състояние
на преобразувателя (/?п = /^8) на неговия изход отсъствува сигнал.
Динамично™ изменение на импеданса на човека, зависещо от
кръвотока, предизвиква разбалансиране на моста и на неговия
изход се появява напрежение, изменящо се пропорционално на из-
менението на импеданса на изследвания участък от тялото на чо-
века. Нискочестотният сигнал с капацитивен товар (С2) на моста
лтостъпва на входа на постояннотоковия усилвател. Той е съста-
Фиг. 2.65
•вен от транзисторите Т3 и 7\. Балансировката му се осъществява
с потенциометър /?17, свързан в товарната верига. С потенциоме-
тър /?13 се извършва регулиране на усилването. Нивото на изход-
138
иия сигнал се установява с помощта на симетричен плавен
затихвател /?19.
Отделянето на диференцирания сигнал става с диференциращи
вериги (С5, /?22> Св> Фгз)> конто имат постоянна времеконстанта
10 ms.
Фиг. 2.66
За оценка на амплитудата на реограмата в единица за измер-
ване на съпротивлението в уреда има калибратор, състоящ се от
резистора включен последователи© с изследвания участък от
тялото, превключвателя Пр1У бутона за калибровка и набора
от резистори /?2 до /?6 с различна стойност. Стойността на кали-
139
бровъчния импулс се подбира чрез превключвателя Прг. Този рео-
граф позволява да се извършва калибровка без одновременно за-
писване на реограмата, за което съпротивлението на пациента в
рамото на преобразуватели се замества с еквивалентно съпротив-
ление, установявано чрез променлив резистор /?7.
Балансирането на преобразувателите на канала на реографа и
контролът върху захранването на генератора за синусоидални
трептения се осъществява с помощта на индикатора който
чрез превключвател Пр7 се превключва към изхода на демодулато-
ра на настройвания канал или към източника на захранване на
генератора.
На фиг. 2.65 е показан графичният оригинал на платка за един
канал, а на фиг. 2.66 — сервизната й схема. На фиг. 2.67 е пока-
зан графичният оригинал на генератора, а на фиг. 2.68 — сервиз-
ната му схема.
Спецификация
№ Означение Наименование । Технически данни Тип Забележка
1 Резистор I 10 2+1% 0.25W РПМ
2 ^2^14^15 9 1500 2+5% .
3 RaRsRitjRis n 1 к2+5% , 9
4 Ri 2к2+5% ,
5 Rs - 5 к2+5% “
6 Rs 10к2+5% ,
7 Rn 260к2+5% ,
8 ^12^20^21 w 100к2+5% . ff
9 R'izR'JB 220 к2+5% .
10 Ri Тример-потенцио- метър 680 2 1 W РД
140
Продължение
№ Означение Наименование Технически данни Тип Забележка
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 #8 #13 #17 #19 с1 с2 CaCtQCe С7С8 Д1Д2Д3Д4 г,га Г3Т,1 » Потенциометър Кондензатор в я Диоди Транзистор 9 470 2 1 к2 2.2 к2 22 к2 3,3 nF 25 V 0,1 txF 0,05 [iF 10,0 (iF » » » Я КМПТ КЕА-П Д9Ж МП41Б П28 СССР СССР
б. ЕДНОКАНАЛНА РЕОГРАФСКА ПРИСТАВКА
Този реограф (фиг. 2.69) се състои от три основни функцио-
нални групи:
1. Задаващ генератор.
2. Буферно стъпало, трансформаторен усилвател.
3. Универсална мостова схема, в едно от рамената на която се
включва измерваният сектор.
Генераторът е изпълнен по капацитивна триточкова схема и ра-
боти на честота 115 kHz. Тъй като в процеса на измерването често-
тата му трябва да бъде с висока стабилност, взети са мерки за
температурна стабилизация на транзистора и за отделянето му от
мостовата схема с едно буферно стъпало, работещо по схема с
общ колектор. Това стъпало благодарение на високото си входно и
ниско изходно съпротивление позволява да се получи много добро
съгласуване между крайното стъпало и генератора. Задаващият
генератор става независим от състояние! о на измерителната част
и от товара, включен към нея.
Измерителната част се състои от един трансформаторен усил-
вател, работещ в режим клас А, и един универсален мост. Усил-
вателят е постояннотоков (7\, Т2). Трансформаторът е описан в
раздел 2.1.2 (Трг), но може да се конструира и друг подходящ
трансформатор.
На фиг. 2.70 и 2.71 са показани графичните оригинали на двойно-
фолираната платка, а на фиг. 2.72 — сервизната й схема.
141
to
Фиг. 2.69
Фиг. 2.70
Фиг. 2.71
143
Фиг. 2.72
Спецификация
№ Означение Наименование | Технически данни Тип Забележка
1 RlR2R12 Резистор , 1 ки—5% 0,25 W РПхЧ
2 Ri 1 ” . 270 2+5% . fl
3 R±R$ I I 10 kQ±5o/0 , fl
4 R$R7 1 33 к2+5% . ъ
5 Re 150 2+5% „
6 Rs | 1,2к2+5% . »
7 Rio 39 kfi+3% , »
8 Ru „ 1 10 2+1% »
9 R1.P3 Тример- : потенциометър | 2,5 2+ 0,05 W 0.25М2 РД
10 P2 я
11 Pi 2.2 к2
12 P5 Потенциометър 1 к2
13 C2,C1 Кондензатор 0,1 |iF 25 V КМПТ
14 ^*6 я 1 [+ » п
15 C7 10 |iF я
16 Cs i 100.0 [xF КЕА-2
17 Cr) 1000,0 (iF 1 КЕА-2 НРБ Европа НРБ
18 19 20 Д1Д2Д3Д& К т2 ТзТ^ Диод Транзистор л SFD106 ВС109 ! 2Т3850
144
в. ИМ П У Л С Н А РЕОГРА ФСКА ПРИСТАВКА
Описание на схемата
Принципната схема на импулсния реограф се състои от два
самостоятелни канала. Основен гративен елемент е измерителният
променливотоков мост (фиг. 2.73).
10 Елелтрониката в прегледите . . .
145
Характерно за схемата е това, че освен четирите диода Дг
Д2, Д3 и Д4, свързани по известния за ринг-модулатора^ начин/
съдържа в трите си клона чисто активни съпротивленияЧ7?5,
/?б, едното от които — 7?б (/?б=Л+^2), е регулируемо,^ в чет-
въртия клон е включен подлежащият на измерване импеданс. Меж-
ду точките а и b е включено захранването на моста, а между точ-
ките с и d — индикаторного устройство.
146
г
“I
147?
Фиг. 2.76

Фиг. 2.77
Коефициентът на пропорционалност, т. е. чувствителността на
моста, зависи само от амплитудата на напрежението Uab. За пред-
почитане е то да бъде с правоъгълна симетрична форма без по-
стоянна съставка. Така при дадена стойност на напрежението
чувствителността е максимална.
Мостовете се захранват от автогенериращи мултивибратори,
изпълнени с логически схеми. Чрез балансирането на моста се
осъществява задаването на средната стойност на кръвонапълване-
то. Балансирането се извършва с регулаторите Рг и Р2» съответно
за точно и грубо балансиране. За целта е необходимо да се на-
тисне бутонът Бх. В случая в измерителния диагонал се включва
стрелкови уред. При натискане на бутона „калибровка" Бк пара-
лелно на /?4 = 10 Q се включва резисторът/?3 = 1 kQ. Това е равно-
силно на изменение на съпротивлението в този клон с 0,1%. При
това пишещото устройство изписва калибриращ импулс, с помощ-
та на който се анализира графично изображението на изменение-
то на изследвания импеданс.
Напрежението на дебаланс, което се получава в измерителния
диагонал, се подава на входа на операционен усилвател рА 709
(използуван като диференциален усилвател) за усилване до стой-
ност, необходима за задействуване на пишещото устройство.
От всеки канал излизат два изхода: директен и диференциа-
лен. Когато на входа на пишещото устройство се подаде сигнал
от директния изход, ще се получи графично изображение на из-
менението на импеданса на изследвания участък от човешкото
тяло. Когато пишещото устройство се включи към диференциал-
ния изход, ще се получи графично изображение на скоростта на
изменение на изследвания импеданс. Една друга модификация,
позволяваща да се разработят произволен брой напълно независими
един от друг канали при това с еднакви параметри, е дадена на
фиг. 2.74. Функционирането га схемата е аналогично на предната.
На фиг. 2.75 и 2.76 са показани графичните оригинали на двойно-
фолираната платка, а на фиг. 2.77 — сервизната й схема.
Спецификация
№ 1 2 3 4 5 6 Означение 1 RiRi #3^4^14 Ri RsRuR12 #13^15 Наименование | 1 Резистор л Технически данни ! _ 1 1 ка+5% 0,25 W 75 2+5% . 1,5 к2+1% , 18 к2+5% . 10 к2±5% . 0,47М2+5%, Тип РПМ » Забележка
150
Продължение
№ Означе ние Наименование | Технически данни j ; Тип | Забележка
7 8 Яю А Потенциометър 1.5 I 10 ka±5%. | k2 ; 1
9 РгРз Тример-потен- циометър ' ю k2 0,05 W РД
10 С\С2С5 Кондензатор ! 47 nF 25 V КМПТ
11 С^С^С^ i 0,1 |iF
12 с6 п 1 5 nF
13 14 15 16 17 18 С8 Д1Д2 ДЗД4Д5Д6 ИС 1 ИС 2 ОУ Диод Интегрална схема Операционен усилвател 200 pF Д9Л КД509А К1ЛБ554 К1ЛБ553 1У0709 СССР я НРБ
151
РАЗДЕЛ ТРЕТИ
ОТКРИВАНЕ НА МЕТАЛИИ ПРЕДМЕТИ И КАБЕЛИ ПОД
ЗЕМНАТА ПОВЪРХНОСТ
Действието на уредите за откриваке на метални предмети и
кабели се основава на следиите три принципа:
а. Изменение на индуктивността на дадена бобина от метал-
ния предмет.
б. Изменение на взаимната индуктивное? между две бобини.
в. Принцип, базирщ се на отражен ie на електромагнитните
вълни.
Всеки един от тези пргщипя има оэи възмэжности, свои
конструктивни особености и сфера на действие.
3.1. УРЕДИ ЗА ОТКРИВАНЕ НА МЕТАЛНИ ПРЕДМЕТИ, РАБОТЕЩИ НА
ПРИНЦИПА НА ИЗМЕНЕНИЕ НА ИНДУКТИВНОСТТА (L)
Известно е, че индуктивността на една бобина записи от гео-
метричните й размери, от броя на навивките и от свойствата на
средата. При наличие на железни предмети се увеличава магнит-
ната проницаемост на средата, а оттам и индуктивността на бо-
бината. Обикновено това увеличение е толкова по-голямо, колко-
те е по-голям предметът. При предмети от мед, алуминий, злато,
сребро и други метали, при конто магнитната проницаемост е
почти равна на проницаемостта на въздушната среда, изменение-
то на индуктивността се дължи на индуктирането на вихрови
токове в предмета. Индуктираните вихрови токове създават маг-
нитен поток, който е с противоположна посока на основния. Това
води до изменение на индуктивността.
И при двата разглеждани случая измеяенията на индуктив-
ността са сравнително малки. За да се регистрират тези измене-
ния, на практика бобината се включва в трептящия кръг на ге-
нератор. Всяко изменение на индуктивността на бобината в слу-
чая води до изменение на честотата на генератора. На базата на
това изменение на честотата се установява наличието на метал в
електромагнитното поле на бобината. Тъй като регистрирането на
152
малки честотни изменения на геяераторите е свързано с редица
трудности, желателно е тези изменения да бъдат колкото се мо-
же по-големи. Последната особеност зависи от няколко фактора, с
конто младият конструктор трябва да се съобразява.
На честотното изменение на генератора пряко или косвено
оказват влияние следните фактори:
а) работната честота;
б) индуктивността на бобината;
в) големината на металния предмет;
г) видът на металния предмет;
д) разстоянието между бобината и предмета;
е) елгктромагнитните свойства на средата.
Изискванията по отношение па работната честота са противо-
речиви. Във връзка с честотните изменения е необходимо тя да
бъде висока.
Ще посочим няколко примера. При метален предмет от сто-
мана с диаметър 1/10 от диаметъра на бобината и разстояние
между бобината и металния предмет 0,44-0,5 ш честотното измене-
ние за три различии честоти е следиото:
при fг = 100 kHz Д/= 50 Hz;
при f2 = 500 kHz Д/= 250 Hz;
при f3 = 2MHz Д/=1000Нг.
При по-високи честоти влиянието на върховите токове е сил"
но изразено. Това е благоприятно за създаването на допълните"
лев магнитен поток, противоположен на основния.
