IfAGYAK HONVaDELM I SPORT-
SZÖVETSEG
FÜZETEI
RA ZISZ OROS
Z RE
iPIT~S
RÚZSA SANDOR
TRANZISZTOROS MÜSZEREK EPITESE
MAGYAR HONV:EDELMI SPORTSZÖVETS~G
1963
MAGYAR HONVtDELMI SPORTSZÖVETS11;G RADIOAMATÖR FŰZETEI
72. SZAM
Szerkesztf: KUN JOZSEF
Kiadja a Magyar Honvédelmi Sportszövet ség R á kóczi L apkiadó A k iadásért felel: Kádár Albert Maszaki felelós: Sirnon Zoltán K észült 5350 példányban, (A,IS) méretben, 4,5 ív terjedelemben az MSZ 5601~9 és az MSZ 5602-55. $~. SZi\>Vátlf9k s.zertnt . Abrá lt száma: 31 db ti3.44ö0l l -
Zrinyi Nyomda, Buda pest.
Felelős vezető:
B olgár Imre igazgató
ELOSZO A közelmúltban jelent meg hasonló ternatikával ezen füz etsorozat 59. száma. Ismétlésnek hatna elmondani még eouszer a célkitűzést, a füzet m egírásán ak és felhaszn álásának szempontjait. Szeretnék Töviden a két füzet k özötti különbségre rámuta tni. Mindkét tüzet amatörök Tészére íródott és egyszerű, jól használható elektronikus m űszerek épitésében kíván segítséget nyújtani. Az előző 59. számban közölt valamenynyi műszer, erősító-aktív elemeként elektroncsöveket alkalmaztunk. A füzet minteuy regisztrálja az előző néhány évben elért eredményeket. A mostani füzet kizárólag franzisztoros műszereket tartalmaz és bizo.. nyos szempontból elő1·emutat. Tranzisztorok felhasználása elektTonikus műszerekben még nem teljesen kiforrott. Bizonyos egyszerűbb, hordozható műszereknél már vannak szép eredmények mind ipari, mind amatőr vonalon. A hordozható jellegen túlm enőe n amatőrök részére a tranzisztorok felhasználása lehe• tóséget nyújt olcsóbb műszerek építésére is. Elmaradnak a költséges tápegységek, transzformátorok, nagyfeszültséaű elektrolit kondenzátorok st b. A füzet a nyagának összeráZogatásánál arra törekedtünk, hogy egy amatőrla boratórium Legfontosabb, tranzisztorral is meaépíthető műszerei hely t kapjanak, egy-egy jobban sikerült konstrukcióval szerepeljenek. A tranzisztor os müszerek leírásai - eltekintv e az első -résztól - kevesebb gyakorlati utalást tartalmaznak az építésre vonatkozólag, mint az elektroncsöv es műszerek. A füzet két fő r ész ból áll: az elsőben meaépült mtlszerek Zeí1'ásai szerepelnek, a másodikban főleg irodalom alapján váloaatott mítszerkapcsolások. A fő hangsúlyt a műszerek működésének. konstrukciós szempontjainak és alk almazási lehetóséaeinek bemutatására helyeztem. A tranzisztoros műsze rek építése az elkövetkező év ek feladatai közé tartozik, a füzet témái alapján ki-ki saját anyaai l ehetáségei és igényei szerint módosíthatja a kapcsolásokat. szerkeszthet ú 'iakat. A füzet már akkor is elérte célját, ha felhívta az olvasó fiouelmét a tranzisztorok méréstechni kai alkalmazására, a tranzisztorizált múszerek építési lehetőségeire. Aki pedig rálép a múszerépítés útjára, annak sok sike~ ered .. ményes munkát kívánunk. Budapest, 1963. aug. 15.
A szerzó.
J
I. MEGtPITETT TRANZISZTOROS MUSZEREK l. HANGOLO OSZClLLATOR Műszaki
adatok
Frekvenciata·r tomány: Frekvenciasáv ok:
100 kFiz-től-15 MHz-ig 4 sávban,. 100-350 kHz (Hosszú) 350-500 kHz (KF) 500-1500 kHz (Közép) 6-15 MHz (Rövid) Kimenőfeszültség: 0-50 mV Osztó: O, -34 dB Moduláció: Belső 20°/0 (400 Mz) Hangfre kvenciás ki1nenet: 400 Hz- 0,5 V Táplálás: 9 V Aram felvétel: 3,5 mA.
Altalános ismertetés Szignálgenerát orokat , hangolóoszcillátorokat főleg rádióvevökészülékek építésénél és javításánál h asználnak. A szignálgenerátorok családja igen nagy. Az ún. precíziós szignálgenerátor és az l csöves vagy l tranzisztoros hangoló oszcillátorok között számtalan típus létezik. A nagyobb igényeket kielégítő műszerek ma még elektroncsövekkel épülnek. Az amatőrigények kielégítésére és a javító praxis részére ma már tranzisztorokkal is jól használható egyszerű műszerek építhetők. A csöves és tranzisztoros kivitelt összehasonlítva egyes paraméterekben ide, másokban oda billen a mérleg. Minőségi mutatókban talán a csöves műszert helyeznénk egy hajszállal előre. Súlyban, méretekben, anyagi ráfordításban, az elkészítéshez szükséges időben feltétlenül a tranzisztoros műszert részesítjük előnyben. Szignálgenerátornak nevezzük azokat a jó minőségű és megfelelő frekvenciastabilitással, pontos beállítási lehetőséggeZ rendelkező rádiófrekvenciás generátorokat, melyeknél a kimenőszint pontosan ismertnek elfogadható. A kimenőszint lehet automatikusan szabályzott, vagy beépített csővoltmérővel ellenőrzött. Hangoló oszcillátor alatt egyszerűbb felépítésű rádiófrekvenciás oszcillátorokat értenek. A kimenőszint értékére ennél kevesebb gondot fordítanak, egyetlen követelmény a frekvencia pontosság. A következő műszer-
leírás tárgya egy szerényebb igényeket kielégitő, 2 tranzisztoros hangolóoszcillá tor, a mely több mint egy éve készült és azóta kifogástalanul működik. Múszaki leírás A z 1. ábrán b emutatott h an goló oszcillátor 2 tranzisztor-fokozatból áll. A n agyfrekvenciás tranzisztorral kivitelezett l . f okozat a rádiófrekvenciák előállítása mellett a modulációt is elvégzi. A 2. fokozat a modulációhoz szükséges 400 Hz-es h angfrekvenciás feszültséget állítj a elő. A hangfrekvenciás feszültségnek ön álló kimenete is van hangfrekvenciás fokozatok vizsgálatáh oz. A rádiófrekvenciásan földelt b ázisú oszcillátorfokozat 4 sávb an működik. A frekvencia t a rtomány nem folytonos, hiányzik az ún. halász sáv, amely 5 állású kapcsaló beépítésével pótolható. A moduláció a tranzisztor bázisára vezetett hangfrekvenciás feszültséggel törté nik. A nagyfrekvencia k icsatolására a tranzisztor emitter körébe beépített 500 Q-os potendóméter szolgál. A hangfrekvenciás oszcillátor Lerendszerű. A modulációs mélység és a kiadott hangfrekvencia a 3 k.Q-os potencióméterrel együtt szabályozható. A beépített 2 laposelemből összeállított 9 V-os telep kikapcsolását a K2 jelzésű tömbler végzi. Oszcillátor fokozat Az oszcillátor fokozat földelt bázisú kapcsolásban állít elö n agyfrekvenciás rezgéseket. A bázis földelését a 16 nF-os keramik u s vagy stirol kondenzátor v égzi. A K 1 sávváltó k a pcsaló l tárcsás 3 áramkörös 4 állású Yaxley kapcsoló. A K 11 kantaktusok a visszacsatolótekercseket kapcsolják a tranzisztor kollektörkörébe. A K 12 kapcsolja a rezgőkörök leágazásalt az emitter k örh öz. Egyidejűleg a rövidhullámú frekvenciatartományban elvégzi · az emitterköri idő állandó átkapcsolást i~. A Kt:J p edig az 500 pF-os h a n goló kondenzátort kapcsolja a megfel~lő rezgőkörre, esetenként a szükséges so... ros sávnyújtó kondenzátorraL A hangoló forgókond enzátor légszigetelésű, megbízható kivi... telű legyen, hiszen a beállítás és a frekvenciapont osság nagymértékben függ ettől. Amennyiben nem tudnánk jó minőségű 500 pF-os egyes forgókondenzátort szerezni, (régi 2+ l-es vevők!), akkor használjunk egy kettős forgót. A kettős forgónak csak az egyik felét kössük be. A tranzisztor határfrekvenciája minimálisan 50-60 MHz legyen. A haszná lható típusok a következők : n 402, n 403, OC 170, 5
>
[~' ...>
.
"
c1
o
j_ ...
o-r
k-G~~
::a ~
· r~ ~J-i
§ c
~l
]"
Q
~
<..)
~'ft-~
...
~
.c
at
C>-~
' ej
o
N
j
"'
@
®
i
OC 171, OC 614, OC 615, AF 114, AF 117, 2 SA 58. A felsorolás nem teljes, csupá n rövid válogatás a gyakrabban előforduló típusokból. A tranzisztor munkaponti árama 2 mA. A moduláló frekvenciát az 5k .Q - 50 nF-os soros RC lá ncon ad juk a b ázisra. A bázison levő 16 nF-os hidegítő kondenzátor vágja a magas h armonikusokat, ily módon csökkenti a moduláJó hangfrekven ciás jel esetleges torzítá6
sát. A hangfrekvenciás kimenet kapacitív söntölése a nagyfrekvencia kijutását akadályozza. Az oszcillált jel feszültsége egy sávon belül keveset változik: ±2 dB, mely érték m ég javíth ató is lenne a tekercsek ellenállásterhelésével, ami együttjár a t ek ercsleágazások megvált oztat ásávaL Ezt azonban n em el őnyös alkalmazni. Itt kell r átérni a tranzisztoros szignálgenerátok, hangolóoszcillátorok leggyengébb pontj ára: a modulációra, m elyre a gyakorlati alkaln1azás szempontjából feltétlenül szükség van. Mint tudjuk, a tranzü,ztor jelentős belső kapacitásokkal r endelkezik. S aj n os,- ezek a félvezető rétegekből álló kapacitások áramés feszültségfüggőek. azaz a munkaponttól függenek. Oszcillátor f okozat ban ezek a k apacit ások bekerülnek a rezgökörbe. T ápfeszültségváltozásn ál a b eállított oszcillátor ezért el fog h a ngolódni. Az elhangolódás n'lértéke attól függ, hogy a tran zisztor kapacitása mekkora részét képezi a rezgőköri kapacitásnak. Sáv vég én tehát lényegesen jobban érvényesül ez a hatás. mint sáv elején, beforgatott kondenzátornáL Az oszciP áto r fokozat modulálásánál - bárhogyan is történjen a moduláció - ugyan ez a jelenség áll elő. A modulá ló frek ven eia üteméb en változik a tranzisztor kollektorárama s vele együtt vált0znak a r ezgökörrel csatolt kapadtásai is. Ily módon egy nemkívánatos, zavaró frekvenci amoduláció is előáll. Ezt a hatást n em lehet sem kapcsolástechnikai fogással, sem leválasztó fokozatokkal kiküszöbölni. A m odulációt csak emitter vagy bázisoldalról leh et megval ósítani, mert a tranzisztornak kollektor feszültség szempontjá ból pentóda jellegű karakterisztikája van. A bázis- vagy emitterolda li vezérlés akár áram, akár feszültségjelleggel történik, m indenké ppen á ramváltozást okoz, amikor is előáll a frekvenciamoduláció is. Leválasztó fokozatnál ugy anez a helyzet. Ekkor nem az oszcillátor tranzisztor, hanem a leválasztó fokozatban működő tranzisztor k a padtásai h a ngolják el a rezgőkört. A probléma megoldására exakt út nincs. Számításba jöhet egy többfokozatú leválasztó rendszer v agy egy diódás modulátor alkalmazása. Ezek az eljá rások azonban a készüléket megdrágítják, elvész éppen az olcsóságában kifej ezett előnye. Mi más úton kerestünk megoldást. A frekvencia moduláció mint mondottuk, a tranzisztor és a rezgőkör kapacitásának viszonyától függ. Egyrészt m agas határfrekvenciájú, t ehát alacsonyabb f rekv enciák on jól rezgő · tranzisztort alk alm aztunk, másrészt jó minőségű rezgőköröket, melyeknek a veszteségei k icsin yek. Ezt az oszcillációt döntően befolyásoló kettősséget felhaszn áltuk oly módon ~ hogy a tran zisztort igen lazán illesztettük a rezgőkörhöz. A rezgőkör viszonylag nagy h angoló ka7
pacitására vonatkoztatva ezért igen erősen le tudtuk szorítani a kapacitásváltozásokat. Az alsó 3 sávban, ahol a rezgőkörhöz v aló csatlakozás századrésznyi menetszám a r ányban történhet, ez a m egoldás jó eredményt adott. Mindössze l MHz u tán jelentkezik frekvencia moduláció csekély m értékben. A r övid sávban, ahol nem lehet ilyen n agyarányú megcsapolásokat alkalmazni, sajnos létrejön az amplitudó modu1áció mellett frek venciamodul áció is. Ezen csak a modulációs m élység csökkentésével javíth atunk. Felmerülhet talán a gond ola t , hogy kit zavar egy kis frekvencia mouláció? Meg k ell m ondani, hogy ez az FM 15 MHz k örnyékén nem is olyan kicsi: 30°/ 0 AM-hoz 20-30 kHz FM is t artozhat. E z a FM lehetetlenné teszi az egyértelmű h angolást, mert a rezgőkörök oldalán AM-é alakulva látszólag több púposnak mutatja a hangolandó k észülék átvitelét. Gondatlanul épített készüléknél, melyekre nem egy példát láttunk már, ez a hatás m ár 1-2 MHz-en is olyan mértékben jelentkezett, hogy lehetetlenné tette a készülékkel a h a ngolást. A jelenséget könnyen m érhetjük is. Válasszuk le a b ázisosztó 10 kQ-os tagját a tápfeszültségrőL Kapcsoljunk a tápfeszüHségre egy 10 kQ-os potenciómétert. A b ázisosztó 10 k.Q-os ellenállását pedig kapcsoljuk a csúszkára. Ily módnn a b ázisosztó feszültségét k ülön szabályozhatjuk O-U ma x-ig. Ma radjunk a k on krét esetünknéL A megjelölt 20°/o modulációt (rövidhullámú sáv miatt 20°/ 0) a b ázison kb. 0,3 V e J1 váltófeszültséggel érjük el. 0,3 V e J I csúcstól- csúcsig m érve kb. 0,8 V-nak felel m eg. FM szemp ontjáb ól ezzel az értékkel kell számolni. A bázisosztó harmad ol}a a feszültséget, tehát az osztó tetején 3 X 0,8 = 2,4 V -ot kell változtatni. hogy a modulációval egyen értékűen v áltoztassuk a h ázi!.. feszültségét. Adjunk a bázisosztóra maximális 9 V-ot és üttessük a szignálgenerátort egy ismert adóállomáshoz. Csökkentsük lassan a potencióméterrel a b ázisosztó feszültséget 2,4 V -tal és meglepődve fogjuk tapasztalni, hogy a készülék elhangolódik. A méréseket természetesen kikapcsolt modulációnál kell végezni. Akik egyéb műszerekkel is rendelkeznek, azok pontosan meg is m érhetik ezt az elhangolódást, mely egyrészt a tápfeszültség csökken és, m ásr észt a k észülék alkalmazh atósága szempontjából fontos. Adjuk a különbségi jelet oszcilloszkóp bemenetére és hanggenerátorral, Lissaj oys á brákkal pontosan, számszerűen is m érhetjük az elhangolódást. A megadott m érési mód szerr el a mintakészülékben a következő adatokat m é rtük. 600 kHz-en ± 1,5 V feszültségváltozágra ± 150 Hz frekvenciaváltozás jelentkezik. l MHz-en ± 370 Hz, 1,5 MHz-en + 650 Hz v áltozást mértünk. Ilyen mértékű FM még nem hat zavaróan. R osszabb a h elyzet az RH sávban. ahol 6 MHz ± 1500 8
Hz és 10 MHz-en + 5-6000 Hz változást mértünk ugyancsak .±. 1,5 V tápfeszültségváltozásra. Ez az FM már zavaró, pontos hangolásnál a modulátor kikapcsolása szükséges. A tekercsek adatai és elkészítésük Hosszúhullám: 500 me 9
X 0,05
litze. Leágazás 5. menetnét Visszacsatolótekercs: 40 me 0 0,1 zománcselyem huzalból. Tekercstest: Orion MB-as vasmaghoz. Kivitel: kereszttekercs. Az 5. menet leágazást a tekercs külső oldalán helyezzük el, azaz a belső oldal lesz a melegpont. (Önárn~ré kolás.) A 40 menetes tekereset a rezgőköri tekercs mellett helyezzük el 2 mm távolságban és 2 mm szélességben.