От друга страна, работната честота не трябва да бъде много
висока поради следните съображения: първо, при използуването
на много високи честоти паразитните капацитети оказват вредно
влияние на честотата на генератора; второ, дълбочината на про-
никване на електромагнитните вълни в земната повърхност за ви-
соки честоти рязко намалява.
На практика се работи компромисно. Обикновено се избират
честоти в честотния обхват от 400 kHz до 2 MHz.
Индуктивността на бобината също се избира компромисно. От
една страна, по отношение на нейното изменение индуктивността
трябва да бъде голяма. Колкото индуктивността е по-голяма, тол-
кова процентното изменение ще бъде по-голямо. От друга страна,
с оглед намаляване влиянието на паразитните капацитети в кръга
е необходимо капацитетът, включен в трептящата система, да има
по-голяма стойност, а бобината по-малка. Това в практическите
изпълнения води до получаване на твърде ниско резонансно съ-
противление на кръга, което налага използуването на транзисто-
ри с по-голям коефициепт на усилване по ток.
153
Експериментално е установено, че бобини с индуктивност от
40 до 300 pH дават най-добри резултати при работа на уреди от
този тип.
По отношение големината на металните предмета се доказва,
че колкото по-голям е предметът (при неизменно разстояние
между рамката и металния предмет), толкова по-голямо е честот-
ното изменение. Взаимната индукция между антената и предмета
зависи от третата степей на диаметъра на предмета.
Вижда се, че този принцип има доста ограничени възможно-
сти. Това се отнася особено за дълбочината на откриване на пред-
метите и по-малко за неговата чувствителност. Въпреки ограничените
си възможности този принцип се използува масово в радиолю-
бителската практика. Основната причина за това е, че металотър-
сачите, конструирани по него, се отличават с простота. Манипу-
лирането с тях става без особени трудности.
При конструирането на уреди от този тип много е важно ка-
къв начин за регистриране на честотното изменение ще се избе-
ре. Възможностите са две:
а. Чрез метода на биене честотата да се преобразува така, че
да се получи звукова честота. На практика това се осъществява
с един генератор със стабилна, постоянна честота и генератор, че-
стотата на който се изменя. Като краен елемент на тази система
за разпознаване на звукови тонове с ниска честота се използува
слуховият човешки орган.
б. Чрез филтри и измерителни системи се регистрира директно
честотното изменение. Обкновено се използуват кварцови филтри.
Поради трудностите при направата на кварцовите филтри тези
системи намират по-малко приложение в радиолюбителската
практика.
3.1.1. Уреди, работещи на принципа на биене
Блокови схеми
На фиг. 3.1 и 3.2 са показани блоковите схеми на металотър-
сачи, работещи на принципа на биене. Използуват се два високо-
честотни генератора. Единият от тях 2 е с изменяща се честота.
Търсачната рамкова антена 1 участвува като съставен елемент
от неговия трептящ кръг. Генераторът 3 служи за честотно срав-
няване. Сигналите от двата генератора се подават към смесите-
ля 4. Полученият нискочестотен сигнал с честота, равна на раз-
ликата от честотите на двата генератора, се подава към индика-
154
тора 5 направо (фиг. 3.1) или чрез един нискочестотен усилвател
5 (фиг. 3.2). С включването към схемата на нискочестотен усил-
вател се постига по-голяма чувствителност на уреда. Особено
добри резултати се получават, когато усилвателят е от резонан-
Фиг. 3.1
Фиг. 3.2
сен тип. В радиолюбителската практика в по-голямата си част
метолотърсачите са конструирани по втората блокова схема.
В блоковата схема почти всички стъпала са познати от раз-
личии разработки в клубовете на ТНТМ и от индивидуалната ра-
диолюбителей практика. Въпреки това е необходимо да се из-
тъкнат някои особености и характеристики на отделимте стъпа-
ла, конто са важни при конструирането на металотърсачите.
а. ГЕНЕРАТОРЫ
Генераторните стъпала са две. Те генерират честоти в раз-
личии режими и изискванията към тях са различии. По принцип
единият от генёраторите трябва да има стабилна честота. На прак-
тика това може да се получи чрез избор на схемата или в най-
добрия случай чрез стабилизиране на честотата с кварц. Препо-
ръчва се двата генератора да бъдат идентични (доколкото е въз-
можно) в схемно и конструктивно отношение. В този случай про-
мените на температурата, влажността на въздуха и захранващите
източници ще влияят еднакво върху честотата и на двата гене-
155
ратора. За стабилпата работа на генераторите от юлямо значе-
ние е правилният подбор на работната точка на транзистора.
За постигане па честотпа стабилност се препоръчва да се из-
ползуват маломощни транзистори.
Най-добри резултати се получават при използуването на гене-
ратори, изпълнени по триточкова схема с капацитивен делител.
Във всички случаи генерираните накрежения на двата генера-
тора трябва да бъдат със синусоидална форма.
б. ТЪРС АЧН А ГЛАВА
Търсачната глава е част от трептящия кръг на един генера-
тор. Няма да бъде преувеличено, ако се каже, че нейното изра-
ботване е най-важният конструктивен проблем. Обикновено тър-
сачната глава е във форма на рамка или кръг.
При изработването на търсачната глава от особено значение
е намаляването на паразитния капацитет на рамката спрямо земя.
Всяко изменение на паразитния капацитет е нежелателно, тъй
като ще се изменя и честотата на генератора, свързан с търсач-
ния блок. Този ефект ще бъде предизвикан при изменение на
разстоянието от рамката до земята, при движението на операто-
ра и др. С оглед намаляването на паразитния капацитет е необ-
ходимо бобината да има колкото се може по-малко навивки. От
тези съображения е подходящо да се работи с намотка с една
навивка. На практика обаче винаги се правят няколко навивки в
намотката.
Друг начин за намаляване влиянието на паразитния капацитет
е използуването на електростатичен екран. Препоръчва се тър-
сачната рамка да бъде изпълнена от метална тръба. В нея се
навива проводникът за основната бобина и за бобината за поло-
жителната обратна връзка, ако генераторът е изпълнен по схема
с индуктивна връзка.
При направата на екрана трябва да се остави малък процеп,
така че екранът да не действува като навивка накъсо и да вло-
шава Q-фактора на трептящия кръг.
Във всички случаи наличието на електростатичен екран ще
намали влиянието на паразитните капацитети, но ще внесе допъл-
нителни загуби в проводниците и оттам в трептящия кръг. Въз-
никва въпросът, еднакви ли са тези загуби в екраните, изработе-
нп от различии тръби (метали). Нагледен отговор на този въ-
прос може да се получи от фиг. 3.3. На фигурата е показано
относителното изменение на съпротивлението на загубите в про-
156
водника от честотата при използуването на екрани от различии
метали. В случая кривите са снети при използуването на екран-
тръба с диаметър 10 mm и дебелина па тръбата 0,1 mm.
На базата на разгледаното и на потвърдените практически ре-
зултати може определено да.се каже, че най-подходящи за ек-
рани са медните и алуминиевите тръби. На практика, за да се
получи по-лека конструкция, почти винаги се използуват тръби
от алуминий. Във всички случаи, за да не се измени положението
на проводника спрямо екрана след навивачето, тръбата трябва
да бъде запълнена с подходяща смола.
157
За получаването на по-голям качествен фактор на кръга пре-
поръчва се навивките да бъдат направени от меден проводник с
по-голям диаметър. В радиолюбителската практика се използуват
проводници с диаметър над 1 mm. В случайте, когато намотката
на търсачната глава се състои от повече навивки, се явяват из-
вестии трудности при навиването й. Това налага рамка'та да бъде
направена от проводници, предварително прекъснати и поставени
в шлаух. Дължината на тези проводници се избира малко по-го-
ляма от обиколката на рамката. След монтирането на шлауха в
тръбата с омметър се определят началото и краят на всеки про-
водник. След свързването на проводниците (начало — край) места-
та на свързването се изолират.
в. СМЕСИТЕЛ
По отношение на смесителното стъпало се поставят редица
изисквания. Математическият анализ показва, че за смесители мо-
гат да се използуват нелинейни елементи с произволна форма на
волт-амперната характеристика. Достатъчно е само да се работи
в нелинейната й част. От формата на характеристиката зависи
съдържанието на хармоницнте в полученото ново трептение. Така,
ако се използува „линеен" детектор (смесител), е необходимо ам-
плитудата на единия генератор да бъде значително по-голяма от
амплитудата на другия. При това условие се получава писко съ-
държание на паразитни хармоници. В такива случаи амплитудата
на полученото трептение зависи само от тази на генератора с
малка амплитуда. Това дава възможност, ако генераторът с фик-
сирана честота е този с малката амплитуда, да се получи неиз-
менно по амплитуда изходно напрежение.
Ако се използува квадратичен смесител, независимо от съот-
ношенията на нивата на двата генератора амплитудата на изход-
ното напрежение зависи от произведение™ на амлитудите.
Металотърсачите, работещи по метода на биене, се изпълня-
ват предимно с линеен смесител. Такива смесители дават посто-
янство на амплитудата на изходното напрежение. Това в случая
е необходимо, защото при металотърсачите се работи по слух и
всяка промяна на нивото на тона може да доведе до грешно от-
читане. За нелинейни елементи се използуват точкови диоди или
транзистори, работещи в детекторен режим.
Приложението на транзистори в смесителните стъпала е за
предпочитане, тъй като едновременно със смесването на сигнала
се получава и допълпително усилване.
158
При подбора на схемного решение на смесителя трябва да се
има предвид и явлението „увличане* между двата генератора по
честота и фаза. Това явление се забелязва при генератори, конто
работят на много близки честоти. На практика при металотърса-
чите, ако е налице „увличане“ между генераторите, напрежението
след смесителя има постоянна честота, което води до грешки при
търсенето на метални предмети.
Явлението „увличане“ между два генератора може да се раз-
глежда като склонност към синхронизиране на честотата на еди-
ния генератор от честотата на другия. Основната причина за това
явление е прехвърлянето на енергия между генераторите. Тази
особеност налага подаването на сигналите от двата генератора към
смесителя да става с високоомни вериги. Използуват се и буфер-
ни стъпала.
г. НИСКОЧЕСТОТЕН УСИЛВАТЕЛ
Тъй като изходният сигнал от смесителя е с ниска амплитуда
необходимо е той да бъде усилен. С това се постига по-сигурна
работа и повишаване чувствителността на уреда. При изработва-
нето на нискочестотния усилвател не изникват никакви проблеми.
Изисква се да се усилват честотите от 40—50 Hz до 1000—1500 Hz.
Особено добре трябва да се усилват ниските честоти. Обикновено
се използуват усилватели с /?С-връзка между стъпалата. Мно-
го добри резултати дават схеми, излълнени с операционни усил-
ватели. Постояннотоковите усилватели намират приложение в об-
ластта на нулевите биения. При такъв режим стабилността на
уреда е ниска. Предпочита се в някои случаи да се работи на
един постоянен тон. В такъв случай се използуват резонансни
усилватели. Обикновено те се изпъчняват от отдел ни стъпала с
трансформаторна връзка.
Д. ИНДИКАТОРИ
За индикатори при този метод се използуват изключително
високоомни слушалки. Това облекчава до голяма степей изисква-
нията по отношение на крайното стъпало на нискочестотния гене-
ратор. Употребата настрелкови индикатор тук не е много под-
ходяща.
15$
КОНСТРУКЦИИ НА УРЕДИ, РАБОТЕЩИ НА ПРИНЦИПА
НА БИЕНЕ
а. ПЪРВИ ВАРИАНТ
Принципна схема
На фиг. 3.4 е показана принципната схема на металотърсач
работещ по принципа на биене. Основният генератор е изпъл-ен
по триточкова схема с капацитивен делител. Използуването на
схема с обща база създава условия за по-гол;.ма стабилност на
честотата. Тази честота се определи от елементите на трептящия
кръг — използува се индуктивността 7^ = 28 pH (капацптетите ка
кондензаторите са посопели на схемата).
Ст гледна точка на относителната стабилност па двете често-
ти е необходимо генераторът, свързан към търсачната глава, да
съдържа същите елементи както тези на сравн-шащия генератор.
С оглед на създаваче на по-силно електромагнитно поле около
търсачната бобина е избрана схема на генератор с противотактно
включване. Двата генератора са изпълнени с тразисторите Тъ
Т2 и Г3. При първоначалния вариант на практическотэ изпълнение
са били използувани транзистори SFT308. Схемата на уреда е била
експериментирана и с транзистори П416. Единственото изменение,
което се налага в схемата, е подборът на резисторите на дели-
телите на напрежение, определящп работната точка на транзисто-
рите.