KF-sáv:
200 me 9 X 0,05 litze, leágazás a külső oldalon a 2. menetnél. Visszacsatoló tekercs: 8 me 0 O, l CuL l réteg papír berakásával rátekercselve a rezgőköri tekercsre. Kivitel: kereszttekercs Orion M 8-as tekercstesten.
Középhullárn:
105 me 30 X 0,05 litze, leágazás a külső oldalon az l. menetnél. Visszacsatoló tekercs: 5 me 30 X 0,05 litze, l r éteg papír berakásával rátekercselve a rezgőkörl tekercsre. Kivitel : kereszttekercs Orion M8-as tekercstesten.
Rövid sáv:
12 me 0 0,8-as huzalból, térközösen tekercselve 2 mm hosszban. Leágazás l. és 5. menetnél. 10 mm vasmaggal hangolva 0 16 mm-es tekercstesten.
A tekercsek elkészítf>sénél gondosan járjunk el. Feltétlenül ajánlatos a megadott tekercsadatokhoz ragaszkodni, mert eltérő kivitel esetén nem biztosítható az egyenletes oszcilláció. A rendkívül laza csatolások hibalehetőségeket is rejtenek magukban. Különösen a hosszúhullámú oszcillátor hajlamos a vadrezgésre. A viszszacsatoló 40 menet önálló rezgőkörként berezeghet~ melyet csak megadott elrendezéssei tudtunk megszüntetni. A rezgőköri kereszt tekercsek szélessége egységesen 6 mm. A megadott huzalanyagtól sem lehet eltérni, mert gyengébb minőségü litzéknél az oszcilláció leszakadhat. 9
Hangfrekvenciás oszcillátor Az LC rendszerű hangfrekvenciás oszcillátor bármilyen típusú hangfrekvenciás tranzisztorral működik. A mintakészülékben P 14-et alkalmaztunk. A transzformátor M 42-es formátumú, 1,5 cm 2 vasmagkeresztmetszettet A kollektorköri tekercsrész 600 menet, a bázisköri 200 menet 0 0~2 zomáchuzalból. A lehangoló kondenzátor 100 nF, melyet a megadott 400 Hz-től való eltérés esetén meg lehet változtatni. Eltérés előfordulhat , mert a vasanyagok minősége erő sen eltérő, ami b efolyásolja a tekercs induktivitását s vele a rezonanciafrekvenciát is. Az oszcillátor felépítése érdekes az oszcilláció beállíthatósága szempontjábóL A megadott menetáttétel esetén gyakorlatilag háromszoros feszültségerősítés szükséges az oszcilláció fenntartásához. Ennél az értéknél a legkisebb bétájú tranzisztor is több~t nyújt. Az erősítés-felesleget a bázisk örbe sorosan beiktatott 33 k Q -os (nagy bétájú tranzisztornál esetleg a növelése szükséges !) beállító potencióméterrel veszítjük el. Ezáltal a tranzisztor r észére áramvezérlést biztosítunk, mely torzításcsökkentés szempon-tjából elő nyös. A potencióméterrel beállítható egy optimális oszcillációs helyzet, amikor jó jelalakú, nagy amplitudójú 400 Hz-es színuszfeszültséget kapunk. Megjegyezzük, hogy a kapcsolásban kimondottan alacsony áramerósítésű tranzisztorok alkalmazása ajánlott (béta 2030). Az oszcilláció leállítására a tápfeszültség lekapcsolása helyett a rezgökör rövidrezárását választottuk, mert az előbbi esetben frekvencia ugrások álltak elő a nagyfrekvenciás oszcillátorban. A moduláció szabályozására a 3 k D -os huzal potendóméter szolgál.
Mechanikai felépítés A hangoló oszcillátor 150 X 250 mm nagyságú, 80 mm mélységű dobozba épült. A doboz anyagának kérdése nyitott. Hagyományos anyagként a teljesen zárt fémdoboz ajánlható, melynek itt az az előnye is megvan, hogy nem keletkezik benne meleg, ami frekvencia elhúzásokat okoz. Elkészíthető a doboz részben műanyag ból is, pl. fém előlap és mübőrrel bevont fa vagy karton hátsórésszel. Ily módon k észített doboz esetén a hangoló oszdliátort a vizsgálandó, javítandó készülék mellé állítva minden kábel vagy egyéb csatlakozás n élkül sugározhatjuk a vizsgáló jeleket. Különös 10
előnye
ennek a médszemek a ferritantennás tranzisztoros táskarádióknál van. A 2. ábrán megadjuk a mintakészülék elölapjának elrendezését és felirati r aj zát. A skálaívek rádiusza 39-41 mm és 54-56 mm. A hangoló kondenzátor direkt hajtású, plexiből készült mutatóval. Az osztóellenállásokat közvetlenül a kimenő banánhüvelyekre forrasztottuk, úgyszintén a hangfrekvenciás kimenet sönt kondenzátorát. A mintakészülék az utóbbi doboz megoldású. Fémelőlapra épült fából készült dobozrésszeL Az összes alkatrészeket egy kb. 220 X 120 mm nagyságú bakelitlemezre szereltük. A b a kelitlemez vastagsága 5 mm. A forrasztó pontokként alkalmazott csöszögecseket egyoldalról besüllyesztettük. Ily módon a bakelitlap a fén1elölappal (2 mm alum, lemez) közvetlenül összecsavarható. A 3. á brán az alkatrészek . elrendezése látható. F elhívjuk a figyelmet a gondos munkára, az alkatrészek r ögzítésére, a rövid bekötö vezetékekre. A mechanikai bizonytala nságok, mozgó alkatrészek frekvenciaváltozásokat okozhatnak. Hordozható készüléknél különösen ügyelni kell ezen szempontokra. A működtetéshez szükséges 9 V feszültséget legegyszerűbben 2 lapos elemmel állíthatjuk elő, n1elynek élettartama minimum 500 üzemóra. Az elemeket a doboz h á trészébe rögzítjük.
üzembehelyezés, hitelesítés A k észülék üzembehelyezését fokozatosan végezzük. A tranzisztorok beforrasztása után ellenőrizzük le az egyenáramú adatokat. A n agyfrekvenciás oszcillátor ár amfelvétele 2 mA körüli, a hangfrekvenciásé 1-1,5 mA k özött legyen. A tekercsek helyes bekötésén él az oszcilláció azonnal b eáll. Az alsó 3 sávban szélessávú m V-mérövel ellenőrizhető a kimen őszint. A r övidhullámú sávban diódás voltmérö jöhet számításba. A rövidhullámú sávban egy kicsit magasabb az oszcilláció s vele együtt a kimenőszint is. Oszcillációs zavarok esetén a viszacsatoló menetszámokat változtassuk 1-2 menettel. Még egyszer felhívjuk a figyelmet, hogy az oszcillátortekercsek 50-60 MHz határfrekvenciáj ú tranzisztorhoz méretezettek. Minden sávban jól működö készüléknél a frekvenciahitelesítés két lépésben történik. Először be kell állítani a sávhatárokat a trimmerkondenzátorokkal és a vasmagokkaL Ez történhet egy rádiókészülék segítségével is. Mivel a készülék főleg javításokhoz
St
N
ll O
g .. o-J
készült, a frekvenciasávok illeszkednek az átlag rádióvevötípusokhoz. A KF sáv két vége részben a hosszúhullámú sáv nyitott v égén, részben a középhullámú sáv csukott végén ellenőri zhető. Második lépésben a pontos frekvencia hitelesítés történik. A hitelesíté~ történhet másik szignálgenerátorhoz. Alacsony frekvenciákon Lissajous á brákkal oszcilloszkóp segítségév e!. magasabb fr ekven ciákon diódás keverőveL (A diódás keverő részletes leírása m egtalálható 12
o
.----------- ... --,
lG
0
!!Q 9 J
J
PA
'l l
f
l
: t
' l l
l l L--- - -------~
J
'
a füzetsorozat hasonló tartalmú 59. számú füzetében. ) F elh asználható rádióvevő is a KF sáv kivételével frekvencia üttet ésre is. Akik nem rendelkeznek a hitelesítéshez szükséges müszerekkel, azok számára a k övetkező módszer ajánlható. K eressünk ismeretségi körűnkben egy friss gyártású rádiókészüléket, pl. Orion 612 stb. Hangoló oszcilátorunkról sugározzunk jeleket és fütty alapján keressük m eg skálán. F ogadjuk el - műszerek hiányában - a t~ádió vevőn leolvasott frekvenciát pontosnak és jelöljük á t oszcilláto13
runkra. A KF sávban pedig egyenlőre jelöljük be a sávhatárokat és a gép KF frekvenciáját l pontnak. Ezt a sávot majd alkalomadtán kell pontosan hitelesíteni. Javítási célokra az ily módon hitelesített készülék is megfelel. Ezen túlmenően sok pont ellenőrizhető rádióadóállomásokkal is. A hangfrekvenciás oszcillátor jelalakját oszcilloszkóppal ellenőrizhetjük. A b ázis köri soros potencióméterrel beállítható a legk edvezöbb müködés. Próbáljuk úgy beállítani, hogy 500-600 m V feszültség legyen a hangfrekvenciás kimeneten. A hangfrekvenciás oszcillátor frekvenciáj át másik hanggenerátorral hitelesíthetjük. Kisebb frekvencia eltérések mege ngedh etők. A behitelesített müszcrt feltétlenül ellenőrizzük IP az előzőek b en leírt m ódszer segítségével frekvencia moduláció szempontjából is. A megadott értéktől lényeges eltérést nem szabad megengedni. A modulációs m élységet oszcilloszkóppal ellenőrizzük.
Alkalmazás
A hangoló oszdliátort tranzisztoros és csöves AM rádióvevókészülékek javításához, hangolásához használhatjuk. A müszerrel keverőfokoz atok és KF erősítök hangolhatók, vagy hangalásuk ellenőrizhető. Egy kis gyakorlat után érzékenységi becsléseket is végezhetünk. Antennával történő hangolásnál használjunk egy 200 pF- os soros kondenzátort. Ferritantennás gépeknél pedig nem fémdobozos kivitelnél állítsuk a múszert a vizsgálandó gép mellé. Fémdobozos megoldásnál készítsünk egy 10-15 cm átmérőjű 3-5 menetes hurkot és annál sugározzuk az oszcillátor jeleit. A ferritantenna a tekercs középvonalára mutasson, és legyen merőleges a tekercs síkjára. A hangfrekvenclás oszcillátor kimenetéről rádiókészülékek hangfrekvenciás fokozatait vizsgálhatjuk. Tranzisztoros rádiók vizsgálatánál alkalmazzunk egy soros l 0-100 k Q -os ellenállást a vizsgált fokozat érzékenységétől függően. Befejezésül még egyszer megemlítjük, hogy a MHS füzetsorozat 59. szán1ában r észletesen foglalkozunk a szignálg enerátorok hitelesítésével és alkalmazásával. Az ott elmondottak értelemszerűen erre a készülékre is érvényesek.