Незначителните изменения на честотите на двата генератора
при включване на различните транзистори със сходни параметри
не са от значение. Тези изхменения се компенсират от променли-
вия кондензатор С4. Стремежът при конструиране на двата гене-
ратора е честотите им да бъдат близки.
Сигналът от двата генератора чрез прехвърлящите конденза-
тори С18 и С19 се подава към базата на транзистора Г4, който е
емесител. За да се намали връзката между двата генератора,
прехвърлящите кондензатори са с малки капацптети. По този на-
чин се избягва явлението „увличане“. В схемного решение тях-
ната стойност е подбрача опитно — 20 рАр.
Крайното стъпало работи с товар — телефонии слушалки. Ре-
жимът на стъпалото е подбран така, че в режим клас А да се
отдаде максимална мощност.
В радиолюбителската практика обикновено се използуват те-
лефонии слушалки със съпротивление при постоянен ток 1000 Q
и импеданс при 5 kHz — 2400 Q. Номиналната мощност на такива
160
11 Електрониката в прегледитв.. •
151
слушалки е 4 mW, което не налага използуването на мощни тран^
зистори в крайното стъпало. В схемата е предвиден транзисто-
рът SFT323.
За да се получи сравнително добро усилване при ниски често-
ти, е необходимо прехвърлящите кондензатори да се изберат с
голяма стойност — обикновено над 100 pF.
Пракпгическо изпълнение
Схемното решение на разгледания металотърсач е реализира-
но на две печатни платки от фолиран гетинакс. На едната печат-
на платка е монтиран генераторът, свързан с търсачната глава
(търсещия генератор), а на другата сравняващият генератор, сме-
сителното стъпало и крайното стъпало. По-добра стабилност на
честота на сравняващия генератор, а оттам и по-добра работа
на уреда се получава, когато двата генератора бъдат монтирани
отделно.
Търсачната глава е изпълнена като правоъгълна рамка с раз-
мери 700X400mm. Броят на навивките на рамката е 5. Използу-
ва се проводник ПЕЛ с диаметър 0,8 mm. За да се намали пара-
зитният капацитет, рамката се екранира с лента от алуминиево
фолио. В този случай върху него обезателно се прави бандаж от
меден проводник, който се свързва с общия проводник „земя“
на схемата.
Бобината на сравняващия генератор е навита на тяло от меж-
динночестотен филтър на радиоприемник „Мелодия". При диаме-
тър на носещото тяло D=8 mm и диаметър на проводника d=
= 0,31 mm, за да се получи индуктивност £ = 28 pH, са навити 45-
навивки. Използува се и феромагнитно ядро. С регулиране на яд-
рото на бобината честотата на генератора се изменя от fx~ 1,44 MHz
до /2= 1,62 MHz. С регулиране на кондензатора С4 се осъществя-
ва фино изменение на честотата в рамките га 20 kHz.
При практического изпълнение се препоръчва платката, на
която е монтиран търсещият генератор, да бъде в близост до
самата рамка. Желателно е платката да се постави в екранираща
кутия. Другата платка се монтира на дръжката на кабелотърсача
в близост до оператора. Към нея се свързват телефонните слу-
шалки, регулаторът на усилването Р17 и донастройващият конден-
затор С4. Двете платки се захранват с напрежение 9 V. Препоръч-
ва се да се използуват две плоски батерии по 4,5 V.
162
б. ВТОРИ ВАРИАНТ
Принципна схема
При разработването на металотърсача са използувани всички
основни елементи на металотърсач МИ-2, произвеждан в СССР,
Той е преносим уред, с помощта на който може да се намери
под снежна покривка, под почвата или асфалта метално парче или
тръба на дълбочина до 0,8 ш.
Този металотърсач се захранва от две плоски батерии по 4,5 V,
Общата консумация е не повече от 6 до 8 mA.
На фиг. 3.5 е показана принципната схема. Тя е съставена от
търсачен генератор, опорен генератор, смесително стъпало, еми-
терен повторител, тригер на Шмит и слушалки.
Търсачната бобина на първия генератор (транзистор Т^всъщ-
ност е датчикът, който реагира на метални предмети. При при-
ближаване на метален предмет към бобината се изменя нейната
иадуктивност, а оттам и честотата на генератора. Това предизвик-
ва изменение на честотата след смесителното стъпало. В колек-
торната верига на транзистора Т2 (смесителя) е включен треп-
тящ кръг, настроен на честота 1000 Hz. При липса на метален
предмет в зоната на търсачната бобина търсачният и опорният
генератор така са настроени, че разликата в честотите им да
бъде също 1000 Hz. Изходното напрежение ще бъде с максимал-
на амплитуда. В слушалката ще се получи звук с най-голяма си-
ла. Ако бобината се приближи до метален предмет, ще се полу-
чи изменение на сигнала по амплитуда и честота след смесителя.
Тези изменения водят до изменение на тона в слушалките по че-
стота и сила. Ако бобината се приближи още към металния пред-
мет, напрежението на сигнала на изхода на смесителя ще спадне
под Прага на задействуване на тригера. Последният няма да се
задействува и звукът в слушалките ще изчезне. Тези именно осо-
бености на схемата (изменение на тона в слушалките по сила и
честота) позволяват при добър слух на оператора да се откриват
малки предмети на относително големи дълбочини.
Търсачният генератор е изпълнен с транзистора 7\ по схема
с обща база. Той генерира синусоидален сигнал с частота 510 kHz.
Трептящият кръг се състои от търсачната бобина и конденза-
торите С3 и С4. Напрежението за обратната връзка, необходимо
за самовъзбуждането, се подава от колектора към емитера на
транзистора чрез капацитивния делител С3, С4.
Опорният генератор е изпълнен с транзистора Ге. Тук също
се използува схема „обща база". Трептящият кръг на генератора
163
се състои от бобината £3 и кондензаторите С12 и С13. астройка-
та на металотърсача се извършва с месинговото ядро на боби-
ната £3.
Сигналите на опорния и търсачния генератор се подават на
входа на смесителя чрез кондензаторите Сб и Сп.
164
В кръга L2Cq на смесителя (транзистор Т2) се отделят трепте-
нията с честота, равна на разликата от двете честоти на отдел-
яйте генератори. В случая тази разлика е 1000 Hz.
Емитерният повторител (транзистор Г3) служи за съгласуване
на тригера на Шмит със
смесителя. Тригерът на
Шмит (транзисторите Г4 и
Гб) представлява електрон-
но реле, реагиращо на из-
менението на входната ам-
плитуда. Режимите на тран-
зисторите Г4 и Т& са под-
брани така, че транзисто-
рът Т5 е запушен при сиг-
нал под 0,5 V на входа на
тригера. При напрежение
на входнйя сигнал над 0,5 V
токът през транзистора Т4
се изменя, а това води до
отпушване на транзистора
Т5. През слушалките про-
тича ток с импулсна фор-
ма, който създава звуков ефект (звук 1000 Hz).
Както вече се спомена, честотата на опорния генератор се из-
меня с изменение индуктивността на бобината чрез месингово ядро.
Такова регулиране на честотата на генератора е свързано със след-
ните две предимства: възможност за много плавно регулиране, с
което се подобрява чувствителността на уреда и стабилността на
честотата (генераторът не се разстройва от механични сътресения).
От друга страна обаче, в любителски условия е малко трудно да
се изработи регулиращият елемент на бобината £3 (фиг. 3.6). При
недостатъчно творчество от страна на радполюбителите опорният
генератор може да бъде заменен с конструкцията на генератора,
разгледан като трети вариант в настоящия раздел.
Пракпгическо изпълнение
Търсачната бобина Lx е изпълнена във вид на пръстен с диа-
метър около 300 шт. Навивките й са затворени в електростати-
чен екран от дуралуминиева тръба с диаметър 8 mm и дебелина
на стената 1 mm. За изработването на бобината е необходимо да
се направи сноп от 10 парчета проводник хПЕЛ-0,96 с дължина
165
о
о
ФЗО
Ф!Б
1250 mm. Снопът най-напред се вкарва в шлаух с дължина 1000 mm,
а след това в дуралуминиева тръба с дължина 960 mm. Дуралу-
миниевата тръба заедно със снопа се огъва върху шаблон във
вид на пръстен. Отделните проводници се съединяват последова-
Фиг. 3.8
телно (с омметър се проверява начало — край на проводниците).
След съединяването краищата се запояват и изолират помежду си.
* Бобината на смесителя £2 е навита на феритно ядро (топфкер-
на). Използува се топфкерна М2000 и ИМ-К 38x24x7. Бобината
се навива с проводник ПЕЛ-0,47 с 200 навивки. Тя се закрепва
към печатната платка.
Бобината на опорния генератор £3 съдържа 135 навивки от
проводник ПЕЛКЕ-0,1
(вж. фиг. 3.6). Месингово-
то ядро се премества чрез
винтова предавка, състоя-
ща се от регулировъчния
винт 9, опорните дискове
1 и 2, центриращи регули-
ровъчния винт, пружината
S, стойките 7, съединява-
щи тялото на бобината 4
с опорните дискове 5.
Стойките 7 осигуряват пра-
волинейното преместване
на ядрото. Тялото на бобината може да се направи от ебонит
или друга изолационна материя, която позволява да се обработ-
ка на струг. Всички останали детайли са от месинг. Пружината е
стоманена. Бобината се прикрепва към блока за индикация със ско-
167
бата 6. Тази скоба се изработва от алуминий с дебелина 2 шт.
Размерите на всички елементи са показани на фиг. 3.7 и 3.8.
Всички детайли на металотърсачи са монтирани в два блока:
търсачен блок и блок за индикация. Тези блокове се разполагат
в близост един до друг.
Търсачният блок и тър-
сачната бобина са за-
крепени неподвижно на
търсачната рамка. Детай-
лите на търсачния блок са
монтирани на печатна
платка, графичният ориги-
нал на която е показан на
фиг. 3.9. Монтирането на
отделните елементи върху
Фиг. 3.10 платката на търсачния
блок е показано на фиг.
3.10. Желателно е платката на търсачния блок да се екранира.
Подходяща за екраниране е кутия, изработена от алуминий.
На фиг. 3.11 е показан графичен оригинал на платката на бло-
ка за индикация. Монтирането надетайлите върху печатната плат
Фиг. 3.11
ка е показано на фиг. 3.12. На корпуса на блока за индикация са
монтирани ключът на захранването, копчето за настройка на опор-
ния генератор и буксите за включване на слушалките.
168
Фиг. 3.12
Настройка на металотърсача
Настройката се състои в нагласяване на прага на задейству-
ване на тригера и на честотата на опорния генератор.
Прагът на задействуване на тригера се нагласява чрез подбор
на съпротивлението на резистора /?п. От колектора на транзисто-
ра Г2 се отпоява изводът на кондензатора С8 и към него се по-
дава сигнал от звуков генератор с напрежение 0,5 V и честота
1000 Hz. Съпротивлението на резистора/?п трябва да бъде тако-
ва, че при незначително изменение на напрежението от външния
генератор колекторният ток на Г5 да става равен на нула и зву-
кът в слушалките да изчезва.
Честотата на опорния генератор се настройва чрез подбор на
капацитета С12 (грубо) и С13 (точно). Отначало се определи чес-
тотата на търсещия генератор по метода на биенето, като се
използува генератор иа стандартни сигнали и осцилоскоп. Това
се прави при отпоен извод на кондензатора Сп от емитера на тран-
зистора TQ. Бобината Lx трябва да бъде достатъчно отдалечена
от метални предмети (най-малко на 1,5 in).
След това се определя средната честота на опорная генера-
тор. За целта се възстановява връзката на кондензатора Си спо-
ред схемата. Търсачният блок се разединява от блока за индика-
ция. Чрез кондензатор с капацитет 75 pF се подава на базата на
транзистора Т2 сигнал с напрежение 1 V от външен генератор.
169
Честотата на генератора трябва да бъде равна на честотата на
търсещия генератор. В изхода на смесителя се измерва резултант-
ната честота (от процеса биене) при двете крайни положения на
копчето за настройка. Капацитетите на кондензаторите С12 и С13
се подбират така, че средната честота на опорния генератор да
се различава от честотата на търсещия генератор с 1000 Hz.
При настроени генератори и напълно монтиран металотърсач
чрез преместване ядрото на бобината £3 на изхода на смесител-
ното стъпало се нагласява напрежение, малко по-голямо от 0,5 V.
При доближаване на метални предмети към търсачната бобина
звукът в слушалките трябва да се изменя по сила и честота.
Както вече се казва, при изработването на опорния генератор
в радиолюбителската практика се срещат дбста трудности. Разра-
ботената схема на допълнителен опорен генератор дава възмож-
ност за практическо изпълнение без особени трудности.