14
2. HANGFREKVENCIÁS RC OSZCILLATOROK
a) Oszcillátor 3 frekvenciára Műszaki
adatok:
Frekvenciák: Frekvenciapontosság : Torzítás: Kimenőfeszültsé g:
Tápfeszültség: Aramfelvétel:
80 Hz l kHz 8 kHz .±. 10°/o
k
<
2°/o
2,2 V .± l dB 13,5 v 7 mA
Állandó frekvenciás generátor okat gyors ellenőrző vizsgálatokhoz használnak. A megkívánt m érési pontoktól függ az állandó frekvenciák száma. K étféle típus használatos. A leírásban szereplő 3 frekvenciás oszcillátor a hangfrekvenciás sáv közepéhez (l kHz) viszonyítva egy alsó és egy felső határfrekvenciás m érést, ellen őr zést biztosít. Pontosabb mérésekhez 10-12 frekvenciás oszcillátorokat alkalmaznak, pl. a következő felosztásban: 30, 60, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 10 OOO: 12 OOO, 15 OOO Hz. A 4. ábrán megadott kapcsolású oszcillátor is tetszésszerinti frekvenciákon működ het. Az egyszerfíség kedvéért adjuk a 3 frekvenciás változatát: Az oszcillátor áthidalt T megoldású, 3 db hangfrekvenciás tranzisztorral k ivitelezett. A T 1 tranzisztor földelt emitteres beállításban műk ödik . A T 2 és T:3 tranzisztorok kettős emitter követő kapcsolásban impedancia illesztésre szolgálnak. A megadott beállításban a feszültségerősítés közel l, a kimenőimpedancia viszont nagyságrenddel kisebb, mint egy normál emitter követő fokozatnáL Ezt a rendkívül alacsony impedancia értéket a T3 tranzisztor T 2 kollektorköréből való visszavezérlése biztosítja. A 2 db sorbakötött 48 V 35 mA-s telefonizzón keresztül szélessávú pozitív visszacsatolást valósítunk meg. Az áthidalt tagon keresztül szelektív negativ csat olást biztosítunk a T 1 bázisára. Az áthidalt T kimenőfeszültsége egy frekvencián zérus lesz és ezen a ponton teljes mértékben érvényesülő pozitív visszacsatolás a rendszert begerjeszti. Az izzólámpák egyúttal amplitudó limitálást is végeznek. Az oszcillációs frekvenciát a következő képlettel számíthatjuk ki, feltételezve azt, hogy a kapacitások egyformák.
o
4. sz. ábra
fo a h ol fo C R1 R2 -
2n
. C
•
y Rt
. R:!
oszcillációs frekvencia T tag k apacitása nanefaradban soros tag ellenállása Q -ban kereszttag ellenállása Q-ban
A megadottól eltérő frekvenciákra a ké plet segítségével számíthatjuk ki a k ap acitás érté k ét. A soros és k eresztágban elhelyezett ellenállások érték ein ne változt assunk. Az oszcillációs amplitudót a T1 emitterköré be n található 200 Q-os potencióméterrel lehet beszabályozni. A megadott 2,2 V egy optimális érték !imitáció és torzítás szempontjáb ól. Nagyobb feszültségen javul a !imitá ció, de nő a torzítás. Kisebb oszcillációs amplitudónál fordított a helyzet. A kapcsolás érdekességei k özé ta rtozik a direkt csatolású munkapont beállítás. Ennek r észlete a 33 k.Q-os ellen állásból és 10 k Q -os potencióm éterb ol álló osztó, mely munka pontbeállítás szempontj ából egyenáramú szinteltolást v égez, de v áltóáramúlag nem csillapít. (10 pF sön t !) Az osztó 10 k.Q -os tagja egyúttal a kimenő16
szint szabályzó potend óméter is, hogy ezálta l elkerüljük a fokozat fölösleges terhelését. Az oszcillátor váltóáramú belső ellenállása néhány Q nagyságrendű, felcsavart potencióméternél. Középhelyzetben van a belső ellenállás maximuma 2,5 k Q -al. Az oszcillátor legkisebb terhelő ellenállása 30 k Q. A generátor elkészítése nem kritikus. A z alk atrészek által megengedett legkisebb méretben szerelhető. Elkészíthető ön állóan is, a mintakészülék egy nagyobb hangfrekvenciás erősítő ellenőrzésére . épült. Az alkalmazott tranzisztorok k özül Tt áramerősítése lehető leg nagy legyen (3 50. A T 2 és a T3 tranzisztorok áramerősítése köze pes lehet (35- 40, de kisebb eltéréssel azonos legyen. A megadott műszaki adatokat a mintakészülékb en méréssel ellenőrizzük. Torzításmérő hiányában oszcilloszkóp segítségével úgy állítsuk be a kimen őjelet, hogy torzítás még n e látszódjon. Frekvencia eltérések korrekciójánál mindkét kapacitáson szimmetrikusan változtassunk. Ha m agasabb frekv enciát a karunk , ak kor kisebb értéküre kell cserélni a k apacitásokat. A l egalsó sávtól eltekintve célravezető m ég az előző sáv kondenzátorával való sorb aköt és is. (L. 4. ábra l kHz.) Megemlítjük, h ogy 2-nél t öbb kondenzát or is sorbaköthető. Kísérletezőknek felhívjuk a figyelmét. hogy a tápfeszültség növelésével (22,5 V) jobb eredmények érhetők el.
>
2
Tranzisztoros
17
b) Wien-Hidas oszcillátor 20 Hz-24 kHz-ig 1\'Iűszaki
Frekvencia tartomán y :
ada tok: 20
l. 2. 3. 4. 5. 6.
H zH z-
24 kHz (6 sávba n) 68 H z
17 60 H z- 240 Hz 170 H z- 680 H z 600 H z-2400 Hz 1,7 H z6,8 kHz 6 k H z24 kHz
Kimenőfeszü ltség :
1,6 V ± 2 dB
T orzítás: Tápfeszült ség: AramfeZvétel:
k
<
18 v 9 mA.
2°/o
Leírás Az 5. á brá n b emu tatot t h angfrekvenciá s oszcillátor a telj es hangfr ekvenciasáv f olyamatos átfogásár a épült. A f rekvenciasávok száma eltér a m egszakott 3 sávra történő osztástól , h ogy elk erülhető legyen a végén erősen n yomott f r e kven cia skála. Az oszcillátor frekvencia m egh atározó RC elemei Wien h íd elr en d ezésűek. A 4 tranzisztorból á lló k apcsolás k étfokozatú erősítökén t műk ödik . Az első k ét tranzisztor Tt és T 2 "szuper-alfa" v agy "D a rli ngton '~-nak is nevezett k a pcsolásba n m űködi k. A kapcsolás jellem zöje a z igen magas áramerősítési tényező , (mely arán yos a k ét t r an zisztor á r amerősítésének szorza t áv al és a magas bemenő ellenállás. A T 3 t ranzisztor f öldelt emitter es erősítő, m íg a T4- es földelt kollek toros, emitterkövető beállításb an imped eneia illesztést végez. A z erősítő f á zisforga t ása ily módon a T 1 b ázisától a T 4 kimenetéig 360°, azaz 0° a működ ési frekven ciasávba n . A kimenetről a bemenetd~ történő v isszacsatolás t eh á t p ozitív. A pozitív visszacsatolást a W ien -híddal valósítjuk meg. A Wien -h ida t a m egadot t elrend ezésben az jellemzi, hogy eg y frekven cián m aximális és fázistiszta az átvitel. E? esetben 3 :l a r á n yb an osztja a feszültséget. H a egy ilyen Wien-híddal egy h ár om szoros erösítésű erősítót p ozitívan visszacsat olunk, akkor ezen a k itüntet ett fr ek v encián beger jed és színuszrezgések keletkeznek. 18
OC1044
OC1044
OC107lJ
OC1070
6ltS000 trriMI potftl
5. sz. ábru
Az erősítők erősítése általában nagyobb 3-nál, ezért még egy stabilizáló negatív visszacsatolás alkalmazása szokásos. Ezáltal jelentősen csökkenthetök a torzítások. ugyan -1kkor megfelelő nonlineáris karakterisztikájú elem segitségével limitálás is biztosítható. E célra szolgál a T1 -T~-ből álló fokozat emitterkörében levő 48 V/ 35 mA-s telefonizzó, mely a negatív visszacsatoló lánc tagja. Ha nő az oszcillációs amplitudó, akkor a lámpa jobban felizzik. ellenállása megnő , csökkenti az erősítést. Ha csökken. akkor fordítva játszódik a jelenség: az erősítés megnő és ily módon stabilizálódik a kimenőfeszültség. A kapcsolás első két fokozatában (Tt-T2) 10 MHz határfrekvenciájú tranzisztorokat kell alkalmazni éppen a 'fázistolások elkerülése miatt. Néhány alkalmazható típus: OC 1044, OC 612. OC 613, 2N 219, 2SA15, 2SA12, n40l. A második két tranzisztor OC 1070 vagy P 14. A negatív visszacsatolás optimális beállítását sávonként 19
lehet elvégezni. N agy erősítésü tranzisztorok alk almazása esetén valószínűleg egyetlen 500 Q potencióméterrel megoldha tó a beállítás mind a 6 sávra. A frek v encia finombeállítására a 2 db egy tengelyen fut ó 10 k.Q-os lineáris huzalpotencióméter szolgál. A frekvenciaátfogást a sorbakötött bázisosztó és ennek duál megfelelője korlátozza. Az azonos R és C elemekből felépített Wien-híd kiegyenlítési frekvenciá ja: (fo) 1012 fo=- - - - - --
2n · R·C
ahol R C
soros és párhuzamos ágellenállású Q -ban, soros és p árhuzamos ágkapacitású pF-ben .
A raj zon megadott C és C 1 értékek a táblázat adja . Sáv
I. II.
III. IV.
v.
VI.
frekvencia 17-68 60- 240 170-680 600-2400 1,6-6,8 6-24
Hz Hz Hz Hz kHz kHz
egyenlők
és közös értéküket C = C1 700 200 70 20 7 2
nF nF nF nF nF nF
A megépített hangfrekvenciás oszcillátor hitelesítését hanggenerátorral és oszcilloszkóppal végezzük. Az oszcilloszkóp Y bemenetére az ismeretlen frekvenciájú jelet, X bemenetére az ismert frekvenciájú generátor jeleit kapcsoljuk. Frekvencia egyezés, vagy egészszámú többszörös esetén álló kör vagy többszörösen hurkolt álló ábrát kapunk. (Lissajous ábrák.) Torzításmérő hiányában állítsuk be a max. oszcillációs amplitudót oszcilloszkóp alapján. Megfelelően válogatott kapacitás érték esetén a generátoron csak két frekvenciaskálát kell felvenni. Mechan ikus kivitelnél a gondos munkát ne tévesszük szem elől, mert jól haszn(llható kis ha ngfrekvenciás oszcillátor időbeli stabilitása függ ettől. Megemlítjük, hogy egy egyszerű osztó beé pítése is célszerű . A hangfrekvenciás oszcillátort erősítők, magnetofonok, rádióvevőkészülék hangfrekvenciás r észének vizsgálatára használ.. juk. Elvégezhetők erösítésbeállítások, hangfre k venciás érzékenységmérések. Jól h asználható torzításbecsléshez. maximális k imenöszin20
tek, átvételi tulajdonságok vizsgálatára mind frekvenciában, mind pedig dinamikában. Altalában a hangfrekvenci ás technika minden feszültségigényes mérésénél (max. kimenőszinten belül) egyenértékű egy hasonló csöves hangfrekvenciás oszcillátorraL A Wien-hidas RC oszdliátort Nagymihályi Dezső okl. v ill. mérnök tervezte.
3. SZ:ÉLESSÁVÚ mV-MÉRÖ 20 Hz-2 MHz-ig Műszaki
M éré si ta1·to1nány: Méréshatárok:
l mV-300 V
Frekvenciahatáro Tc: Bemenő
adatok:
impedencia: I. típus Il. típu. III. típus Tápfeszültség: Aram felvétel:
10--30--100--300 mV 1-3-10-30-100-300 v 20 Hz-2 MHz ( - 3 dB) 20 Hz-l MHz ( - l dB) 0-1 3--300 150 k.QII30 pF 1 M.QIIlS pF 300 k.Q 1130 pF 1 M.Q 1115 pF 500 k.QII30 pF 1 M.QII15 pF 9 V kb. 4 mA
v
v
Altalános ismertetés Váltófeszültségek m érésére alkalmas elektronikus müszereknek 2 típusa ismeretes. Az egyik típusban a mérendő váltófeszült~éget közvetlettül egyenirányítják és mérik. Ez a módszer a műszer végkitérésére vonatkoztatva l volt feletti feszültségeknél jöhet számításba. Újabb modern diódák alkalmazásával ily módon esetleg 0,3-0,5 V feszültség is mérhető. Ennél kisebb feszültségeknél már a dióda görbe karakterisztikája, az induló szakasz miatt nem lehet megbízhutóan működő műszereket építeni még nem lineáris skálával sem. Milivolt nagyságren dű feszültségek mérésére az ún. erősítás típusú műszerek alkalmasak. Ezek felépítésükben bemenő fokozatból, erősítőből és műszerkörből állanak, amely az egyenirányítókat is tartalmazza. A bemenőfokozat feladata megfelelő feszültségosztással bármely méréshatárban azonos vezérlőfeszültséget biztosítani az erősítőrész bemenetén.