в.Т^РЕТИ ВАРИ АНТ
Това е най-срещаният случай на търсене на метални предмети
в радиолюбителски условия, при който се прилага принципът на
биене. Интересното тук е, че се използува само един генератор.
Честотата на генерираното от него напрежение се сравнява с
междинната честота в един радиоприемник. Това налага обезател-
но в случая да се разполага с малък преносим радиоприемник.
Принципът на действие на такъв уред е следният. Помощният
генератор, чиято честота може да се изменя в границите от 450—
480 kHz, се поставя в близост до радиоприемника. Обикновено
генераторът и радиоприемникът са закрепени на една носеща
конструкция. Радиоприемникът се настройва на производна стан-
ция така, че във високоговорителя да се получи звук с честота
около 1000 Hz. Препоръчва се с настройващия кондензатор на
помощния генератор звукът във високоговорителя да се изменя
в посока на по-ниските честоти. В случая се получава биене меж-
ду честотата на генератора и междинната честота, получена в
приемника при приемане сигнал от произволен предавател. Же-
лателно е този предавател в случая да не излъчва програма —
музика и говор.
С приближаване на металната рамка (бобината) до метален
предмет честотата на помощния генератор се изменя. С това се
изменя и честотата на тона във високоговорителя.
Обикновено генераторите от този тип се изпълняват по класи-
ческите схеми — схема с индуктивна обратна връзка (фиг. 3.13) и
170
триточкова схема с капацитивен делител (фиг. 3.14) Особеното
при първата схема е, че са необходими две намотки. В случая Lt
има 18 навивки, а £2 — 3 навивки. И двете намотки са навити с
проводник ПЕЛ. За екран се използува алуминиева тръба с диа-
1,5 v
F, *55к
К
4,5/
= 57/С
= 4/Г
^ = 4^
4,5/
Ъ-50К С, = Ю5СрР
!?Z=1,2K Cz=Z22CpF
Р^ЮОР. Cs’tOOOpF
Фиг. 3.15
Фиг. 3.13 Фиг. 3.14
+Ек Lz Lj Lz Li -Ек
Фиг. 3.16
^7/7
метър 12 mm. Тръбата е огъната във вид на окръжност с вън-
шен диаметър 50 mm. При реализирането на втората схема (с ка-
пацитивния делител) е експериментирана същата търсачна рамка,
171
но в случая се използува само намотката (18 навивки). И при
двата варианта на генераторите за настройка се използува въртящ
въздушен кондензатор. Той може да бъде от произволен тип на
концертен радиоприемник.
Фиг. 3.18
Фиг. 3.19
Стойностите на останалите елементи в схемата са посочени на
съответните фигури. При генератора с индуктивна обратна връз-
ка тези стойности са дадени за три различии захранващи напря-
жения—1,5; 4,5 и 9 V. При генератора с капацитивен делител т€-
зи стойности са за 4,5 V. При двете схеми е използуван транзи-
стор П416.
172
На фиг. 3.15 е показан графичният оригинал на платката на
генератора с индуктивна обратна връзка, а на фиг. 3.16—разпо-
ложението на елементите върху платката. Графичният оригинал на
генератора с капацитивен делител е показан на фиг. 3.17, а на
фиг. 3.18 е показано разположението на елементите върху плат-
ката. И в двата случая въртящият кондензатор е изнесен извън
платката в близост до оператора.
На фиг. 3.19 е показана търсачната глава и уредът, работещ
на принципа на биене. Вижда се как трябва да се търси предметът.
3.1.2. Уреди, работещи на принципа на директно отчитане на
честотата
Блокови схеми
На фиг. 3.20 и 3.21 са показани блокови схеми на метал отър-
сачи с директно отчитане на честотното изменение.
Тук с 1 е означена търсачната глава, с 2 генератор, с 3 фил-
тър, с 4 усилвател и с 5 индикатор. Втората блокова схема се
отличава от първата само с включването на усилвател за по-ви-
сока честота 6. С това се подобрява чувствителността на уреда.
Проблемите, свързани с конструирането на търсачната глава и
генератора, са същите както при металотърсачите, работещи на
принципа на биенето.
Фиг. 3.20
Фиг. 3.21
Явлението „увличане" при този тип уреди отпада. За смет-
ка на това обаче тук се явяват нови задачи за разрешаване. На-
пример проблемите, свързани с лентовия филтър, са доста трудни
за разрешаване. Най-често се поставя въпросът, какъв да бъде
173
лентовият филтър — филтър със съсредоточена селективност
(ФСС) или кварцев филтър. Употребата на кварцов филтър е за
предпочитане — резултатите са по-добри, но за сметка на това се
оскъпява уредът.
Употребата на ФСС води до създаване на конструкции на
уреди с по-малка чувствителност, но за сметка на това цената им
е по-ниска. Този въпрос в крайна сметка се решава от предна-
значението на уреда и от материалните възможности на радио-
любителя. В повечето случаи при любителски конструкции се из-
ползуват такива схемни решения, в конто във филтъра има са-
мо един кварц.
Високочестотният усилвател и детекторът се изпълняват по
класически схемни решения. Някакви специални изисквания по от-
ношение на тях не се предявяват.
Индикаторът трябва да бъде чувствителен. Използуват се си-
стема с чувствителност в границите от 500 до 1000 р,А. Много го-
лямата чувствителност на уреда води до постоянни колебания
вследствие на смущаващи влияния.
Накрая, ако се преценят достойнствата на двата метода —
принципът на биене и методът на директно отчитане, ще се види,
че, общо взето, двата метода са равностойни.
Ако трябва да се направи по-прецизна оценка, предимството е
на страната на метода на биене, защото:
а) чувствителността е малко по-голяма, особено когато опера-
торът е с музикално ухо;
б) когато операторът е в движение, по-лесно е да се устано-
вяват честотните изменения на слух, отколкото с индикаторна
система (има се предвид колебанието на стрелката при движение-
то на оператора);
в) уреди, конструирани на принципа на биене, са с по-ниска
цена; това особено е в сила за случайте, когато се използува пор-
тативен приемник с допълнителен генератор.
Електрическа^схема
Електрическата схема, показана на фиг. 3.22, е синтезирана на
базата на метода с директно отчитане. Един от основните еле-
менти (освен търсещия генератор) е филтърът за определена
честота. В случая е използуван кварц с резонансна честота
2,214 MHz.
Схемата на’генератора е напълно аналогична на тази- от фиг. 3.4.
Различията се£състоят в това, че стойността на индуктивността
174

фиг. 3.22
на търсачната бобина се определи от честотата на кварцовия
филтър. В случая тази бобина има индуктивност £ = 49 pH. Зада
може да се осъществи допълнителна настройка, кондензаторът
С7 е с променлива стойност на капацитета.
От генератора сигналът се подава към емитерен повторител
чрез резистора /?8 и кондензатора С1о.
Крайното стъпало, в което е включена измерителната система,
работи като детектор клас В. Това стъпало е фактически един
еднопътен изправител, изпълнен с транзистор. В колекторната ве-
рига на транзистора ще протичат само усилените отрицателни по-
лупериоди на входния сигнал. Системата, включена в колекторна-
та верига, ще реагира само на постоянната съставка на сигнала.
Действието на схемата е следното. С помощта на конден-
затора С7 честотата се настройва така, че да съвпадне с
резонансната честота на кварца. Чрез допълнително регули-
ране с потенциометъра се постига максимално отклонение на
стрелката на индикатора. След тези регулировки уредът е готов
за работа.
При наличие на метален предмет в близост до търсачната
рамка се изменя индуктивността на бобината, а оттам и честота-
та. Намаляват се показанията на измерителната система. При по-
голяма разстройка индикацията прекъсва.
Лрактическо изпълнение
Наличието само на един генератор опростява практическото
изпълнение (не се налага да се правят две печатни платки). Чув-
ствителността на измерителната система е 1 mA. По принцип тук
могат да се използуват измерителни системи с различна чувстви-
телност. В такива случаи максималното показание на уреда се ре-
гулира с потенциометъра /?10 или с допълнителен шунт, включен
паралелно на измерителната система.
Търсачната рамка има същите размери и навивки както тази,
описана в първия вариант (раздел 3.1.1).
Регулиращите елементи /?10 и С7 са изведепи извън платката
в близост до оператора.
Захранването на генератора се осъществява от две плоски ба-
терии с напрежение 4,5 V.
176
3.2. УРЕДИ ЗА ОТКРИВАНЕ НА МЕТАЛНИ ПРЕДМЕТИ, РАБОТЕЩИ НА
ПРИНЦИПА НА ИЗМЕНЕНИЕ НА ВЗАИМНАТА ИНДУКТИВНОСТ МЕЖДУ
ДВЕ БОБИНИ
Този принцип се основава на зависимостта на взаимната ин-
дуктивност между две бобини от проницаемостта на околната
среда.
До каква степей са свързани две бобини се съди от коефици-
ента на връзката К, който се дава с израза
. l2
Тук К е коефициентът на връзката;
М — кефициентът на взаимната индуктивност;
Lr и £2 — индуктивностите на двете бобини.
Този коефициент е винаги по-малък от единица и по-голям от
ну ла. Естествено е, че /С=0, когато веригите не са магнитно свър-
зани. Ако веригите са свързани магнитно чрез феромагнитен ма-
териал, благодарение на концентрирането на магнитния поток
коефициентът на връзката е близък до единица. Когато средата
е въздух, той е по-малък.
Стойността на коефициента на връзката зависи от взаимного
разположение на двете бобини, от геометричните им размери и
от магнитната проницаемост на средата. При положение, че пър-
вите две са постоянна, коефициентът на връзката зависи от р,
на средата.
Блокова схеми на уреда, работещи на пранцапа на азмененае
на взаимната индуктивност между бобини
Този вид металотърсачи са по-сложни, но имат по-висока
чувствителност и разделителна способност. Една от разновидности-
те на металотърсачи от този тип са уредите с индуктивен баланс.
На фиг. 3.23 е показана типова блокова схема на металотър-
сач с индуктивен баланс. Използувани са три рамкови антенн, по-
ставени вертикално една над друга в общо антенно търсачно
устройство. Горната и долната антена са свързани към високо-
честотен генератор. Средната антена е свързана към входа на
чувствителен високочестотен усилвател. Двете предавателни анте-
нн (горна и долна) са свързани противофазно, така че създават
еднакви по големина и обратно насочени електромагнитни полета.
Когато в близост до рамките няма метални предмети, индуктира-
12 Електрониката в прегледпте . ..
177
ните в тях напрежения взаимно се компенсират, в резултат от кое-
то в приемника постъпва нищожно напрежение. Наличието на ме-
тален обект под долната антена ще разстрои баланса, и ще пре*
дизвика появата на сигнал в приемната антена (средната), който се
усилва и се регистрира на
изхода.
Отделяйте елементи,
показани на блоковата схе-
ма, са: 1 — търсачна глава;
2— високочестотен генера-
тор; 3 — високочестотен
фиг з 23 усилвател; 4 — детектор;
5 — управляем тонгенера-
тор; 6 — индикатор.
Конструктивните проблеми при този вид металотърсачи са на-
пълно различии от тези при търсачи, работещи на принципа на
изменение на самоиндуктивността. Най-голяма трудност тук пре-
дизвиква търсачната глава (антена). Механичната й стабилност
има много голямо значение и затова рамковите антенн трябва да
бъдат плоски и строго успоредни помежду си. Температурата и
механичните деформации могат да предизвикат взаимно размест-
ване на антените, вследствие на което ще се получи разстройва-
не на индуктивния баланс. На антенната глава трябва да се по-
ставят само неметални закопчалки и скрепващи елементи. Нали-
чието на всякакви метални части в близост до антените е неже-
лателно. Честотата на трептенията в предавателя трябва да бъ-
де стабилна и да не се променя от паразитния капацитет на рам-
ковата антена към земята. Честотата не трябва да бъде модули-
рана, защото в такъв случай много трудно се пос гига индуктивен ба-
ланс. Това изисква предавателят да излъчва чисто синусоидални на-
прежения. И при тези металотърсачи се използува схема на генера-
тор с капацитивна триточкова връзка.
При по-сложни конструкции всички високочестотни вериги тряб-
ва да бъдат фазово стабилни и без дрейфове. Това изисква най-
напред стабилизиране по отношение на температурата и захран-
ващото батерийно напрежение.
Тъй като модулирането на напрежението на високочестотен
предавател усложнява проблема на баланса, най-често то се из-
бягва и полученият при откриването на цел детектиран сигнал ще
бъде едно постоянно напрежение. В такъв случай индикирането
се извършва със Стрелкова система.
Друга възможност представлява формирането на звукочестот-
но биене с помощта на втори генератор и смесител, настроен на
178
честота, която.е с F по-висока или по-ниска от честотата на глан-
ния предавател. Един такъв вариант е показан на фиг. 3.24. Ам-
плитудата на звукочестотното биене ще бъде пропорционална на
предизвиканото от обекта разбалансиране и трябва да се усили
достатъчно, за да задей-
ствува високоговорител
или чифт слушалки. Изис-
кванията по отношение на
стабилизацията на сравня-
ващия генератор са пови- У
тени. Често се прибягва Г 5 |
до стабилизация с кварц, i—л
което оскъпява схемата, но Фиг- 3 24
за сметка на това се повишава сигурността на действие.
Отделните елементи на блоковата схема са: 1 — търсачна гла-
ва; 2 — високочестотен генератор (предавател); 3 — високочесто-
тен усилвател; 4 — смесител; 5—допълнителен генератор; 6— нис-
кочестотен усилвател; 7 — телефонии слушалки.
3.3. ЕЛЕКТРОННИ МЕТАЛОТЪРСАЧИ, РАБОТЕЩИ НА ПРИНЦИПА НА
ОТРАЖЕНИЕ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНИТЕ ВЪЛНИ (МЕТАЛОТЪРСАЧИ
ТИП „ПРЕДАВАТЕЛ-ПРИЕМНИК")
Този тип металотърсачи притежават най-голяма дълбочина на
проникване. По принцип те могат да се използуват за откриване
на нал-различни обекти дори и за трасиране на тръбопроводи и
кабели. Много уреди от този тип могат да дадат точни показа-
ния по отношение дълбочината на заровения обект. Поради посо-
чените предимства тези металотърсачи се предпочитат в различии
случаи пред останалите такива. Самото название подсказва как
са направени те. Един малък предавател посредством антена
(чиято диаграма е насочена към земята) излъчва електромагнит-
ни вълни. Последните се отразяват от металния предмет, прие-
мат се от антена на линеен приемник и се регистрират. След на-
стройка на предавателя и приемника антените им се поставят на
определено разстояние, и то под такъв ъгъл, че при липса на ме-
тален предмет сигналът, приеман от приемника, да бъде минима-
лен. При наличие на метален предмет под земята маг-
нитного поле около антената на приемника се увеличава много-
кратно, вследствие на което сигналът в приемника също се уве-
личава. Максимален сигнал в приемника се получава, когато обек-
тът се намира почти централно под приемната антена.
179
Металотърсачите тип „предавател-приемник* притежават мно-
го висока способност за дълбочинно проникване, съизмеримо с
разстоянието между предавателя и приемника, поради следните
две обстоятелства:
а. За дълбочини на обектите, по-малки от един метър, преда-
вателят се намира сравнително близко до обекта и разстоянието
между тях се изменя много малко.
б. Поради възприетото ориентиране на излъчвателната харак-
теристика на предавателната антена по-голяма ВЧ енергия се от-
дава на обектите, намиращи се на по-голяма дълбочина.
За дълбочини, значително по-големи от посочените, амплиту-
дата на приемния сигнал започва много бързо да намалява.
За сметка на голямото дълбочинно проникване се получава
неспособност за откриване на малки обекти. Когато предметът се
намира на оптимално за откриване разстояние от предавателя,
той трябва да притежава все пак достатъчно големи размери, за
да предизвика достатъчно голямо индуктирано напрежение в при-
емната антена. Повечето от търсачите ппредавател-приемник“ ня-
мат възможност за откриване на обекти с диаметър, по-малък от
7—8 ст, освен ако обектът се намира върху самата повърхност.
Изборът на работна честота е твърде деликатен въпрос. От
една страна, трябва да се има предвид, че по-късите вълни се
отразяват по-лесно от повърхността на земята и малка част от
тях проникват вътре в нея, а от друга страна, малките размери
на антените налагат употребата на по-високи честоти. Компромис-
но разрешение се е постигнало с използуването на честоти от
порядъка на 100 н-200 kHz, което позволява добро проникване на
вълните в почвата и приемливи размери на антените. Стремежът
за увеличаване дълбочината на проникване е наложило употреба-
та на свръхдълги вълни. Днес се конструират уреди с работна чес-
тота от порядъка на 10 kHz.
Блокова схема на металотърсача man „предавател-праемнак*
В най-общ вид блоковата схема на електронен металотърсач
тип ппредавател-приемник“е показана на фиг. 3.25. Сигналът с
честота /х от ВЧ генератор 1 се модулира амплитудно с честота
/н от НЧ генератор 2 в модулятор 3. Така модулираният сигнал
се подава на предавателната антена 4. При положение, че под
приемната антена 5 попадне метален предмет, в нея ще се ин-
дуктира напрежение с честота, равна на честотата на предавате-
ля. От антената сигналът се усилва от ВЧ усилвател 6, демоду-
180
Фиг. 3.25
лира се от детектор 7 и на изхода се
получава напрежение с ниска често-
та, конто се усилва от НЧ усилвател
8 и се регистрира от индикатор 9.
В псвечето случаи неизбежна-
та връзка между предавателя и
приемника, конто от своя страна
води до изкривяване на нормална-
та диаграма на излъчване, изиск-
ването за малки размери на пре-
давателя и лесно преносимо за-
хранване ограничава мощността на
предавателя. При малки мощности
отпада необходимостта от отделен
генератор и модулатор. В този
случай предавателят представлява
един генератор на автомодулира-
ни трептения и предавателна
антена за излъчване. Широко при-
ложение е намерила схема га на
Хартлей, която позволява да се
получат модулирани ВЧ трептения.
Ниската честота е от порядъка
на 200 — 300 Hz, което е напълно
достатъчно за регистрираче.
Изискванията, конто се предя-
вяват по отношение на отделяй-
те стъпала, са както при всички
портативки предаватели и при-
181
емници, работещи на фиксирана честота, а именно:
а) висока стабилност на работната честота;
б) висока селективност на приемника;
в) добра чувствителност;
г) минимален обем и маса;
д) портативно захранване.
Изискванията по отношение на чувствителността на приемни-
ка в известна степей са занижени. С това се намалява големината
на сигнала, приеман директно от предавателната антена.
Конструктивните проблеми при този тип металотърсачи също
включват механична стабилност и минимално използуване на ме-
тални части. Неспазването на тези изисквания довежда до нама-
ляване на нулевата настройка при разположение между антените
на 90°, а ©ттам и до намаляване на чувствителността на уреда.
Едно конструктивно решение за разположение на предавателната
и приемната антена е показано на фиг. 3.26.
Сравнения и заключение за различните методи
В табл. 3.1 са систематизирани и сравнени техническите въз-
можности на основните три типа металотърсачи по следните по-
казатели: дълбочина на проникване, възможност за откриване на
малки обекти, маса, допълнителни възможности и приложение.
Тази таблица е много полезна за правилното подбиране на
принципната схема съобразно с вида и дълбочината на обектите,
почвените условия, надеждността и стабилността на работа и
други показатели.
Таблица 3.1
Параметър Металотърсачи на принципа на изме- нение на индук- тивноотта Металотърсачи на принципа на изменение на взаимноиндуктив- но стта Металотърсачи на принципа на отра- жение на радио- вълните
Дълбочина на проникване Малка По-добра Много добра
Маюсимално раз- стояние, при което малки обск- ти дават големи показания 30 ст 60 ст 2,5 ст
182
Продължение на табл. 3.1
Чувствителност Добра Много добра Слаба
Най-малките обек- ти, конто могат да се откриват на дълбочина 1,2 m Пръстен или го- ляма монета Малка монета Сфера с диаметър 7—8 ст
Допълнителни въз можно сти Различава магнит- ните от немагниг- ните материалы Различава прово- дя щите обекти и магнитните почвы Може да определя дълбочината на предмета
Маса Малка 0,54-2 kg Голяма 1,5-н' kg Най-голяма 44-12 kg
Възможности за приложение Плажочистач на изгубени ценности Откриване на монета Трасиране на кабели и водопро- воды
183
РАЗДЕЛ ЧЕТВЪРТИ
ЕЛЕКТРОННИ УСТРОЙСТВА С ПРИЛОЖЕНИЕ В НАРОДНОЮ
СТОПАНСТВО
4.1. УСТРОЙСТВО ЗА ОТКРИВАНЕ НА ПУКНАТИНИ ВЪВ ФАЯНСОВИ
ПЛОЧКИ
4.1.1. Предназначение и принцип на действие
При производството на фаянсови плочи в керамичните заводи^
при производството на опаковъчни материали в млечната промиш"
леност от полиетиленови платна е необходимо предварително да
се регистрират дефектите — пукнатини, шупли, пробити места и
др. Това се налага, за да се направят икономии, например на гла-
зура при производството на фаянсови плочки, да не се разхища-
ва мляко в млеко преработващите предприятия и пр.
Всеки електрически изолационен материал (диелектрик) се про-
бива при точно определена стойност на интензитета на електроста-
тичното поле Епр. Пробивът представлява разрушаване на изола-
цията, при което протичащият ток се увеличава рязко. Пробивният
интензитет ЕпР и напрежението £/Пр между електродите, при кое-
то се получава пробив при хомогенно поле, са свързани с
уравнението
= я
където а е разстоянието между електродите.
Изследванията показват, че пробивният интензитет на диелек-
триците при нехомогенно поле е много по-малък от този при хо-
могенно поле. Фаянсовите плочки представляват диелектрик с дос-
та добри изолационни качества. При лабораторните изпитвания се
установи, че пробивният интензитет при сухи плочки е от поря-
дъка на £'пр= 100-^150 kV/cm. Пробивният интензитет при плочки^
стояли продължително време във влажна среда (влажен въздух),
се намалява, но не спада под 80 kV/cm.
Пробивният интензитет на въздуха в хомогенно поле при раз-
стояние между електродите около 1 спз, налягане 760 rom Hg и
температура 20° С е около 25 kV/cm при чисто синусоидално на-
184
прежение с честота 50 Hz. Опитите показват, че при нехомоген-
но поле с постоянен интензитет специфичното пробивно напре-
жение на въздуха намалява и £ около 2,5<-3 kV/cm.
На базата на посочената голяма разлика в пробивните интен-
зитети на здравата площ на фаянсовите плочки и мястото на-
Фиг. 4.1
пукнатината е създаден уред за откриване на дефекта във фаян-
совите плочки.
Основна характерна особеност на уреда е използуването на
съсредоточено електростатично поле със сравнително голям ин-
тензитет, на чието действие се подлагат преминаващите по поточ-
ната линия плочки. В мястото на пукнатината се получава части-
чек или пълен пробив, който предизвиква токов импулс, заденет-
вуващ електронна система, например чакащ мултивибратор, тира-
трон и др. под.
Кинематичната схема, илюстрираща метода, е показала на
фиг. 4.1.
На същия принцип може да се конструира уред за откриване
дефекта (пукнатини, шупли, накъевания и др.) на полиетиленови
платки и други изолационни материали.
За създаването на електростатично поле с голям интензитет
е необходимо използуването на източник на постоянно напреже-
ние с много малък коефициент на пулсации. Със спазванетэ на
това условие се постига постоянен интензитет на електрэстатич-
185
ноте поле за всички точки на преминаващата с голяма скорост
ллочка.
В лаборатории условия са правени предварителнп изпит-
вания ка фаянсовите плочки с помощта на различии токоизточни-
ци на высоко напрежение. При изпитванията, проведени с промен-
ливо напрежение от 8 до 16 kV и честота 50 Hz, като са изпол-
зувани иглени неподвижны електроди, създаващи нехомогенно
електростатично поле, и при разсюяние между електродите от
7 mm се е установило, че вследствие на паразитния капацитет меж-
ду тях се получава предварително изтпчане на капацитивен ток
през плочката, което е нежелателно.
Поради тази причина се препоръчва „опипването* ка плочката
с високо напрежение да стане с въртящ се електрод под фор-
мата ьа винтообразен въртящ се гребен (вж. фиг. 4.1). По този
качки се получава последователно опипване площта на плочката,
точка по точка — ред по ред, подобно на опипването на теле-
визионрия екран от електронния лъч. Тази система дава възмож-
нос т да се получи голям контраст между началния ток и тока
на пробива.
Устройство™ действува по следния начин.
Фаянсовата плочка 1 преминава под един въртящ се електрод
2 срещу неподвижния електрод 3. Въртящият се електрод
е изработен от игли или подобии остриета, подредени по
винтообразна линия с определена стъпка, конто се приближават
на известно малко разстояние до плочката. Този винтообразен
„гребен* се задвижва от транспортната лента с подходяща пре-
давка, така че завъртванията му да имат винаги еднакво отно-
шение спрямо скоростта на преминавачето на плочката. Ако ско-
ростта на лентата е постоянна, може да се използува и отделен
електродвигател. При относително голяма скорост на въртене на
„гребена* опипването на плочката е достатъчно гъсто (с голяма
разрешаваща способност). На фпгурата с означение 4 е показан
сектор с примерен растер на опипване.