21
felerősített váltófeszültséget egyenirányítás után műszerrel mérhetjük. Ahhoz, hogy a műszer skálája
A
forgótekercs v áltófeszültségben lineárisan -legyen kalibrálható, legalább 5-10 V nagyságúra kell felerősíteni a mérendő feszültséget. Ez a megoldás meglehető sen nagy feladatot jelent az erősítő számára. különösen nagyon érzékeny kivitelnél. Egy 5 mV végkitérésű műszernél 60 dB nagyságrendű erősítés szükséges. Szélessávú kivitelben ez olyan anyagi ráfordítást jelentene, hogy más módszert alkalmaznak a skála linearizálására. Az egyik eljár ásnál az erősítő kimenetét áramgenerátornak alakítják ki, mely nagymértékben linearizálja a sk álabeosztást. A módszer alkalmazásának, saj nos, tranzisztoros viszonylatba n akad ályai vannak. Jó müködés alapfeltétele legalább l mA egyenirányított áram és 15-20 k.Q belső ellenállás. A megvalósítás 20-30 V tápfeszültséget igényel, ezért tranzisztoros műszereknél k evésbé jöhet szá.mításba. Elektroncsöves viszonylatban kitűnően alkalmazható, példa r á a füzetsorozat 59. számában leírt érzékeny csővoltmérő. A másik eljárásnál a műszerkört beiktat_ 'iák a n egatív visszacsatoló körbe, mely megoldás szintén alkalmas linearizálásra. Amikor a műszer által k épviselt ellenállás az egyenirányított feszültség függvényében m egváltozik, a skála nonlineáris lesz. Ha ez az ellenállásváltozás a negatív visszacsatolókörben van. akkor oly módon változtatja a kimenőfeszültséget, hogy megszabja a viszs~acsatoló, azaz a műszerágon átfolyó áramot is, ezért a fellépő hiba megszűnik. A hiba alatt a lineáristól való eltérést értjük~ A leírásb an szerepiő szélessávú m V -mérő a skála linearizálására az utóbbi módszert alkalmazza. Az eddigi fejtegetések az erő sitőre és a műszerkörre · vonatkoztak. A tranzisztoros műszerek egyes fokozatainál hátrányként jelentkezik a tranzisztorok alacsony bemenőellenállása. Legkritikusabb ebből a szempontból a bemenőfokozat. melynek bemehőe!lenállása terheli a mérendő áramkört. A bemenő fokozat kiképzése többféle lehet. Lehet pl. emittererősítót alkalmazni nagy soros ellenállással. A módszer alkalmazását korlátozza a tra nzisztorok zaj ossága. A l 00 k Q nagyságrendben megkövetelt bemenőellenállás kb. 100-szoros osztást jelent. 5 m V -os műszernél a hasznosítható jel 50 1-l V lesz, m ely összemérhető a bemenőfokozat zajávaL Egy másik megoldás emitterkövető kapcsolást alkalmaz, m elynek feszültsé~erősítése l, de bemenőellenállása m agas. Mi az utóbbi módszert választottuk és 3 féle változatot dolgoztunk ki, melyek egymástól a bemenő impedaneiában különböznek. Mindhárom műszer m agas határfrekvenciájú tranzisztorokkal 22
épült, hogy a szélessávú rnűködés biztositva legyen. Mindháromnak azonos a frekvenciamenete, a skálának a linearitása. de eltérnek egymástól bemenőellenállásban, melynek anyagi, alkatrész ráfordítás vetülete is van
L változat A 3 tranzisztorral működő műszer k a pcsoJási vázlatát a 6. ábrán láthatjuk. A T 1 tranzisztor bemenőfokozat, a T2-T3 szélessávú visszacsat olt erősítő, melynek visszacsatoló ágában helyeztük el a D 1- D 2- D;,-D 4 d iódákból és a M műszerből álló műszerk ört. A T 1 tranzisztor en1itterkövető {kollektor) kapcsolásban mű k ödik. A legkisebb és a legmagasabb méréshatár közötti 90 dB szintkülönbséget 2 fokozatban egyenlítjük ki. A műszer és a fokozat bemenetén egyetlen lépésben -50 dB-t osztunk. a Tt emitterkörében ped ig - 40 dB-es osztó található 10 dB-es fokozatokban. A méréshatár váltására szolgáló 2 tárcsás ll állású Yaxley kapcsoló (K11 és K 12) gondoskodik az osztók helyes műk ödtetéséről. A bemenő osztó csilla pítása az első 5 méréshatárban l V-ig O dB. Ekkor csak az emitterköri osztó működik a beállított méréshatárnak megfelelően . A -10 dB-es oszt ás eltér a szokásos megoldástól, mert az erősítő 8 k.Q nagyságrendű bemenőellenállása t erhelné a kb. 700 Q osztó ellenállást. Ezért ezen leágazás h elyett egy soros 20 k!J-os beállító potencióméterrel pontosan beállítjuk a 8 k.Q bemenőellenállással a 10 dB osztást. A következő 20 dB-es és a 30, 40 dB-es lépésnél már nem hat zava~óan a 8 k.Q bemenőellenállás, mert az osztóellen állások ehhez viszonyítva jóval kisebbek. Az emitterosztó m aximális csillapítását a torzításmentesen átvihető feszültség korlátozza. 9 V tápfeszültségen 3 V effektív feszültség átvitele jelentene telj es kivezérlést és a legkisebb tápfeszült ség csökkenésnél erős torzítások lé pnének fel, m elyek meghamisítanák a m érési eredmények et. Ezért csak maximálisan l V feszül tséget viszünk át a fokozaton. A 3 voltos m ér éshatárban az emitter osztó visszaugrik O dB csilla pításra, de a bemenő osztó egyetlen lépésben -50 dB-t csilla pít . A nagyobb Ipéréshatárokon a bemenő 50 dB-es osztás megtartása mellett megismétlődik a 4 X l O dB-es emitterköri osztás. :E';rdekes a T 1 tranzisztor hé\mérsékletét stabilizáló ellenállásainak elrendezése. A 22 k.Q és a 47 k ·. Q-ból á lló feszültségosztó 33 k .Q soros ellenállással csatlakozik a bázishoz. Az ellenállások közös pontját váltóáramúlag a kimeneti potenciálra hozzuk az l ,uF-os kondenzá torral. Ezáltal a 22 k .Q és 47 k .Q a kimen etet terheli és 23
~ c
o
•
~ •
1\ot
ó r
"'
i
~ XI %~I I I l
~·
co
~
___
.,_
c/)
__,_
N
nem a bemenetet. A 33 k Q -os eBen állás pedig látszólag megnő, mert rajta csak a bemenő és a kim enőfeszültség k ü lönbsége hajt át áramot. Értékét a kóvetkező formula adit=~
Rs
1-A 24
ahol
RL -
R .s A -
látszólagos ellenállás. soros ellc:1állás (33 k Q) . fokozat e~ősítés (0.9- 0,99)
A soros ellenállás értékét stabilizálási okokból nem lehet tetszésszerinti nagyra változtatni. Maximális értéke az emitterköri egyenáramú ellenállástól függ, j~len esetben a 33 k Q jó gyakorlati érték. 0,96-os erősítés t feltételezve értéke meghuszonötszöröződik (kb. 800 k .Q), A teljes b emenő ellenállás 3 részből tevődik össze: a durva osztó l M.Q-jából, a 800 k.Q-ra látszól agosan m egnövelt 33 k.Q-ból és a fokozat tényleges bemen ő ellenállásábóL A fokozat bemenő ellenállása megközelítően az emitterköri ellenállások váltóáramű eredőj ének a 8-szorosa. Az emitterkör eredő ellenállása a 2 k .Q -os osztóbóL a 8 k Q -os erősítő bemenő ellenállásból és a k b. 15 kQ-os bázisosztóból tevődik össze. A kb. 1,5 k .Q eredő ellenállás 120-as bétájú tranzisztorral a bemeneten 180 k.Q-kén t jelentkezik. Az összes ellenállások eredője m éréseink szerint az I változatú mintakészülékben 150 k.Q bemenő ellenállást eredményezett. A T2 és a T:~ tranzisztor alacsony értékű kollektari munkaellenállásokkal kivitelezett szélessávú visszacsatolt erősítő. A T 1 munkaellenállása 5 k.Q, a T:!-é v áltóáramúlag néhány száz ohm. A r endszer visszacsatolás nélkül 0,5 m V-ról kivezérelhető. A 10 n1V-ban megállapított első m ér éshatárban kb. 9,5 m V áll rendelkezésre vezérlőjelként. Ily módon -26 dB ellencsatolás alkalmazható, mely érték viszonylag nagy értékű nek mondható. A visszacsatolás r észben linearizálja a frekvenciamenetet, részben pedig a műszerskálát. Az erösítő műkö d ésére jellemző: hogy l MHz..en m ég -14 dB t énylegesen h ató visszacsat olást m értünk. Az erősítő hőmérsékleti változásokkal szemben jól stabilizált. A müszerkör itt és minden további változatnál 4 db germánium tűs diódából áll. Alkalmazható típusok OA 1160, OA 1161, DS 160. A rnüszer a mintakészülékben 200 p,A-os 400 Q belső ellenállású típus, mely 400 .Q-al söntölve v an . H asználható tehát 100, 200, 300, esetleg 500 pA-os típus, de a 400 p,A-nal érzék enyebb típusokat söntöljük le 400 pA-ra. A műszer hitelesítéséhez pontosnak elfogadott 10 mV feszültség szükséges. Adjuk ezt a bemenetre, és a T 2 emitterköri 100Q-os potencióméterrel pontosa n beállítható a végk itérés. A további méréshatárokon a pontosság az osztó ellenállásoktól függ. A 30 mV-os méréshatár is pontosan beállítható: 20 k.Q! U. változat
A II. változat (7. ábra) azonos számú tranzisztort tartalmaz, az eltérések r észben k a pcsolástechnik aiak, r észben alkatrész természetűek. (K1 ) A különböző változatok, m int m ár mond ottuk, a bemenő-
ellenállás megnövelésére irányulnak. állást befolyásoló tényezőket. A durva osztó l M.Q-os tagját a bővítésével egyszerű en leválasztjuk. nem lehet változtatni, változtatunk
V együk sorba a
bemenő
ellen-
K 1 kapcsaló 3 áramkörösre való A Tt nyitóellenállásain, sajnos, viszont a T 2 nyitóellenállásán
1\oot• u ~
-
ol o
1\00l o t-. ot: o • /\ Qlo /\E o /\L o
1\WOOE•
l\ WOO* /\WO€• /\W ()l•
(X) L{)
~ (/)
C\1
l'l-.- - - " " - - -
lll:
.a
"...
7. sz. ábra
~
és a kapcsolásán is. A változás eredményeként megnőtt a Tz--T3 erősítő bemenőellenállása kb. 30 k Q -ra. De e~yúttal romlott a mélyfrekvenciás stabilitása, melyet n agyobb szűrő és csatoló kondenzátorokkal k ellett megszüntetni. A 30 k D-ra me~növekedett erősítő bemenőellenállás lehetőséget a dott az emitterköri osztó ellenállásainak megnövelésére is. Az előbbi 2200 ohmos osztó helvett 5500 ohmos osztót alkalmazunk. Ez a nagyobb impedanciájú osztó már k omolyan érezteti hatását a bemenő ellenállásban. Az emitterköd rend... szer eredő ellenállása (15 k.Q nyftóellenállás, 30 k.Q erősítőbemenő ellenállás, 5,5 k Q osztó) kb. 4 k Q. Ez az érték kétszerese az előbbi kapcsolásának, mely a bemeneten is kétszeres értékben jelentkezik. Az összes változások eredményeként a bemenőellenállás az alacsony m éréshatárokon megnőtt 150 k.Q -ról 300 k.Q-ra . Az erősítő felépítése - az alkalmazott mű szert~ kivéve teljesen azonos. Kisebb eltérés található a 30 mV-os m éréshatár beállításában. Ennél a m éréshatárnál mindenképpen terh elésként jelentkezik az erősítő bemenőellenállása, ezért valamilyen állítási lehetőséget k ell biztositani. Az előző n1ódszer nem alkaln1azható. mert túl nagy soros ellenállás csak kompenzált osztóval működne helyesen. Ehelyett az osztó egybevont első két tagját 5 k Q beállító potendóméterből képezzük ki, m ellyel a helyes érték beállítható. Problémaként jelentkezik, hogy l Oj 0 pontosságú 5 k!J-os beállító potenciórnétert nem lehet kapni. Ilyet ne is keressünk, ehelyett m érjük meg k ét-három darabnak az ellenállását pontosan, és amelyiK. kisebb 5000 .Q -nál, azt egészítsük ki 5000 D-ra. A kiegészítés lehet I0°ío ellenállás is, mert az egész értékre vonatkoztatva értéke jelentéktelen. Ha nem találunk 500 0 Q -nál kisebb értékűt, akkor párhuzamos ellenállással söntöljük le 5000 Q -ra. lll. változat
Az előző (II) változatnál elért eredményeket és megoldási módokat részleteiben értékelve legnagyobb jelentősé~űnek nevezhetjük a Tt emitterkörében elért impedancianövelést. AL- ott elért viszonyokon, sajnos, már tovább javítani nem lehet. ezért új megoldásként egy negyedik tranzisztor beállításával szétválasztottuk a terhelő impedanciákat. P er sze úgy is lehet gondolkozni, hogy a láncba kapcsolt tranzisztorok áramerősítése szorzódik, ilymódon extrém nagy bétát sikerült elérni. A Tt és T2-ből álló kettős emitterkövető megoldás 500 kD-nál valamivel nagyobb bemenőellenállást eredményez. Megtartottuk a durva osztó leválasztást, a 3 áramkörös kapcsolóval, de visszatértünk az alacsonyabb ohmos emitterosztóhoz, mert ez pont osabbá teszi a 100mV-os méréshatárt. Különösen ebben az esetben. amikor 30 k.Q
•
...