В мястото на пукиатината 5 се получава частичен или пълен
пробив. Той обуславя токов импулс, който задействува електрон-
на система Такава система може да бъде изпълнена с тиратрон,
тригер на Шмит и др.
Електростатичното поле с голям интензитет се създава от из-
точник за постоянно напрежение с много малък коефициент на
пулсациите и малка мощност. В случая е използувано напрежение
от блока за високо напрежение в телевизионните приемници.
Използуването на токоизправител за мрежово напрежение с
честота 50 Hz е неподходяще поради следните причини:
186
1. Необходимият малък коефициент на пулсации изксква упо-
треби на филтражни кондензатори с голям капацитет и високо
работно напрежение, конто са дефицитно
2. Поради голямата индуктивност на намотката на позишава-
•щия .трансформатор, обусловена от големия брой навивки и пара-
зитните капацитети, се създават условия за възникване на преход-
ни процеси с голяма продължителност при включване и изключ-
ване на високото напрежение, които водят до несигурност в от-
криването на дефектите.
При случайте, когато се използува електростатично поле с
по-малък интензитет, е необходимо предварително навлажняване
на плочките със сифон, мокър валяк или др. под. В такъв слу-
чай в мястото на пукнатината се абсорбира влага и с това се
улеснява електрическият пробив.
4.1.2. Кинематична схема на устройство™
На фиг. 4.2 е показана кинематичната схема на устройството
за откриване на дефекти във фаянсови плочки и автоматичного
им отстраняване от поточната линия.
Фиг. 4.2
Високото напрежение от блока за високо напрежение (непо-
казан на фигурата) се включва индиректно от контактите МК\ и
МК2 само в случайте, когато под въртящия електрод има плоч-
187
ка. Препоръчва се индиректното включване на високото напре-
жение да става чрез включването на постоянного захранващо
напрежение при положение, че блокът за високо напрежение е
изпълнен по електронна схема.
Контактът МК$ се задействува от плочката и фиксира началния
момент на включването на напрежението, контактът МК\— мо-
мента на изключването. По този начин се фиксират предна и
зад на мъртва зона върху плочката. Това е необходимо, за да не
се получи грешен импулс в началото и края на плочката. Кон^
тактът МК2 командува електронно реле за време, включено в
блока за команда (непоказан на фигурата). Въртящият електрод
се задействува от електромотор с честота на въртене 3800 min-1.
При пукнатина в плочката се получава пробив и протичашият
ток през стабилитрона и променливия резистор създава управля-
ващ импулс. Този импулс се подава към блока за управление,
който включва веригата на изтласквача (ЕМИ). Това устройство
изтласква пукнатата плочка от поточната линия.
За да се получи по-силеч пробив в мястото на пукнатината,
както вече се спомена, плочката преминава през барабан за нав-
лажняване.
4.1.3. Практическо изпълнение на възли от устройството
На фиг. 4.3 е показано конструктивного изпълнение на опипт
ващия електрод. Носачът за високо напрежение 1 е излят от
сив чугун. Върху него чрез лагера 7 се закрепва опипващия-
електрод 2. Лагеруването от другата страна на устройството ста
ва чрез електромотора 8, а изолирането на опипващия електрод
чрез изолационната втулка 3 и носача 4. Тези два елемента са
изоаботени от ебонит. Подаваието на високо напрежение към
опипващия електрод става чрез високоволтов кабел, свързан към
контактната обувка 6. Тя се закрепва към общата конструкция
чрез изолационната капачка 5.
Фаянсовите плочки 9 се движат върху транспортната лента
10. Разстоянието между фаянсовата плочка и опипващия електрод
е от порядъка на няколко миниметра с цел да се получи силен
пробив. Допълнителният електрод е разположен под плочката и
не е показан на фигурата. Тъй като за задвижването на опипва-
щия електрод не се изискват големи усилия, при добро лагеру-
ване може да се използува електромотор с малка мощност.
На фиг. 4.4 е показана конструкцията на опипващия електрод.
Оста е изработена от месинг. По винтообразна линия в предвг^
188
рително пробита отвори се поставят стоманени остриета. Острие-
тата са закрепени^чрез набиване. Всички размери на чертежа са
в милиметри.
цНа фиг. 4.5 е показан конструктивен чертеж на контактното
Фиг, 4.3
Фиг. 4.4
устройство. Върху изолационна плоча 1 са разположени елемен-
тите на контактното устройство. Лагеруването на контактния лост
6 се извършва с носача 4 върху опорната плочка 3. При постъп-
189
ване на фаянсова плочка под контактния лост се задействува
контактната система 7. Връщането на контактния лост в нормал-
но положение се осъществява с пружината 2. За контактен лост
се използува стъклена пръчка. Пластинката 5, изработена от
месинг, е ограничителна.
Фиг. 4.5
Както се вижда от кинематичната схема на устройство™,
необходима са две контактна система — едната за задействуване
на контактите МКг и МК^ а другата за контакта МК%-
В заключение трябва да се отбележи, че при разглеждането
на устройството за откриване на пукнатини във фаянсови плоч-
ки са показани основните моменти при неговото практическо реа-
лизиране. При изпълнението на блока за високо напрежение и
блока за команда може да се прояви творчество от радиолюби-
телите. Могат да се използуват готови устройства, а също така да
се разработят и нови оригинални възли. Тук трябва отново да се
напомни на организираните радиолюбители в клубовете на ТНТМ—
посочените материали в настоящата книга не са рецепта за изпъл-
нение. Те могат да се приемат като идеи за по-нататынно твор-
чество и разработки.
190
4.2. ЕЛЕКТРОННО ЗАПАЛВАНЕ НА АВТОМОБИЛА
Направата на електронно (тиристорно) запалване винаги е би-
ло мечта на моторизираните радиолюбители. Това е така, защото
електронното запалване на автомобила дава редица предимства,
конто могат да се групират в следния ред:
1. Малко износване на чукчето и наковалнята на разпредели-
теля.
2. Възможност за получаване на по-високо напрежение (ло-
стабилна искра).
3. Искрата при електронното запалване е постоянна и почти
не зависи от честотата на въртене на двигателя.
Тези основни предимства на електронното запалване водят до
по-стабилиа работа на двигателя, а оттам и до икономия на гори-
во. Сигурното и бързо запалване удължава срока на експлоата-
ция на акумулаторната батерия. Подобрява се запалването на
двигателя в зимни условия.
В настоящий раздел ще бъдат разгледани две устройства за
електронно запалване, участвували в прегледите на ТНТМ.
а. ПЪРВИ ВАРИАНТ
Принципна схема
Това е най-използуваната (класическа) схема на тиристорно
запалване (фиг. 4.6). Основного при нея е, че превключвателите
и дават възможност да се премине от електронното към
класическото запалване. Такова превключване на устройството е
необходимо поради факта, че често пъти се явяват дефекти на
елементи или дефекти, породени от лошо изпълнение на устрой-
ствотэ. Тук определено трябва да се каже, че даден радиолюби-
тел трябва да премине към тиристорно запалване на автомобила
само при положение, че има значителен радиолюбителски опит.
Сигурността и качеството на устройството зависят както от под-
бора на схемного решение, така също и от практического изпъл-
нение.
Транзисторният преобразувател (7\ и 7\) трябва да дава нап-
режение от порядъка на 300-?-400 V. В случая са използувани
транзисторите SFT 239.
Трансформаторът е навит ьърху магнитопровод от изходен
трансформатор за хоризонтално отклонение на телевизионен прием-
ник „Юност“. Отделяйте намотки са навити от проводник с ла-
кова изолация (ПЕЛ) и имат следните данни:
191
— намотките между изводите 1—2 и 4—5—от 14 навивки с про-
водник с диаметър 0,14 mm;
— намотките между изводите 2—3 и 3—4— от 50 навивки с про-
водник с диаметър 1,6 mm;
Ъ-Ш:
Фиг. 4.6
— намотка между изводите 6—7—от 1100 навивки с проводник
0,25 mm.
Чрез експериментнране в случая могат да се използуват и
магнитопроводи от други телевизионни приемници, например „Пи-
рин*, „Осогово" и пр. Важното е да се подберат подходящи
стойности на резисторите /?2, /?3, /?4. В разглежданата схе-
ма и /?4 имат стойност 180 й, a /?2 и 7?3—10 Й. Изправи-
телят, включен във вторичната намотка, е изпълнен с диода
Д226 Б. Тук може да се използува и схема с двупътно изпра-
вяне (схема Грец). При реализирането на изправителните схеми
особено трябва да се внимава с обратното напрежение на
диодите.
Тиристорът Та е от произволен тип и с напрежение на прев-
ключване 300 до 350 V. Могат да се използуват съветските ти-
ристори КУ 201, КУ 202, УД-64 с производно буквено означение,
например Е, Ж, Н.
Диодът Д2 е германиев. На схемата е показан диод ДЭЕ, но
тук може да се използува произволен диод от този тип.
192
Кондензаторът Са е важен елемент от схемата. След зареждане
(при запушен тиристор) той се разрежда през първичната намотка
на бобината. Това е моментът, в който към тиристора през пре-
късвача (чукчето и наковалнята) се подава импулс за отпушване.
Този импулс се получава от разреждане на кондензатора С± през
резистора Т?5 и прекъсвача. В паузата кондензаторът С! се за-
режда през резисторите и 7?б до напрежение, равно на напре-
жението на акумулаторната батерия (12 V).
В схемата отделяйте елементи имат следните стойности: Сг=
= 3000 pF, /?б = 750Й, /?6 = 100Й.
При практическото изпълнение на тиристорното запалване от
голямо значение е подборът на стойността на резистора /?б. От
този резистор до голяма степей зависи правилното действие н
устройството в областта на високите честоти (при голяма честоа
та на въртене на двигателя). Стойността на този резистор се”
подбира опитно и варира от 700 Q до 5 kQ. В известии граници
може да варира и стойността на резистора /?6 (от 100 до 250 2).
Кондензаторът С2 е със стойност 1 pF и е с хартиена изола-
ция. Работното му напрежение трябва да бъде над 450 V. Нап-
режението на изводите на кондензатора при разглежданата схема
е около 300 V при честота на въртене от 0 до 2000 min-1. С
увеличаване на честотата на въртене (8000 до 8500 min-1) това
напрежение пада незначително. Сладователно условията за създа-
ване на запалващата искра са постоянни. Четиритактов двигател
работа добре с такова запалване с честота на въртене до
9000 min-1. При по-висока честота на въртене условията за съз-
даване на запалваща искра се влошават. В такива случаи се пре-
поръчва схемата, разгледана като втори вариант в настоящий
раздел.
Пракгпическо изпълнение
На фиг. 4.7 е показан графичният оригинал на печатната плат-
ка на устройството. Тази схема се прилага в автомобили, при
конто минусът на батерията е свързан с шасито.
На фиг. 4.8 е показано разположението на елементите върху
печатната платка. Транзисторите 7\ и Т2 трябва да се монтират
върху подходящи радиатори.
13 Електрониката в прегледите . . .
193
Фиг. 4.7
Фиг. 4.8
б. ВТОРИВАРИАНТ
На фиг. 4.9 е показана принципната схема на един сравиител-
но подобрей вариант на електронно запалване, изпълнено с ти-
ристор. За преобразувател се използува двутактна схема, изпъл-
нена с транзисторите Ту и 1\. В случая това са българските тран-
зистори SFT 239, но с успех могат да се използуват и други мощни
транзистори. Важното е при практического изпълнение те да бъ-
дат поставени на по-големи радиатори. По принцип се препоръч-
194
-ва електронното устройство да бъде монтирано на по-голямо
разстояние от двигателя в места, където се получава охлаждане
от въздушна струя. В преобразувателя на напрежение се изпол-
зува топфкерна от типа ОБ 48.
Отделяйте намотки имат следните данни: — 9 навивки
Фиг. 4.9
с проводник ПЕЛ с диаметър 0,4 mm; w2, —18 навивки с про-
водник ПЕЛ с диаметър 0,8 mm. Вторичната намотка има 540
навивки с проводник ПЕЛ с диаметър 0,31 mm. Препоръчва се
при навиването на трансформатора да се постави добра изолация
между първичната и вторична намотка на трансформатора.
От голямо значение при настройването на преобразувателя е
подборът на стойностите на резистора и /?2 и на резисторите
/?3 и Обикновено се постъпва така — включва се след изправи-
теля уред за измерване на постоянно напрежение и с изменение
на стойностите на посочените резистори се следи големината на
напрежението. Добри резултати се получават в случайте, когато
това напрежение е в границите от 380 до 400 V. В разглеждано-
то устройство резисторите /?3 и /?4 са със стойност 10 Q, но в
някои конструкции тази стойност може да варира от 10 до 20 й
Номиналната мощност на тези резистори трябва да бъде над 2 W
195
Изправителят е изпълнен по схема Грец с диодите 1N4007.
Тук могат да се използуват и силициеви диоди от типа Д226Б.
Интересно е предназначението на диода Д7 — ценеров диод
Д813. При разреждане на кондензатора С2 през тиристора (кой-
Фиг. 4.11
196
то при отпущено състояние е с много малко вътрешно съпро-
тивление) се товари и изправителят. За времето на разреждане
на кондензатора изправителят се дава накъсо. Това води до зна-
чително увеличаване на тока през вторичната намотка на транс-
форматора и изправителя. Този ток (средната му стойност) е
толкова по-голям, колкото честотата на въртене на двигателя е
по-голяма. С включване на ценеровия диод значително се намаля-
ва този ток (яток на късо съединение“). Включването на диода
Д7 не нарушава процеса на зареждане на кондензатора С2.
Друга особеност на схемата е формирането на отпушващия
импулс на тиристора чрез транзисторите Т3 и Т4. При практи-
ческого изпълнение на схемата за Т3 е използуван транзистор от
типа ВС 108, а за Г4 транзистор от типа 2Т6551. Графичният ори-
гинал на платката е показан на фиг. 4.10. На фиг. 4.11 е показа-
но разположението на елементите върху печатната платка.
С. ТРЕТИ ВАРИАНТ
Този вариант на тиристорно запалване е изпълнен на базата
на данни, публикувани в списание „Радио, телевизия, електрони-
каа, бр. 6 от 1979 г. Той е експериментиран в един продължите-
лен период (повече от няколко години на автомобил ВАЗ 2101 и
е показал много добри технически показатели). По принцип този
вариант може да се използува за работа при произволен тип че-
тирици пин дров и шестцилиндров двигател. При четирицилиндрови
двигатели добри резултати се получават при скорост на въртене
до 8000 min-1, а при шестцилиндрови при скорост на въртене до
5000 min-"1.
Принципната схема на устройството е показана на фиг. 4.12.
Тя съдържа всичките основни елементи на тиристорното запал-
ване, описано като първи вариант на настоящий раздел. Различие-
то тук е, че ключовете, чрез които се преминава от обикновено
към електронно запалване, са заменени с клемна плочка. Това на-
лага при евентуална повреда да се премине от единия тип към
другая чрез преместване на свързващи проводници върху съот-
ветните клеми.
Преобразувателят на напрежение е двутактен и е изпълнен с
транзисторите 7\ и Г2. При нормална работа неговата честота е
1500 Hz. Напрежението във вторичната намотка след изправяне
трябва да бъде 300 V.
Действието на схемата е напълно аналогично на действието
на схемата, описана в първия вариант. Ценеровите диоди Дб, Д6
197
предотвратяват включването на тиристора в случай на вибриране
на контактите на прекъсвача.
От тиристорното устройство са изведени четири проводника
(а, б, в, <?). Чрез тях се осъществява връзката с елементите от
основната запалителна система на автомобила. Кондензаторът С,
Я, 1,5к
в

1
а я
б Я
Аб

______-.j
Ка, ? I
_____Към 3
разпробвАитВАЯ
Бобина.
Фиг. 4.12
използуван при обикновеното запалване, се изключва. Освен посо-
чените работни клеми на схемата устройството съдържа още две
спомагателни клеми ЛГЛ1 и /Сл2. С тяхна помощ може много лесно
да се изключи електронното запалване и да се премине към ос-
новного. В такъв случай проводниците а (към батерията) и г
(към единия край на бобината) се откачват от работните клеми
и се обединяват в клема /<л1. Проводниците б (към чукчето) и д
(към другия край на бобината) също се откачват от работните
клеми и се обединяват в клема Клч- Едновременно с това се въз-
становява първоначалната връзка на кондензатора С.
Стойностите на елементите са посочени на схемата.
Трансформаторът е изпълнен с топфкерна тип М1000 НМЗ-8 с
външен диаметър 45 mm, вътрешен диаметър 28 mm и височина
8 mm.
198
Данните за намотките са дадени в табл. 4.1.
Двата транзистора 7\ и Т2 са разположени на радиатор с площ
450 ст2. Препоръчва се за радиатор да се използува корпусът
на кутията.
Таблица 4.1
Намотки Брой на навивки Проводник Необходима ' дължина, m
лил диаметър, mm
/—2 1300 ПЕЛ 0,20 86
3—4, 6-7 по 15 ПЕЛ 0,29 3
4—5, 5—6 по 50 ПЕЛ 1,00 10
Графичният оригинал на платката е показан на фиг. 4.13.
На фиг. 4.14 е показано разположението на елементите върху пе-
чатната платка. Кондензаторът С2 е с хартиена изолация от типа
МБГО (1 |iF, 500 V).
Фиг. 4.13
При проверка на устройството извън автомобила се установи»
че надеждна искра се получава при увеличено разстояние между
199
електродите до 15 kV и промяна на захранващото напрежение
от 7 до 14 V.
В експлоатационни условия най-благоприятното разстояние меж-
ду електродите на запалителните свещи е 1ч-1,2 mm. При по-
Фиг. 4.14
голямо разстояние и особено при голяма влажност на въздуха е
възможно искрата да се „губи* в друг участък на високоволто-
вата част на запалителната система.
4.3. УСТРОЙСТВО ЗА ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ГОРНА МЪРТВА
ТОЧКА ПРИ ДВИГАТЕЛИ С ВЪТРЕШНО ГОРЕНЕ
4.3.1. Общи сведения за капацитивните преобразуватели
В разглежданото устройство се използува капацитивен пре-
образувател. Това е преобразувател, при който изменението на из-
мерваната електрическа величина се преобразува в изменение на
капацитет. Капацитетът С на кондензаторите с плоскопаралелни
електроди се определи с израза
с= а’
където
200
е е диелектричната проницаемост на средата между електро-
дите;
5—повърхността на електродите;
d — разстоянието между електродите.
От формулата се вижда, че капацитетът може да се измени
чрез изменение на една от трите посочени величини.
В най-общ план капацитивните преобразуватели могат да се
разделят на следните три групи:
а. Преобразуватели с изменение разстоянието между две (или
повече) плочи на кондензатора.
б. Преобразуватели с изменение на застъпващата площ.
в. Преобразуватели с разпределени параметри.
Като една разновидност на преобразувателите с разпределени
параметри може да се смятат преобразувателите с отрязъци от
дълги линии. Конструкция на такъв преобразувател ще бъде раз-
гледана в този раздел.
Капацитивните преобразуватели се характеризират с голяма
чувствителност и стабилност. Влиянието на температурата при
тях е незначително. Основните им недостатъци са малката изход-
на мощност и влиянието на паразитните капацитети. Това затруд-
нява използуването на капацитивните преобразуватели с много
малки размери (под 10 pF). За премахване на тези два недоста-
тъка се използуват капацитивни преобразуватели с отрязъци от
дълги линии при захранващи генератори с много висока честота.
4.3.2. ОБЩИ ПРЕДПОСТАВКИ ЗА ИЗПОЛЗУВАНЕТО
НА ОТРЯЗЪЦИ ОТ ДЪЛГИ ЛИНИИ, КАТО ЕЛЕМЕНТИ
НА КАПАЦИТИВНИ ПРЕОБРАЗУВАТЕЛИ
При обикновените резонансни системи инду ктивността и капа-
цитетът на трептящия кръг са определящи факт ори за резонансна-
та честота. При резонансните системи с отрязъци от дълги ли-
нии основните параметри са характеристичного съпротивление и
дължината на линията.
Електромагнитната вълна може да се представи във вид на
две вълни:
— вълна на напрежението, отговаряща на електрическата енер-
гия;
— вълна на тока, отговаряща на магнитната енергия.
Количественото съотношение между тези вълни се определя
с характеристичного съпротивление. То не зависи от дължината
на линията и е постоянно за всяка точка на веригата.
201
Характеристичните съпротивлеиия на най-често срещаните нап-
речни сечения на дълги линии, изразени в зависимост от размери-
те на двата проводника, са показами на фиг. 4.15. Във всичките
случаи е прието, че диелектрикът е въздух, т. е. е=1 и
Z.60ln2f6^,a
2*60In 2$, Я
б
2 *60 1/12$. Я
2*бот^,я
Фиг. 4.15
Посочените изрази могат да се използуват в радиолюбителската
практика.
Една линия без загуби, която накрая е свързана накъсо, има
входна проводимост нула и представлява паралелен трептящ кръг
при следните геометрични дължини:
z = 5^-”- И т. и.—> Z=(2«—1)-^- за «=1,2,3...
Същата линия има входна проводимост безкрайност и пред-
ставлява сериен трептящ кръг при следните геометрични дължини:
Z=-|"; t=2~T> 1=Ц-"ИТ.н,-> 1=п± за л = 1,2, 3...
Една линия без загуби, която накрая е отворена, има входна
проводимост безкрайност и представлява сериен трептящ кръг за
следните геометрични дължини:
Z = 2-; /=3^-; Z=5-^—•• и т. h.-»Z=(2«-1)-J- за «=1,2,3...
202
Същата линия има входна проводммост нула и представлява
паралелен трептящ кръг за следвите гео,метрични дължини:
/= /=з4“-- и т. h.-»Z=«4- за ^=1,2,3...
х х х х
фиг. 4.16
В такива отрязъци от линии се получават резонансни явления
конто приличат на явленията в трептящите кръгове със съсредо-
точени параметри. Тези особености на дългите линии са илюстри-
рани на фиг. 4.16.
За резонансните линии са в сила следните основни правила:
— един капацитет, включен в максимума на напрежението,
или индуктивност, включена в максимума на тока, скъсява гео-
метричната дължина на линия, при която се получава резонанс;
— един капацитет, включен в максимума на тока, или индук-
тивност, включена в максимума на напрежението, увеличава гео-
метричната дължина на линията, при която се получава резонанс.
Обратного също е възможно — при постоянна геометрична
дължина на линията чрез включване на капацитет или индуктив-
ност да се скъси или удължи електрическата дължина на линия-
203
та. С това се променя резонансната честота на трептящия кръг.
На фиг. 4.17 са показани и различните случаи, когато с включ-
ване на капацитет или индуктивност се намалява действителната
дълйина на линията (1Л) спрямо електрическата дължина (/е )•
.лпгтп____
Фиг. 4.17

На фиг. 4.17 с а разгледани случайте, когато електрическата дъл-
х х
жина е -j- и •
Обикновено за практически изпълнения на резонансни систе-
ми за каиални превключватели на телевизионни приемници в де-
204
циметровия обхват представляват интерес случайте на изменение
на електрическата дължина на линията с включването на капацитет.
В основни линии на този принцип е построено устройство за
определяне на горна мъртва точка при двигателите с вътрешно
горене. Капацитивният преобразувател с много малки размери се
монтира в двигателя. Чрез отрязък от коаксиален кабел с точно
х
определена дължина -%- се свървва с електронната схема на уст-
ройството. Паралелно на капацитивния преобразувател е включен
променлив кондензатор. Капацитетът на кондензатора се избира
с такава стойност, че когато буталото е в горна мъртва точка,
да се получи резонанс. В такъв случай проводимостта на входа
на резонансната линия става равна на нула (максимално входно
съпротивление) и се подава максимално напрежение към систе-
мата за индуктиране.
4.3.3. Принципна схема на устройството
На фит. 4.18 е показана пълната принципна схема на устрой-
ството. То се състои от кварцово стабилизиран генератор, съгла-
суващо устройство, резонансна система с отрязък от линия, на
изхода на която е включен капацитивен преобразувател, система
за донастройка и система за индикация.
Генераторът е изпълнен по триточкова схема с капацитивен
делител с транзистора 7\. За да се получи стабилна честота, се
използува кварцов резонатор за 54,85 MHz. Чрез бобината Lv коя-
то има стойност 0,5 pH, генераторът се настройва на пета хар-
монична на кварца. По този начин се получава честота на гене-
ратора 274,25 MHz. Кварцовият резонатор е включен между ба-
зата и колектора на транзистора. Базата на транзистора се захран-
ва с делител на напрежение. За температурка стабилизация се
използува резисторът /?3. Захранването на 7\ се осъществява
чрез преходния кондензатор С3. По този начин се отстранява въз-
можността на взаимно влияние между генератора и останалите
възли на уреда.
Съгласуващото устройство е изпълнено с транзистора Г2. То
се захранва чрез проходния кондензатор С13.