~
.o
..,
-~
~·
N
Cl)
co
co l{)
(j) (\J
CX) l{)
ex
(j) (\J
l\ ()()tO 1\0QlO 1\0( o 1\0l o /\(o
l\ l O 1\1&100( o J\WOOl~
~
1\W ot.<> /\W ()l. O
kapcsolt tranzisztorok áramerősítése szorzódik, ily módon extrém nagy bétát sikerült elérni. (8. ábra.) A T 1 és T2-ből álló kettős emitterkövető mef;!oldás 500 k.Q-nál a most már T3-T~a-ből álló erősítő bemenőellenállása. Az impedan28
c1a szétválasztásban gondolkodva a T1 emitterellenállását megnöveltük 10 k.Q-ra és a bázis nyitó ellenállásának terhelésmentesítését is áttoltuk a II. fokozatra. Most m ár a T 1 emitterét csak a T 2 bemenő ellenállása t erheli, a mely az I. v áltozat alapján 150 k.Q nagyságrendű. Ily m ódon a T 1 eredő en1itter impedanciája n agyobb, mint 9 k Q , mely érték a bemen eten 0,5 M Q -os ellenállást eredményez. A kapcsolás az előzőekkel szemb en a leganyagigényesebb, viszont a legtöbbet nyújtja. A bem enő ellenállása az alsó m éréshatárokon széles sávban nagyobb, mint 0,5 M Q. a bemenő k a pacit ása is kisebb éppen a 2. fokozat beiktatása n1iatt. 3 V -os méréshatártól felfelé semmi különbség nincs a kapcsolások között. Talá n az utóbbinál a 30 voltos méréshatár valamivel pontosabb, mint az előző két változaté.
Gyakorlati szempontok mindhárom t ípus é pítéséhez Valamennyi k észülék et kipróbáltuk, az elméleti megoldásokat mérésekkel ellenőriztük, és a m é rt adatok összeestek az elméletekkel. Mind a három k észüléket egységes 2SA 58-as tranzisztorokkal építettük, m ely n ek határfrekvenciája 70 MHz körül van. Várhatóan azonos, v agy jobb eredményeket szalgáltat az OC 61 5. 0403, OC 171, AF 114, AF 117 tranzisztorok alkalmazása. Kipróbáltuk a készüléket alacsonyabb határfrekvenciájú tranzisztorokkal is. 12 lVIHz-es tranzisztorok is kiváló eredményeket szolgáltatnak: 2SA 15-el vagy hasonló típussal 500 kHz- en 0,5 dB esést mértünk, l MHz-en pedig 1.5 dB-t. A romlás ott jelentkezett. hogy l MHz-en már csak - 6 dB stabilizálta az erősítést . H átrányk ént jelentkezik az is, h ogy valamit nő a bemen ő k a pacitás is. J ó n1inőségű P vagy OC 1070 szériájú tranzisztorokkal is megépíthetők a k apcsolások hangfrekvenciás célokra. A műszer alkalmazhatóságának felső határa csak a tranzisztorok határfrekvenciá j á nak függvénye. Ezért hangfrekvenciákon. vagy relatíve alacsony frekvenciá k on a működés tranzisztor-független. Pl. ha csak 20 kHz-ig akarjuk a műszert alk almazni, bármilyen tranzisztorral megépíthetjük.
Mechanikai
kivit~l
A milivoltméröt feltétlenül teljesen zárt fén1házba k ell építeni, különösen a nagyobb bemenőellenállásal rendelk ező III. változatot. Az alkatrészek elrendezése nem kritikus. A d oboz méretét. az előlap elrendezését és feliratait a 9. ábrán láthatjuk. A szerelés elvégezhető 29
Bf.MENET
~ ~
Sz~vú mV -mirli
1.
9. sz. ábra
egyetlen bakelit lapon, melyet távtartók fognak össze az előlappaL Méretezzük inkább egy kicsit mélyebbre a dobozt, mert a felső határfr.e kvenciát a szerelés kapacitásviszonyai is befolyásolják. A pontos értékű osztóellenállásokat forrasszuk közvetlenül a K 1 kapcsol6 megfelelő tárcsáira ..
Hitelesítés és alkalmazás Az elkészült műszer, ha nem követtünk el bekötési hibát, azonnal üzemkész. A l O m V m éréshatárban mindössze az erösítőrész első tranzisztorának emitterkörében levő 100 Q-os potenciómétert kell beállítani. A m ásodik m éréshatártól eltekintve (melyet szintén be kell állítani), a m ér ési pontosság az osztó ellenállásoktól függ. A megépült és behitelesített müszert az alkalmazott tranzisztoroktól függő felső határfrekvenciáig alkalmazhatjuk. Míntakészülékeink 5 MHz-en alkalmasak voltak indikálásra és a megadott 2 MHz-ig egyformán viselkedtek. A III. változat frekvenciamenete a 30
legjobb! 4 MHz-en -3 dB esést m értünk a bemenőimped ancia kisebb mértékű csökkenése m ellett. A műszert frekvenciamenet, za jszint, erősítés és átvitelmérésekre lehet használni. Altaláb an m indazokon a h elyeken és méréseknél egy enértékű en h asználható egy elektroncsöves csővolt m é rőv el , ah ol az l V alatti mérésh atárok alacsonyabb bem enőellenállása nem zavaró. Megemlítjük, hogy esetenként ér zékeny m ér ésekn él a műszerh áz föld elése szükség es.
4. TRANZISZTOROS KISFESZÜLTSÉGŰ STABILIZATOR Múszaki adatok
K i?nenöjeszültség : Feszültség határok: Maximális terhelö áram : Búgó feszültség: Stabilizálás: Hálózati feszültség: Teljesítményfelv étel:
2 sávb an 3-12 V f olyamatosan állítható 3- 8 v 8- 12 v 2 A Ub 25 mV l A terhelésnél i obb m int 50 :l
<
110-150-220
v
60 VA.
Altalános ismertetés A tran zisztoros kisfeszültségű sta bilizált t á pegységeket elektronikus m éréseknél mérési segédkészülékké nt használják. A készülék stabilizált alacsony egyenfeszültséget állít elő egyen- és váltóáramú szempontból kis belső ellenállás mellett. T r anzisztortech nikai méréseknél akkumulátorok és szárazelemek helyett lehet jól alkalmazni a k övetk ező fontosabb előnyökk el : 1. Feszültsége tág határok között jól szabályozható. 2. Terhelő árama a felépítéstől függően nagy lehet. 3. Beé pített műszerekkel állandóan tájék oztat a v izsgált készülék vagy áramkör üzemi viszonyairól. (Ár amfelvétel, tápfeszültség stb.) 4. Belső ellenállása kisebb lehet még az ólomakkumulátorénál is.
31
•
-
10
S2
(..)
o
-c
-
Q
Működési
elve röviden a következö: a hálózatból nyert és egyenirányít ott feszültséget úgynevezett soros vagy áteresztő rendszerű stabilizátor kapcsolásba n dolgozó teljesítménytranzisztorokon vezetjük át. A kimenő feszültséget egy referencia feszültség32
f orrással, tncly száraz telep vagy Zener d iódás stabilizátor lehet, összehasonlítja egy tranzisztoros d ifferenciál e1·ősítö fok ozat és a ké pzett hib ajellel visszaszab ályazza a soros áteresztő elemek et.
L eírás A f enti működési elven alapuló tra n zisztoros stabilizátor kapcselását láthatjuk a 10. ábrán. A Tr jelzésű hálózati transzformátor táplálja a D t-D2-D3-Dr, 100 X 100 mm nagyságú szeléncellákból álló egyenirányító fokozatot, melynek pufferkondenzátora 5-8000 11F legyen, 25/ 30 voltos kivitelben. (1000 pF-ok párhuzamos kapcsolásával állíthatjuk elő.) Hogy az áteresztőelemek alacsony kimenőfeszültségnél és nagy terhelő áramnál való túldisszipálását elk erülj ük, a kilnenőfeszültséget 2 sávra osztottuk. Az átkapcsolást a K 2 k étáramkörös kapcsaló végzi (esetleg billenő kapcsaló is lehet). A t ranszformátor előállít még a D:; diódával (germánium rétegdiód a ) egy 20 V körüli független egyenfeszültséget is a differenciálerősítő működtetéséhez. A K 1 kapcsaló szintén kétáramkörös. Az egyik áramk ör a hálózatot kapcsolja ki-be, a másik a referenciának a lka lmazott 1.5 V góliát elemet. S oros áteresztő elemkén t 4 d b párhuzamosan kapcsolt OC 1016 tra n zisztor szolgál: T :;, T a, T í, T~. A 4 tranzisztor áramerősítése közel azon os legyen. A n agy terhelő áram miatt és a stabilizálás fokozására a b első hurok erősítés növelése célszerű. Ennek egyik r észe a T:-~ és T,. kettős emitter követő, melyeknél éppen az kerül kih aszn álásra, h ogy noh a a feszültségerősítése l , mégis jelentős áramerősítéssei b írh at. A ki m enőfeszültséget a referenciaként (feszültségalapként) h asznált 1,5 V góliát eletn feszültségével a Tt és T 2 tranzisztorokb ól álló differ enciál erősítő h asonlítja össze. A k inlenőfeszültség beállítását is ezen erösítő v ezérlésével végezzük. A kimenetről a bem en etr e váltóáramúlag röv idzárt létesítünk (100 pF), hogy a b úgófeszültséget erőteljesebben visszacsatoljuk, mert végeredményben a z egész r endszer egy visszacsatolt erősítőnek is felfogh ató. Refer encián ak t erm észetesen Zen er d ióda is h asználható, de nehezebb beszerezh etősége miatt j avasoljuk a góliát elemet, mely bizonyos szempontból j obb is leh et, élettartama 8-10 hónap. A t á pegységet elláttuk á r am- és feszü ltségmérővel is. Mindk ét műszert a t ápegység stabilizáló h atásán k ívül helyeztük el. Így üg yeljü nk arra, h ogy a feszültségmérő k is fogyasztású legyen. A mintak észülé kben 200 p A 12 V m érésh atárra előtétezve. Az áram3 Tranzisztoros
33
•l l
'
~ ..
II
~
í
-o.-
+
on
l' r"\~
~
4
\..
v
St
o
...
oC)
t{
~ ~~ )
~
(~
~~
St.
'li(
~
QOI
~
.
N
~
>
"'"'1
'r-;-
,
~
o ~
I1 •
lll
•
v ur
ll. mérő
sz.
4bTa
viszont lehetőleg nagyáramú, kis feszültségesésű legyen. 2 méréshatáron söntöltük 0,2 és 2 amperra. (K3 kapcsaló és St, ~ sönt.) Célszerű m ég egy, az árammérő műszert rövidrezáró lehetőséget is beiktatni, mert a belső ellenállásban jelen kivitelben a műszer is benne van. 34
Gyakorlati szempontok A műszer 300 X 200 mm nagyságú és 160 mm mélységű fémdobozban épült. Az előlap elrendezését a ll. ábra mutatja . A belső elrendezés nem kritikus, egyébként is az alkatrészektől függ, ezér t nem is adjuk meg. Az áteresztő teljesítménytranzisztorokat szereljük hűtőfelületre . A hűtőfelület 100 X 100 mm, feketére festett, 3-4 mm vastag alumíniumlem ez legyen . A szeléncellákat és a hűtő felületre szerelt tra n zisztorokat helyezzük el úgy, hogy lapju kkal függőlegesen álljanak, bizt osítsunk részükre szellőzést a doboz aluli és felüli fu rat aivaL A transzfor mátort egy n ormál rá dió transzformátorából k észíthetjük el. Terh eljük le a fűtőtekereset 2 a mperrel és m ér jük m eg a fűtőfeszültséget . Azután b ontsuk szét a transzformát ort. Számoljuk meg a leterh elt tekercs menetszám át. A m étt feszültségből és menetszámból h at ár ozzuk m eg a voltonkénti m en et szám ot, majd számítsuk át a megadott 13 és 15 V-ra. Bontsuk le az anódfeszültség tekereset és ennek a helyére t ek ercseljük vissza ugya nolyan vastagsagú drótból a 13 és 15 voltnak megfelelő tekercset, mint amilyenből azelőtt az említett fűtőtekercs állt. A 15 voltos segédtekercset 0,2-e.s huzalból tekercselhetjük. Az említett tranzisztorokon és a 10. ábrán ! megadott típusokon kívül eltérő típusok is a lkalmazhatók. Minden egyes áteresztő t ranzisztor 0,5 A t erhelést visz. Tehát kisebb max imális áramnál ennek arányában el lehet belőlük hagyni. 0,5 A-os k ivitelnél a T" vezérlő tranzisztort is kicserélhetjük kisebb teljesítményűvel, pl. OC 1074 stb. Kisebb teljesítményű kivitelnél a szeléncellák felülete is cm2ben arányosan csökkenth ető. A megépített készülék azonnal üzemkész. Működése feszültségmérővel ellenőrizhető. Feltétlenül ellenőrizzük le sta bilitási viszonyait, terheljük le névleges árammal és m ér jük meg a kim enőfe szültséget. Ugyanezt elvégezhetjük a hálózati feszültség ingadozásaira is. Elkészítését és alkalmazását tranzisztoros áramkör ökkel k ísérletezőknek és tranzisztoros táskará diókat. valamint a utórádiókat javító szervizeknek ajánljuk. Ezenkívül akkumulátortöltésr e is felhasználható. amikor is soros ellenállásával feltétlenül korlátozzuk a maximális áramot.
35
Il. VÁLOGATOTT TRANZISZTOROS MOSZERKAPCSOLASOK l. EGYSZERŰ TRANZISZTORVIZSGÁLO
Tranzisztorok jellemzésére sokféle adat szükséges. Valamennyi adat mérése csak kon1plikált, sok alkatrészt tartalmazó bonyolult készülékkel lehetséges. A rádióamatőr munka gyakorlatában r észben nem fizetődik ki ilyen készülék építése, részben nincs is szükség ezekre az adatokra. A tranzisztor típusjelzése, t ípuscsoportja eléggé meghatározza az adott darab alkalmazási körét. Ezzel szemben n éhány alapjellemző vizsgálata, ellenőrzése előnyös. Ezek a következők: a tranzisztvr működőképessége (bár ez nem katalógusadat, de amatőröknél gyakran felmerülő probléma), az indulóáram és a földelt emitteres áramerősítési tényező, az ún. "(3" mérése. A 12. áb ránkan bemutatott egyszerű készülék ezen adatok mér ésére alkalmas. A készülék kisteljesítményű npn és pnp tranzisztorok vizsgálatára készült. A vizsgálandó tranzisztort a " K " (kollektor), a "B"
~"
p-n-P
12.
az
sz. ábra
(bázis) és " E" (emitter) jelzésű kivezetésekhez kell csatlakoztatni. A K 1 kétáramkörös átkapcsoló az npn és a pnp felépítésű tranziszforok helyes működéséhez szükséges megfelelő irányú tápfeszültséget biztosítja. A K2 3 állású k apcsaló l-es állásában induló áram, 2-es, 3-as állásában pedig közbevetve az áramerősítési tényező m érése lehetséges. A tranzisztorvizsgáló egyetlen k öltséges alkatr észe az 1-5 mA végkitérésű alapműszer. Az indulóá ram m érése szem pontjából érzékenyebb típus előnyösebb, de 0,5 mA végkitérésűnél semmiesetre sem szükséges ér zék enyebb. Ha ilyen 0,5
mA végkitérésű müsze1i akarunk beépíteni, akkor előnyös egy 5 mA-es, k apcsolóval beiktatható sönt beépítése is. A tranzisztorvizsgáló müködtetéséhez egy 4,5 voltos zseblámpaelem szükséges, melynek élettartama gyakorlatilag a r a ktározási ideje, vagyis 8-10 hónap.
A mérés leírása Csatlakoztassuk a vizsgálandó tranzisztort a n1egfelelő kivezetésekhez. Állítsuk be helyesen a pnp-npn átkapcsolót. A K2-es kapcsolást állítsuk l-es leo állásba és ha az alapműszert is átkapcsolhatóra k észítettük, akkor az 5 mA-es állásba. A tranzisztor mű ködéséről úgy győződhetünk meg, hogy a K 2-es kapcsolót átváltjuk kettes állásba és akkor az l eo állásban mutatott áramértéknél jóval nagyobb értéket kell a műszernek mutatni. Az l eo indulóáram m érése a K2 l-es h elyzetében lehetséges. Ekkor a tranzisztor bázisa üresen m arad, lóg a levegőben. A mutatott áramérték t ehát a kollektor és az emitter közötti indulóáram. amely egyébként Bszorosa.,. a k ollektor és a bázis között folyó indulóáramnak. A katalógusokban rendszerint ezen utóbbi adat megadása szokásos. Ezért ne lepőrljünk m eg, ha n éh ány pA helyett néhány száz p A-t mérünk. Jó tranzisztoroknál 100-200 pA áramot fogunk mérni. de m ég az is használható, melynél 300-500 p,A-t mérünk. Rossznak mondható az a tranzisztor amelynél l mA-nél nagyobb ind uló áramot mérünk és ez a mutatott érték nem is állandó, hanem növekvő tendenciát mutat. Az áramerősítési tényező mérése k özvetve lehetséges. A K 2-es kapcsaló 2-es és 3-as helyzetében a tranzisztor bázisára állandó áramot kapcsolunk. Az állandó áramot a tranzisztor bemenőellen állásához viszonyított nagy soros ellenállással érjük el. Az átlag tranzisztorok bemenőellenállása emitterkapcsolásban 1-2 k .Q körüli, tehát a rajzon megadott 47 és 220 k Q ellenállások ehhez képest nagynak tekinthetők. Ez azt jelenti, hogy a soros ellenállásan és a tranzisztor bázis-emitter diódáján átfolyó nyitóáram értékét a soros ellenállás fogja meghatározni. A 2-es állásban 20 t-tA, a 3-as állásban pedig 100 pA értékre fog a bázisáram automatikusan beállni. Mint tudjuk, az áramerősítési tényező összefüggés a kollektoráram v áltozás és azt létrehozó bázisáram változás között. Ha tehát a bázisra ismert nagyságú áramot kapcsolunk és megmérjük a hozzáta rtozó kollektorá ram változást, akkor a kettő hányadosából a f3 áramerősítési tényező számolható ki. Elvileg pontos méréshez a bázisáramot is mérni kellene. Ehhez a feladathoz mikro-
amperméröt kellene használni, hogy ezt elkerüljük, azért állítunk elő amatör viszonyok között állandónak tekinthető - állandó bázisáramot, melyet nem a tranzisztor, hanem a soros ellenállás határoz meg. A mérés úgy történik, hogy leolvassuk a műszcr által mutatott induló áramot, majd a 2-es v agy 3-as helyzetben beálló áramot a műszerről. Az előbbit kivonjuk az utóbbibóL majd elosztjuk 20 vagy 100 f.J.A é rtékkel. illetve szorozzuk 50-el vagy 10-el. A két m éréshatárra a p tényezö nagy szórása miatt van szükség. Képletben kifejezve:
/J=
h - l eo ( uA) 100 (ttA)
ahol l2, I3 =a 2-es v agy 3-as helyzetben leolvasott áramérték f.J.A-ben, l eo
= l-es helyzetben leolvasott indulóáram ,uA-ben.
Az elmondottak illusztrálására vegyünk egy gyakorlati példát. Egy adott P 14-es tra nzisztor induló árama 0.15 mA, azaz 150 p,A. A 2-es állásban m ért kollektoráram 1.75 mA. azaz 1750 pA,
lJ= Az áramerősítési 80-szoros.
38
1750-150 20 tényező
1600
=
80
20
földelt emitteres kapcsolásban tehát
2. KOMBINÁLT DIÚDA ~ TRANZISZTORVIZSGALO Az előző leírásunkban bemutatott egyszerű tranzisztorvizsgálót néhány további alkatrész beépítésével alka lmassá tehetjük diódák vizsgálatára is. Ugyanakk or a tranzisztor indulóáramának kompenzálásával a műsze.rt k özvetfenül ,8-ban kalibrálhatjuk. A mű szer elvi felépítését a 13. á brán láthatjuk. Ha letakarjuk az ábra felső részét , előttünk áll az előző kapcsolás. Eltérés egy további telep és a z R kompenzáló ellec.állás beépítésében jelentkezik. Amint az elvi ábrából világosan látható, az alsó telep a méréshez, a felső a kompenzáláshoz szükséges feszültséget adja. A tranzisztor indulóárama átfolyik a k ompenzáló ellenállás által megszabott I k kompenzáló áramkörön is, de ellentétes irányba n. A m érés elvileg úgy történik, hogy a fl nyomógomb nyitott helyzetében az induló ára-
13.
sz. ábra
mot a kompenzáló ellenállás változtatásával k iegyenlítjük, vagyis a műszert O kitér ésr e hozzuk. Ekkor m egnyomjuk a p gombot, az Rs nagy soros ellenállás által megszabott á llandó áramot a tranzisztor bázisára ka pcsoljuk, majd leolvassuk a mért áramértéket, amely most m ár csak a kollektor áram változás lesz és ily módon közvetlenül p-ra jellemző értéket fog mutatni. Ezáltal a műszer mint már mondottuk. közvetlenül p-ban kalibrálható. A műszer teljes kapcsalási vázlata a 14. ábrán látható. Tartalmaz két 4,5 voltos laposelemet, 2 nyomógombot (/3 és E). a K 1 kapára mkörös átkapcsolót (pnp-npn) és a K2 3 árakörös 4 állású kapcsolót. Tová bbá néh ány ellenállást, 5 kivezetést (3 a tranzisztor, 2 a dióda csatlakoztatásához) és az l mA végkitérésű 100 D belső ellenállású alapmúszert. 39
, .J "
....
,...--~
l
l :
1~ f'C)II
o
11:6róJ l ny,t6 l
'
l 1(\4 1 K1
2 OIÓGI
l fj: o- 2!»() '/J•0 -100
..L
14. sz. ábra
A Kt kapcsolóval diódák vizsgálatánál záró és nyitó irányú feszültséget k apcsolhatunk, tranzisztoroknál a pnp és az npn átkapcsolást végezzük el. Az E ellenőrzö n yomógombbal a telepek ellenőrizhetők. A K2 funkció k apcsoló l-es kikapcsolás helyzetében az E gombot megnyomva a n1űszeren átfolyik a 4,5 k {J -os ellená llás által megszabott l mA áram (4,5 V/ 4,5 k!J). A K 1 kapcsolót átváltva, mindkét telep külön-külön ellenőrizhető. A telepek jók, ha az l mA-es műszer k özel végértéket mutat. Diódák v izsgálata és tra nzisztorok induló áramának mérése a K2 kapcsöló kettes hely zeté ben t örténik. Ekkor a kompenzálás ki van k apcsolva, a műszer l mA végkitérésig mér indulóáramot, vagy diódákon átfolyó áramot. Jó diódát k a pcsolva az A (a nód) és K (katód) jelzésű k ivezetések re, nyitó irányú Kt-nél k özel végkitérést k ell a műszernek mutat ni. Záró irányra átváltott K 1-nél pedig alig szabad a műszermutatónak a O érték től eltérni. A p mérése a 3-as és 4-es k apcsoló állásnál lehetséges, mégpedig 0-250-ig és 0-100- ig. A iTiérésnél a b eka pcsolt tranzisztor indulóáramát előbb nullázni kell a p n yomógomb nyitott állásánál. Majd megny omjuk a p gombot ; ekkor a bázisra adunk a 3-as állásban 20 pA, a 4-es állásban 50 pA nyitóáram ot. . A gomb megnyomásakor egyidejűleg a műszer söntölődik a 25 ohmos ellenállás párhuzamos k a pcsolásával 5 mA végkitér ésre. A 3-as állásban te-
hát 40
5 mA pA 20
250-szeres
áramerősítés
fog végki térést adni, míg a
. 5 mA 4-nel50 pA
-
100-szoros. A müszer skálája egy enletesen beoszt-
ható 100 és 250 részre, amelyek közvetlenül a fi-át adják. Felhívjuk a figyelmet a kis k észülék egy további előny ére. A fi m érést átvittük k özvetett mé résb ől k özv etlen m érésb e. E z a műszer közvetve diódák zár ó- és nyitó ir án yú belső ellen állásának pontos meghatá rozásár a alkalmas. A m érés ú gy t örténik, h ogy a kettes· funkciókapcsoló állásnál az l m A- es mű szerrel m egmérjü k a záróirányú áramot (legyen ez 11) , n1ajd megmér jük a nyitóirányú áramot, mely !2 lesz. Megjegyezzü k , hogy a 4,5 k .Q - os ellenállás mindkét esetben k orlátozók ént szerepel. Ny omjuk m eg az ellenőrzőgombot u gyan ebben a p ozícióban és ekkor r.~ áramot fogunk mern1 a b ekapcsolt d iód a r övidrezár ásávaL Ezekből az adatokból . 4,5 k .Q
R b
nyitó =
..
I ·· - J.)-
. 4,5 k.Q
ll
A magyarázatot egy ik esetr e a djuk: Legyen a telep feszültsége Uo. A gomb lenyomása előtt 11 ára m folyik az á r amkörb en , melyet a z R bz á r ó 4,5 k.Q alkot. A gomb lenyomása u tán !3 á r a m
+
folyik a 4,5 k.Q-on. T e hát az Ohm-törvé n y alk almazásával Uo
uo -
It · (R tJ z á r ó 13 • 4,5 k .Q •
Mivel a két egyenlet baloldala nek kell lenni, tehát:
I1
(Rbz á r ó
It Rbzár ó Ebből
+
+ 4,5
+
4,5 k.Q) és
egyenlő,
k.Q It · 4,5 k .Q -
a jobboldalnak is
egyenlő
13 • 4,5 k .Q) 13 • 4,5 k.Q
rendezéssei l 3- It - - - 4 , 5 k.Q It
Ezzel állításunkat, egyenleteink helyességét igazoljuk. Befejezésül nézzünk egy számpéldát . Egy adott diódánál a következő értéket mér tük: ! 1 = 0,03 mA, l2 = 0,9 mA, és la = 0,96 mA. 41
0 96 3 ' O- 0,0 4, 5 k ~~ n = 31 · 4,5 k ~~ n ~ 140 k i!.~ n • 03 ' o 96-0 9 ' o 9 ' 4,5 k Q = 0,066 . 4,5 k .Q ~ 300 Q. ' Mindkét tranzisztorvizsgáló müszer tetszés szerinti házban és formában elkészíthető. Az alkatrészeknek egymásrahatása nincs, de ne feledkezzünk meg, hogy megbízható műszert, melyre bármikor számíthatunk, csak precíz, gondos munkával kapunk. · Az alkatrészeket mereven rögzítsük, a tranzisztorok és diódák csatlakoztatására készítsünk rugós szorítókat vagy alkalmazzunk csavaros múszerszorítókat.