Захранването на коаксиалната линия се осъществява чрез де-
лител на напрежение, изпълнен с елементите Р6, Р7.
Донастройването на уреда се извършва с варикап-диодът Д3.
Практически капацитетът на варикапа се изменя чрез подаване на
напрежение от регулиращия елемент Р1о.
205
to
Фиг. 4.18
Високочестотният сигнал се детектира от детектор, изпълнен
•с диодите Дь Д2 (SFD 108). След детектора сигналът се подава
към осцилоскоп за индикиране чрез предварително усилване.
4.3.4. Практическо изпълнение на устройството
Устройството е монтирано на две печатни платки, изработени
от едностранно фолиран стъклотекстолит.
На фиг. 4.19 е показан графичният оригинал на печатната плат-
ка на генератора: Както се пос очи, генераторът работи на пета
хармонична на избрания кварц. В случая се използува кварц с че-
стота 54,85 MHz, така че честотата на генератора е 274,25 MHz.
Трябва определено да се каже, че високата честота на генерато-
ра и възбуждането му на хармонична на кварцовия резонатор во-
ди до трудности при практического му изпълнение. За да рабо-
ти той нормално (да генерира), е необходимо да се изпълнят ня-
кои предварителни условия при монтажа (къси краища на елемен-
тите, подбор на транзистор с по-голям коефициент на усилване
по ток и напрежение, цялостно екраниране на платката и "др.)
Фиг. 4.19
Фиг. 4.20
Препоръчва се кондензаторът свързващ базата на транзисто-
ра към маса, да бъде изпълнен с преходен кондензатор. Бобина-
та е навита от посребрен проводник с d=0,8 mm. Диаметърът
й е 10 mm. Тя има две навивки с извод в средата.
207
От голямо значение е правилният подбор на базисного напре-
жение, подадено чрез делителя на напрежение. От експеримен-
тирането на няколко генератора е установено, че различии тран-
зистори от типа ГТ 328 А генерират стабилно при различии базис-
ни напрежения.
Фиг. 4.21
Фиг. 4.22
На фиг. 4.20 е показано разположението на елементите върху
печатната платка. Елементите са показани от страната на метал-
ното фолио. Практически те са монтирани на обратната страна. То-
ва се отнася също и за следващите печатни платки.
На фиг. 4.21 е показан графичният оригинал на платката, вър-
ху която са монтирани съгласуващото устройство, детекторът и
208
елементите на тази платка. Регулиращият елемент Р1о (потенцио-
метър) е изведен чрез гъвкави проводници и се монтира върху
общата кутия на уреда. В случайте, когато осцилоскопът, върху
който се наблюдава осцилограмата, е монтиран на по-голямо раз-
стояние от уреда и двигателя, този потенциометър може да бъ-
де изнесен в непосредствена близост до оператора. С това не се
нарушава нормалната работа на уреда. Разположението на еле-
ментите върху платката е показано на фиг. 4.22.
При използуването на осцилоскоп с голяма чувствителност
се препоръчва след детектирането сигналът да се подаде непо-
средствено на осцилоскопа.
Един от съществените елементи на разглежданото устройст-
во е отрязъкът от дълга линия. Препоръчва се той да бъде из-
пълнен с определена дължина от коаксиален кабел тип РК1
(РК-75-5-131) или РКЗ (РК-50-9-131). РК-1 се среща повече
на пазара, но той има сравнително тънък вътрешен проводник
(0,60 шт), което в някои случаи при експериментите с уреда мо-
же да доведе до прекъсването му от вибрациите на двигателя.
Основен момент при практического изпълнение на уреда е
точно определяне дължината на отрязъка от дългата линия. От
разгледаните случаи на фиг. 4.17 се вижда, че най-подходящ е
отрязък с дължина, кратна на -2- С включването на капацитив-
ния преобразувател на края на линията, както се вижда от фи-
гурата, действителната дължина на линията трябва да бъде по-
малка от електрическата дължина. При определянето на действи-
телната дължина, от друга страна, трябва да се вземе пред вид
и коефициентът на скъсяване. Този коефициент, както е извест-
но, показва колко пъти дължината на вълната в линията, изоли-
рана с диелектрик с е>1, е по-малка от дължината на вълната»
изолирана с въздушна среда. Стойността му е равна на ^г.
Електрическата дължина на линията се определи с израза
л r , 13'0 300
Х ~ f [MHz] ~ 274,25 1
Във формулата с X е означена дължината на вълната при ско-
рост на разпространение на електромагнитната енергия 300000km/s.
При избраната честота на кварцово стабилизирания генератор
274,25 MHz тази дължина е 1,1 ш. В такъв случай действителна-
та дължина (Хд ) е
. X X 1,1
Хд“у'. 0,7 т‘
14 Електрониката в прегледите .. .•
209
За разглеждания уред максималният капацитет на капацитив-
яия преобразувател, показан на фиг. 4.23, е 5 pF. При неговото
!включване се налага едно допълнително скъсяване на линията.
На практика при разглежданата конструкция се използува отря-
Фиг. 4.23
зък от коаксиална линия с дължина 65 cm Тази дължи-
яа е напълно достатъчна, за да може устройството да бъде монти-
рано на известно разстояние от двигателя. С това се избягват ме-
ханичните и топлинните влияния върху уреда.
Тук е мястото да се посочи отце веднъж предимството на
включване на капацитивен преобразувател с малка стойност на
капацитета по посочения начин. Ако преобразувателят се включи
в класическата схема на резонансната система с трептящ кръг
или мостова схема, то паразитният капацитет на свързващите про-
водници ще бъде значително по-голям от капацитета на преобра-
зувателя (5 pF). Например, ако се използува за свързващи провод-
ници кабел РК-1, неговият капацитет за дължина 0,5 га ще бъде
45 pF. Тази стойност е значително по-голяма от капацитета на
преобразувателя (5 pF). На практика това води до значително пони-
жаване чувствителноста на системата, до получаване на техничес-
ки трудности при изпълнението, което прави практически непри-
годни тези системи.
Капацитивният преобразувател на уреда се изработва от мед
(фиг. 4.23). Закрепва се към двигателя след пробиване на подхо-
дящ отвор чрез фланец, показан на същата фигура. Разстояние-
то между преобразувателя и буталото е от порядъка на 0,5 mm.
210
Свързването на преобразуватели с уреда става, както вече се
спомена, с отрязък от коаксиален кабел чрез запояване.
В заключение може да се каже, че разглежданият уред е под-
ходящ за лаборатории и заводски изпитвания на двигатели. С
него може да се определи точно положението на горна мъртва
точка на двигателя, тъй като информацията за това се взема не-
посредствено от буталото. До настоящий момент обикновено та-
зи индикация се осъществяваше от преобразуватели, монтирани
на вала на двигателя, при което хлабини и усуквания в коляно-
вия вал и мотовилковия механизъм дават допълнителни не-
точности.
Може определено да се каже, че разглежданият уред може
да се използува и в други области на народното стопанство, къ-
дето линейни и ъглови премествания могат да се преобразуват в
изменения на капацитет. Освен това той може да се използува и
за измерване на малки капацитети. В такъв случай донастройва-
щата система трябва да се градуира предварително в единица за
капацитет.
211
ЛИТЕРАТУРА
1. Сп. .Радио, телевизия, електроника* — години 1974, 1979, 1980, 1981.
2, Сп. „Amaterske radio* — години 1980 и 1981.
З. Бориоволоков, Э. П, В. Ф. Фролов. Радиолюбительские схемы. Ки-
ев, Техника, 1979.
4. Справочник радиолюбителя-конструктора. М., Энергия, 1973.
5. Авторско свидетелство № 13102.
6. Ленк, Дж. Наръчник по операционни усилватели. С., Техника, 1980.
7. Рутковски, Дж. Наръчник по операционни усилватели. С., Техника, 197В
8 Сидоренко, Г. И. и др.w-Реография вмпендансная глет изиог рафия
Минск, Белорусь, 1978.
212
СЪДЪРЖАНИЕ
РАЗДЕЛ ПЪРВИ
Постояннотокови усилватели за измерителям цели
1.1. Усилватели без преобразуване на сигнала....................... 5
1.2. Постояннотокови усилватели с биполярна транзистори, полеви
транзистори и операционки усилватели............................... 9
1.3/ Практ тески изпълнения на усилватели без преобразуване на сигнала 13
1.3.1. Усилвател с полеви транзистори.......................... 13
1.3.2. Усилвател с транзистори и операционнни усилватели .... 15
1.3.3. Транзисторен усилвател.................................. 18
1.3.4. Усилвател с висок коефициент на режекция................ 23
1.3.5. Усилвател с много нисък дрейф на нулата................. 25
1.3.6. Усилвател с много висок коефициент на режекция.......... 29
1.3.7. Схеми на усилватели, разработени само с операционки усилватели 31
1.4. Постояннотокови усилватели с преобразуване на сигнала........ 43
1.5. Практически изпълнения на усилватели с преобразуване на сигнала 46
1.5.1. Усилвател с полеви транзистори и интегрални схеми .... 46
1.5.2. Усилвател със симетричен вход........................... 49
1.5.3. Усилвател с допълнителна филтрация...................... 53
1.5 4. Усилвател с много ниска модулираща честота ....... 56
РАЗДЕЛ ВТОРИ
Електронни измерителям уреди
2.1. Уреди за измерване на импеданси.............................. 59
2.1.1. Описание на универсална схема........................... 59
2.1.2. Уред за измерване на индуктивности с два транзистора . . 73
2.1.3. Измерител на капацитети с един операционен усилвател . . 77
2.2. Електронни волтметри......................................... 80
2.2.1. Конструкции на радиолюбителски електронни волтметри . . 82
2.2.2. Някои особености при градуирането и измерването с елек-
тронни волтметри............................................... 91
2.3. Аналогови честотомери........................................ 92
2.4. Нискочестотни и импулсни генератори.......................... ПО
2.4.1. Нискочестотни генератори................................ ПО
2.4.2. Комбиниран генератор................................... 121
2.5. Реографски приставки........................................ 132
2.5.1. Реография.............................................. 132
2.5.2. Практически изпълнения на реографски приставки .... 136
213
РАЗДЕЛ ТРЕТИ
Откриване на метални предмети и кабели под эемната повърхност
3.1. Уреди за откриване на метални предмети, работе щи на принципа
на изменение на индуктивността................................... 152
3.1.1. Уреди, работеши на принципа на биене.................... 154
ЗЛ .2. Уреди, работещи на принципа на директно отчитане на честотата 173
3.2. Уреди за откриване на метални предмети, работещи на принципа
на изменение на взаимната индуктивност между две бобини . . 177
3.3. Електронни металотърсачи, работещи на принципа на отражение на
електромагнитните вълни (металотърсачи тип „предавател—приемник") 170
РАЗДЕЛ ЧЕТВЪРТИ
Екектронни устройства с приложение в народного стопанство • • • 184
4.1. Устройство за откриване на пукнатини във фаянсови плочки . . 184
4Л.1. Предназначение и принцип на действие.................... 184
4.1.2. Кинематична схема на устройството....................... 187
4.1.3. Практическо изпълнение на възли от устройството....... 188
4.2. Електронно запалване на автомобила........................... 191
4.3. Устройство за определяне на горна мъртва точка при двигатели
с вътрешно горене................................................ 200
4Лс1. Общи сведения за капацитивните преобразуватели......... 200
4.3.2. Общи предпоставки за използуването на отрязъци от дълги
линии като елементи на капацитивни преобразуватели ...» 201
4.3.3. Принципна схема на устройството......................... 205
4.3.4. Практическо изпълнение на устройството.................. 208
Литература........................................................... 212
214
ЕЛЕКТРОНИКАТА В ПРЕГЛЕДИТЕ НА ТНТМ — Ш
Автори: доц. к. т. н. инж. Карил Димитров Джуров
доц. к, т. н. инж. Димитър Владимиров Македонски
Рецензенти: к. т. н. инж. Атанас Иванов Шишков
инж. Димитър Андреев Раче в
Първо издание
Код 03
9533123311
3192—91—82
Издателски № 13011
Научен редактор инж. Василка Христова Петрова
Художник Добринка Мишева
Художник-редактор Вени Кантарджиева
Технически редактор Георги Б айн у шее
Коректор Станка Митева
Дадена за набор 23. XII. 1981 г.
Подписана за лечат 17. V. 1982 г.
Излязла от лечат 4. VI. 1982 г.
Формат 60/84/16
Печатни коли 13,50
Издателски коли 12,60
Тираж 5600 + 85
Цена 1,01 лв.
УИК 13,39
Държавно издателство „Техника*, бул. Руски №6, София*
Държавна печатница „Георги Димитров" — Ямбол