Rb z a· r o· =
TRANZISZTOROS FESZÜLTSÉG- ~S ARAMMÉRÖK A tranzisztoros feszültség- és áraromérők jelentősége állandóan fokozódik. Feladatuk kettős: egyrészt helyettesít ik az elektroncsövekkel épült univerzális feszültség- és árammérő műszereket, másrészt az univerzális kéziműszerek minőségi mutatói tranzisztoros erősítők beépítésével egyre fokozhatók. A nagy érzékenység, a magas Q /V érték és árammérésnél előnyös kis belső ellenállás, kis feszultségesés egymásnak ellentmondó követelmények. A kettő között ideális összhangot biztosít a tranzisztoros egyenáramú erősítő, mellyel az áraromérés szempontjából előnyös durva műszert feszültségmérés szempontjából érzékennyé tehetjük. Ily módon ma már épülnek l MQ / V-os univerzális kézimüszerek is! A tranzisztoros müszerek előnye a csövesekkel szemben, hogy alacsony fogyasztásuk miatt hálózatfüggetlenné tehetök. A müszerek kicsire építhetők, ami szervizfelhasználás szempontjá.ból további előnyö ket jelent. A téma megjelenésével egyidejűleg számos kapcsolás látott napvilágot a különböző folyóiratokban és könyvekben. Sok egytranzisztoros kapcsolás, vagy különféle kompenzálásokkal kie~észített változat jelent meg. Ezek ma már túlhaladottnak tekinthetők. Kialakult az ilyen műszerek standard típusa, mely ellenütemű és a lineáris szakaszban dolgozik. A 15. ábrán láthatunk egy alapkacsolást. A munkapont stabilizálás 2 telepes megoldású. A Tt és T2 azonos típusú kisteljesít-
Btmentt
Tz
15. sz. ábra
m ényú h a ngfrekvenciás tranzisztorok áramerősítésének 5°/ 0- on belül m eg k ell egyezni. Nyitott bemenetnél a rendszer az 50 k .Q poten cióméterrel n ullázh ató. Az alkal m azott d ep rez műsz er érzékenységétől függően feszültségmérő k ivitelb en elérhető 100-300 kQ / V ér zékenység. K özeli tő ada t k én t m egjegyezük. hogy 300 p A-os műszer alkalmazásán ál k özepes, 50-60 ára merősí tési tényezőjű tranzisztoroknál 100 k Q / V értékre szám íth a tu n k. A feszültm érés m éré shatárokat az "R" j elzésű sor os ellen állás váltogatásával á llítjuk be. Ha az ala pműszert ellátjuk egyenirá nyító diódákkal is, melyek a "k " k apcsoló n yitásával au tomatikusan beka pcsolódnak, akkor ugya nezen a z elven al acson y fr ekven ciás váltófeszültségek is mérhetők néhán y kHz-ig. F elhívjuk az ér dekl ődő olvasók figyelmét , h ogy ezen a la pkapcsolás szerint k idolgozott kom binált feszültség- . ár a m- és ellenállásmé rő un iver zális m űsz er részletes leírása 2 db P 14-es tran zisztor ral m egj elen t a Rádiótechnika folyóirat 1962. évfolyamának augusztusi számában a B- IV. oldalon.
2. oc 1011
2 x oc 1071
16. sz. ábra
43
A
következő
16. ábránkon 4 tranzisztoros precíziós egyenáramú erősítő kapcsolása látható. Ezen egyenáramú erősítő alkalmazási területe a kimondottan nagyérzékenységű egyenfeszültségmérő müszerekn él található. Az első két tranzisztor földelt kollektoros, emitterkövető kapcsolásban impeda ncia illesztőként működik. A második tranzisztor pár földelt en1itteres szimmetrikus erősítő. Az emitterkövető kapcsolás bemeneti fokozatban való alkalmazása mia~t a bemenő ellenállás magas, közelítőleR egyenlő a két bázist összekötő 20 k.Q potendóméter ohmértékével. A kapcsolás érzékenységére jellemző. hogy 100 !-lA-es műsz er alkalmazása esetén 20 m V feszültség szükséges a végkitéréshez. A két adat (20 k .Q bemenőell enállás és 20 m V bemenőfeszültség) összevetéséből látható, hogy a kapcsolás felhasználásával l pA végkitérésű árammérő és l M.Q j V bemenőellenállású voltmérő építhető . A 20 k .Q -os potencióméterrel a b en1enet feszültségmentessé tehető, ugyanakkor az 5 k.Q-os potencióméterrel a műszer nullázható. A nullázás menete a következő: zárjuk először rövidre a bemenetet és nullázzuk az 5 k.Q potencióméterrel, majd nyitott bemenetnél a 20 k .Q -al. Ennél a műszernél is a szimmetrikus fokozatb an az áran1erősítési tényezőknek páronként 5°/o- ra meg kell egyezni, előny ös a közepes 30- 50 közötti áramerősítési tényezőjű tranzisztorok h asználata. Mindkét kapcsolás, v agy belőle szerkesztett müszer építésénél fontos, hogy a tranzisztorok teljes azonos hőmérsékleti viszonyok között működjenek. Ennek biztosítására a legegyszerűbb módszer az, hogy a szimmetrikus fokozatokat egy közös, jó hővezető (pl. vörösréz) la pra szereljük .
.. J \. tO \o
•
•
Rt
.
R2 : Q93,_. l,O
R3 R~
• qe =a• "'
17.
44
sz. ábra
A 17. ábrán komplett feszültségmérő műszer kapcsolását adjuk. A műszer méréshatárai 3-10-30-100-300 V v égkitér és. A mű szer bemenőellen állása 300 k Q / V nagyságrendű . A műszer egyetlen 4,5 voltos zseblámpaelemmel működik. Az ellenütemű erősítő munkaponti stabilitását az alacsony üzemi feszültséR és a b ázisköd nagy soros ellenállás biztosítja, m elyet az emitterköd l k .Q ellen állás csak fokoz, tekintettel arra, hogy a munkaponti áramra n ézve erős ellencsatolást jelent. A műszer nullázására 100 k.Q b ázisköri potencióméter szolgál, m íg a műszerrel sorb akötött P t jelzésű 5 k.Q-os potendóm éter hitelesítésre szolgál. A K2 nyomókapcsaló benyomásával a 3 voltos méréshatárra rákapcsalódik a hitelesítő 1,5 V feszültség segédtelepe. Ekkor a müszernek pontosan 1,5 voltot kell mutatnia. a későbbiekben jel entk ező eltér éseknél erre az értékre kell visszaállni a P 1 pote ncióméterrel. A m űszer elkészítés utáni h itelesítése a m éréshatárt meghatározó soros ellenállások megfelelő válogatásával történik. Elő fordul, hogy a megadott érték 2-3 darabból állítható csak össze, a r a jzon is eleve 2 értékből állónak tételeztük fel. Pontos müszer é pítésén él a 10 Ivi Q -nál nagyobb értéket ne alkalmazzunk. Tehát a 30 és 60 M Q körüli értékeket inkább r akj uk össze sok da rabból, mert a z ilyen nagy ellenállások már n em stabilak és gyakran höm érsékletfüggök is. A m éréshatárok tetszésszerint változtathat ók és az előtétellenállások kombinálhatók egymással. Mérésha tárvál tás ra jó minőségü kapcsoló, v agy nyomógomb sorozat alkalmazható. Mi az egyszerűség kedvéért rajzoltuk a megadott formában 5 külön bemenetüre a m űszert. A tranzisztoroknak itt is azonos hőmérsékl eti körülményeket kell b iztositani. (Rézlap!) A kapcsolásba n megfelei bármilyen két azonos típusú és azonos áramerősítésű hangfrekvenciás tranzisztor, így p 13, p 14, oc 1070, oc 1071 , oc 70. oc 71. oc 602, oc 603, TF 65 stb. A műszer bármilyen kism éretű h ázba építhető, egyetlen korlát mindössze az alkatrészek mechanikus m érete. A 4,5 voltos telep gombakkumulátorral is pótolható, vagy 3 voltos rúdelemből is elk észíthető. A hitelesítő 1,5 voltos feszültsé.g et feltétlenül száraztelep adja, pl. egy fél 3 voltos telep. A müszer ajánlott alk a lmazási ter ül ete különféle csöves és tranzisztoros erősítök és televízió vevök szervize.
il
3. UNIVERZÁLIS K~ZIMűSZER TRANZISZTOROS ERŰSÍTŰVEL Az előző fejezet alapkapcsolásainak felhasználásával épült komplett univerzális kéziműszerre példa a 18. ábrán bemutatott k a pcsolás. A műszer alkalmas egyenfeszültség, egyen áram, váltófeszültség és ohmmérésre. A műszer az ismert szimmetrikus egyenára..nú erősítót alkalmazza. Érdekessége a k apcsolásnak, h ogy arnpermér ésre közvetlenül az alapmüszer szolgál, míg egyen- és váltófeszültség , v alamint ohm1nérésnél a műszer a tran zisztoros erősító vel működik. A műszer 1000 voltig mér egyen- és v áltófeszültséget igen jó ohm/ volt értékkel. (Egyenfeszültségnél 100 OOO Q iV, váltófeszültségnél 33 OOO Q / V.) Egyenáram mérésre 100 pA-től l amperig alkalmazható. A müszer szélesebb körű alkalmazását teszi lehetövé az ohmmérő rész, mellyel l Q-tól 10 M.Q-ig mérhetők ellenállások. A műszer funkcionális működtetésére 2 k apcsaló szolgál (K 1 és K 2), míg a harmadik (K;1) méréshatárkapcsoló. A K 1 4 áramkörös kétállású kapcsoló, egyik állásában egyen- váltófeszültséget és ohmot mér a műszer, egyidejűleg b ekapcsolva a tranzisztorok telepfeszültségét. A másik állásban kikapcsolódik a táplálás és a készülék az alapn1űszer megfelelő söntölésével direkt ampermérőként működik. A K2 3 állású két áramkörös kapcsaló a K 1 megfelelő helyzetében az egyenfeszültségmérés, a váltófeszültségmérés és az ohmmérés üzemmódot kapcsolja. A K 3 5 állású 5 áramkörös kapcsaló a megfelelő méréshatárok beállítására szolgál. A műszer egyenáramú erősítője két azonos típusú és egyforma áramerősítésű hangfrekvenciás tranzisztorral működik, melyek a mintakészülékben P 14-es típusúak. A munkapont stabilizálását az alacsony tápfeszültség és az emitterköri (mintegy 500 ohmos) ellenállások biztosítják. A műszer nullázására a 20 kQ-os pontencióméter szolgál, míg a 330 ohmos potendóméter az erősftő szimmetrizálására épült be. Ez utóbbi esetleg el is hagyható, ekkor az emitterkörbe 2 db 470 Q-os ellenállást kell elhelyezni. (5°/o-os) Az l k Q -os potendóméter tápfeszültség korrigálásra szolgál. A műszer hitelesítését mérési üzemmódonként külön kell elvégezni, de az l k Q -os potendóméter olya n helyzetében, amikor telj es ellenállásértéke hatásos. A K 3 kapcsaló K 31 áramköre az egyenfeszültségű előtétellen.. állásokat kapcsolja, hitelesítésre a 100 k Q-os beállító potendóméter szolgál. K apcsQljuk a műszert 3 voltos méréshatárra, adjunk a bemenő szorítókra hiteles 3 V feszültséget, majd állítsuk be a pontos végkitérést a 100 kQ ~os potencióméterrel. A többi mérésha~á-
14"<1 _ e e E 4'or
9~
Cl
-
o:.~?§§ ..
w
-
•
.
o 3I
"'....
-~
..
> ..
>
~a
o o
o
o o
~
(\J ~
9
w
>'"'o
o
•
o o o
- g- g.., o
~
o
~
~
~ Q..
..:~
:s Q N
~
>C
--
~
Q..
...
~
....
~
t'o
~
"' .-
.o
-~ N
Cl)
F'
.. "
"'
cO .....
2 -
.....
ct
o
1:. o - o - - - - - ' ~~------------------------J
.. rokban a hitelesítés automatikusan beáll. Erősebb eltérések esetéri az előtétellenállásokon kell változtatP.i. A K32 áramkör ugyanerre a feladatra alkalmas, de csak váltófeszültségmérésnél. A váltófeszültségmérést közvetlen ül a bemenetnél alkalmazott dióda egyenirányítás teszi lehetövé. A llitelesítés azonos az előző módszerrel.
41
A K::~:l és K3,. áramk ör az ohmméréshez szükséges, Az ohmmérés feszültségosztás elvén müködik. A b eépített 1,5 voltos ohmmér ésekhez szükséges t elepfeszültséget a K 33 és K:::~t által kapcsolt ellenállások úgy osztják, hogy a bemenetre tett rövidzárn ál a műszer a 100 k.Q -os .Q -hitelesítő p otencióméterrel v égkitérésre legyen állítható. A legn agyobb m éréshatá rban az 1,5 mérőfeszÜltséget ki kell egészíteni 3 v oltra, erre szolgál a h armadik (csak ekkor bekapcsolódó) tel~ep. A m é rés ezek utá n úgy történik, hogy ha a bemenetre rövidzár helyett ellenállást h elyezünk, akkor a műszer erősítőj ét a K:l,.-el kapcsolt söntölő ellenállásra kisebb feszültség jut. A feszültség v égtelen ellenállásn ál, azaz szak a d ásn ál nulla lesz és a műszer nem mutat semmit. A sk ála tehát fordított lesz, felvételét pon tos ellen állások alapjá n eszk özölhetjük. Itt kell kitérni a n1üszer t á pfeszültség korrekciójár a is. Mint említettük, a hitelesítéseket az l k .Q teljes értékénél k ell elvégezni. A z erősítő telepe jobban használódik mint az ohmmérő telep, külön ösen miniatür telep eknél. A használat folyamán ell enőrzésképpen állítsuk az ohmmérőt lx-es m ér éshatárr a, és zárjuk r övidre a müszer bemenet ét. Ha a tápfeszültség csökk en t, akkor a műszer v égkitérésén él kevesebbet fog mutatni. Ekkor az l k.Q fokozatos kiiktatásával, rövidrezárásával a műszer ismételten végkitérésre állítható, azaz időnként ily m ód on újra hitelesíthető. Az univerzális kéziműszer alapműszere 100 pA végkitérésű. Ez a műszer árammérésnél ön állóan működik. A K35 kapcsalótárcsa k a pcsolja a megfelelő söntök et. Az l állásb an a műszer minden sönt n élkül műk ö dik , így ez a m éréshatá r jelenti a maximális érzékenységet. Az R 1-R2-R3-R1, söntellenállásokat nem adjuk meg, mert értékük az alkalmazott müszer belső ellenállástól függ. A söntellenállások érték ét a műszer a datainak birtokába n a következő képlettel számí t j uk ki.
Rs = Ro ahol: Rs Ro !0 I
-
I
lo
söntellenállás .Q - b an. alapműszer bel ső ellená llása .Q-ba n. alapműszer v égkitérése mA-ben (jelen esetben 0,1 mA) a müszer vonat kozó méréshatára mA-ben..
A műszer építéséh ez felhasznált ellenállások lehetőleg JO minőségű műszerellenállások legyenek. A k apcsolóknak megbízható 48
típusokat alkahnazzunk. A diódákra a kikötés, hogy a záróirányú ellenállásuk l M Q -nál nagyobb legyen. A szerelésre vonatkoznak az előző leírás idevonatkozó részei. Befejezésül táblázatosan megadjuk a müszer főbb műszaki jellemzőit.
3
lOV
100 v
0~3M.Q
1 M.(J
10 l\I!J
30M.Q
3V
lOV
lOOV
300 V
3.3 1\IQ
10 :\l.Q
lOmA
lOOmA
l
Egyenfeszültség mérés
3V
Bemenő
ellenállás
l Váltófeszültség mérés Bemenőellenállás
o, l
l\1!)
Egyenáram mérés
0~1
mA
Ellenállásmérés
4 Tranzisztoros
•
2
Mérésha tár pozíció
lk Q
l
0~33
M.Q
lmA 10 kQ
"
100 k.Q
300
lM.Q
6
v
1000
v
100 M.Q 1000
v
l
33 M.Q
l 100 mA 10MQ-ig
l
49
4. TRANZISZTOROS m V A
MtRű
feszültségmérők
fejezet teljességének kedvéért befejezésül egy j ó konstrukciójú, tranzisztoros erösítőveJ müködő hangfrekvenciás mV mérő kapcselását ismertetjük. A műszer kifejezetten váltófeszültségek mérésére készült. Alkalmazható 10 Hz-30 kHz-ig. Mérési tartománya l mV-300 V-ig terjed 10 m érési sávban : 0-10 mV, 0- 30 mV, 0-lQO mV, 0-300 mV, 0-1 V, 0- 3 V, 0-10 V, 0-30 V, 0-100 V~ 0-300 V. Bemenőellenállása az első 5 sávb a n k özelítőleg 1 MQ, a t öbbi sávban 2 M Q . A b eme n őkapa cit ás mind en esetben kisebb mint 15 pF. A mű szer mérési pontossága ± 5°í0 , a megadott frekvenciasávban és a 10 - +30 C 0 -ig terjedő hő m érséklet tartományban. A 6 V tápfeszültség ± 20°/ 0-os megváltozása 1- 1,5°/o mérési hibát okoz. A műszer dB skálát is tartalm az, ezért előnyösen haszn álható hangfrekvenciás erősítők frekvenciamenetének, h angkorrekciójának, zajszintjének és erősítésének mér ésére. A műszer fogyasztása 6 V tápfeszültség mellett 2,5 mA. A műszer házának méretei: 35 X 135 X 180 mm.
+
A m V -mérő kapcsalási r ajzát a 19. á brá n láthatjuk. Az elsó fokozat (T 1) emitterkövető ka pcsolásban dolgozik. Az emitterk övető kapcsolás ismert j ell emzői: a magas bemenő- és alacsony kimenő impedancia, valamint a lineáris amplitud ókarakterisztika ebben a fokozatb an előnyösen érvényesüln ek. A müszer feszültségosztája k ét r észre tagozódik: a b emen eten egy 50 dB-cs osztó látható, a Tt emitter ellenállása pedig egy 4 X l O dB-es osztónak van kiképezve.
19. sz. ábra
Mindkét osztó O csillapítású állásában a műszer végkitérése 10 mV. Az l V-os m éréshatár eléréséig csak az emitterköri ellenálláslánc osztja a 10 m V-nál nagyobb bemenőfeszültségek et. A 3 V-s méréshatárnál belép az 50 dB-es bemeneti osztó és az emitter oszt ólánc alaphelyzetbe kerül, csillapítása O lesz. 3 V-nál nagyobb feszültségeknél az 50 dB-es osztás megtartása mellett az emitterköri osztólánc 10 dB-es lépései ismétlődnek. A műszer második fokozata a sorbaKötött T2-T3 tranzisztorokból áll. A figyelemre méltó újszerű kapcsolást részletesen ismertetjük. A két tranzisztor és a 2.4 k .Q -os közös munkaellenállás sorbakapcsolódik. A T:1 mini normál földelt emitteres erősítő do}gozik. A T 1 emitterk övető kapcsolású tranzisztor vezérlését a T3 kollektoráról k apja. Azzal a kapcsolástechnikai fogással, hogy a T :1 kollektor ellenállását a T 1 emitterkövetővel kombináltuk, látszólag megnöveltük a T 3 munkaellenállását. A munkaellenállásnak ugyanis a m ásik végére is közel azonos nagyságú váltófeszültséget adunk. Ily módon erősen lecsökken a munkaellenálláson átfolyó áram, ellenállása ezért látszólag megnő. A látszólag megnövekedett kollektorköri munkaellenálláson a T 2 r észére nagyobb vezérlőfeszültséget kapunk, m elyet az emitterkövető kapcsolás miatt alacsony írnperlancián haszn osíthatunk. Ezzel a megold ással a kettős fokozat feszültségerősítése 1200- 1500-szorosra megnőhet, ha a tranzisztorok földelt emitteres áramerősítési tényezője 30-40 nagyságrendű . A fokozat fázis és frekvenciakarakterisztikája is kedvező. A T,. tranzisztor normál beállítású emitter erősítő. A müszerkör az egész rendszer együttes működését stabilizáló negatív visszacsatoló láncba kerül. Ennél a m egoldásnál az egyenirányítás is linearizálódik. A müszerskála fokbeosztása egyenletes lesz. Az alapmű szer 0,1-0,5 mA-os l ehet. A 360 D-os söntelenállással vagy cseréjével a müszer mindenkor 0,5 mA végkitérésre állítandó be. A mV-mérő hitelesítésekor állítsuk a méréshatárkapcsolót alaphelyzetbe, adjunk a bemenetre 10 mV-1 kHz-es váltófeszülséget. A T 3 tranzisztor 120 D-os emitterköd potencióméterének állításával szabál~ozzuk be a pontos végkitérést. Az összes többi m ér éshatárban a műszer pontossága az osztóláncban alkalmazott ellenállásoktól függ. Ezért az osztóláncok ellenállásait jó minőségű ellenállásokból gondosan válagassuk ki a megadott értékekre. Építési tanácsok: az osztót két tárcsás, 10 állású kapcsolóval vitelezzük ki. A műszer alkatrészeit gondosan válogassuk meg, mert ezektől függ a műszer megbízhatósága, időbeli állandósága. A kapcsalásban alkalmazható bármilyen hangfrekvenciás tranzisztor, így a P sorozat tagjai: P 13A, P 13B, P 14 és az OC 1070, OC 1071 stb. A műszerben alkalmazhatók egymástól eltérő típusok is, de a T 2
T3 azonos típusú legyen, hasonló áramerősítési tényezővel. A b 1 és D4 diódák tűs típusúak; OA 1160, OA 1161 alkalmazható. A műszer előlap elrendezése hasonló a 9. ábrán mega dott szélessávú m Vmérők előlapjának elrendezéséhez. (A műszer skálaosztása és a hozzátartozó dB beosztás megtalálható a Rádiótechnika 1963. évi májusi számában a borító IV. oldalon.)
5. JELADOK HIBAKERESÉSHEZ Rádiókészülékek, erősítők, elektronikus berendezések javításánál a hibakeresésnek két módszere ismeretes. Az egyik módszern él a készülék különböző pontjaira vizsgáló jeleket adunk és a kimenetén kontrolláljuk a jel átfutását. A másik módszernél a bemenetre adunk egy meghatározott jelet, melyet a készüléken pontról pontra követünk. Erre a célra szelgálnak a jelkövetők, melyeket később fogunk ismertetni.
2b. sz. ábra
Ebben a fejezetben az első vizsgálati módszerhez szüksége~ jeladók (idegen szóval "tastgeber"-ek) kapcsolásaiból ismertetünk egy-egy alaptípust. A 20. ábrán ha ngfrekvenciás berendezések vizsgálatához alkalmas szinusz feszültséget előállító kapcsolás látható. A kapcsolás két tranzisztoros RC oszcillátor. Működési frekven,. ciája l kHz, amely nem változtatható. Az oszcillátor 2 fokozatú erösítőből áll, amely pozitiv-negatív csatolt. Az első fokozat emitter erősítő, a második fokozat emitter követő. A negatív visszacsa.52
tolóláncba egy áthid alt T t ag k erült, m ely szürökara kterisztikájú. A pozitív visszacsatolás szabályozható. A T t ag csillapítása eg y frek vencián m aximális, ezen fog a rendszer begcrjedni. Az oszcillált jeleket a pozitív visszacsatolás állításával kis torzítású vá tehetjük. Az oszcillátor oszcillációs amplitudója 1,5 V tápfeszültségnél 0,15 V effektív feszültség. A kimen őellenállás k özelítőleg 700 Q. Az oszcillátor egy v astagabb ceruza formájáb a n kivitelezhető. A t ápfeszültség kapcsaló a ceruzaforma végén elhelyezett nyomógom b. A ceruza hegyébe fémcsúcs építhető, mely egyúttal az oszcillát or k imenete is. _ A k is oszcillátorral hibás hangfrekvenciás b erendezések, erő sítők, r ádió és tv vevőkészülékek hangfrekvenciás fokozatal vizsgálhatók h átulról elindulva előrefelé. Hozzáé r intjük a fémcsúcsot a végerősítőfokozat bemenő pontjához, jó készülékeknél fü ttyh ang-
21. áb1·a .
nak kell jelentkezni. Amint h ala dunk fokozatosan előrefelé, ú gy kell erősö dni a k apott füttyh a n gnak . Hib ás f ok ozatnál gy engén vagy egyálta lán n em k apunk jelet. Ily mód on a hibás fokozat k önnyen behat árolha tó. A hangerősség bizon y os ér telen1b en szabályozhat ó a kézka pa citáson k er esztül a készülék szor ít ásáva l, vagy lazán t a rtásával. (Megjegyezzük, h ogy ez a m ódszer a sokak álta l ism ert búgó-ha ngos vizsgálat k orszerű kivitele, m elynél csava rhúzóval k ell érinteni a v izsgált fokozatot v agy cső r ácsát és ekkor a bevitt brummfeszültség v álik ~ allhatóv á.) A 21. á brán a k észülék multivibrátor v áltozata látható. A k ét tranzisztor szab a don fu tó m ultivibrát ort alkot n éh á ny kHz ism étlődő frekvencián ál. A kimenőj el négyszögf eszültség, mely n e k harmonikus tartalma igen m agas. Az alacson y fr ek ven ciás k ompon ensek, h asonlóan a z el őző szinuszoszcillát orhoz, azon os m ódon fel53
használhatók hangfrekvenciás fokozatoknál hibakeresésre. A nagyszámú és egész n1agas frekvenciájú h arn1onikusok egészen benyúlnak a rádiófrekvenciák tartományába. Ezért a multivibrátor meRoldású jeladóval rádiófr ekvenciás fokozatok is vizsgálhatók. Ezen készülék kivitele is h asonló az előzőhöz, v agyis ajánlott kiviteli formája a ceruza megoldás. A tápfeszültség nagyobb az el őző k apcsolásnál ; ott 1,5 V, itt 3 V. Mindkét k a p csolásb an bárm ilyen típusú tranzisztor alkaln1azhatú. Megjegyezzük, hogy ezen utóbbi kapcsolásnak alkalmazási köre szélesebb~ ezért ezen típus építését ajánljuk. C élszerű mindkét k észülék en a f öldvezeték kivezetése is. Ez lehetőséget ad a k özvetlen csatlakozásra (mérőzsi nórral) vagy megérintésével a kézkapaciiásos h angerőszabályozás hatásosságának megjavítására. A multivibrátoros k észülék kimenöfeszültsége lén yegesen nagyobb a szi nuszo~zcill á t orénál. Mégegyszer felhívjuk a figyelmet, hogy ezt a vizsgálatot mindig hátultvl indulva kell előrefelé kiterjeszteni. A hibás fokozatok b eh atárolása a készülé k h asználatában szerzett kis gyakorlat után egyszerű södnl f og.
6. TRANZISZTOROS NÉGYSZÖGGENERÁTOR A m éréstechnikában gyakran előnyös a n égyszögala kú kimenő feszü ltséggel re ndelkező oszcillátorok , generátorak h asználata. Vannak olyan mérések, n1elyek kizárólag négyszög vagy impulzus alakú feszültséggel végezh etők. Ezek k özé t artozik a szélessávú erősítők speciális j ellemzőinek m érése: f elfutási idő, túllövés stb. m érése. De bizonyos klasszikus rnérések~ pl. hangfr ekvenciás erősítők fre kvenciaátvitelén ek mérése egyszerűsíth ető négyszögjelekkel v égzett vizsgálatokkaL A n égyszögjel számos felharmonikust t a rtalmaz, alakhű átviteléh ez feltétlenül szükséges a h armonikusok átvitele, de a tetejének egyenes átviteléhez lefelé is ki kell terjeszteni az átvitelt. Hangfrek venciás erősítők vizsgálatá hoz a sáv k özepének megfelelő négyszögjel szük séges, kb. 800-1000 Hz ismétlési frekvenciával. Ezt a jelet az erősítő bemenetére k apcsoljuk, a kimenetre olyan oszcilloszk ópot k a pcsolunk, mely n em okoz átviteli hibát. Ha a négyszögjel alakh űen, v agy kis torzítással átmegy az erősítőn , akkor az erősítő frekvenciamenete rendben van. Ha a f elfutása rossz, akkor a magas átvitel, ha a négyszög teteje eső jellegű, akkor a mélyátvitel n incs r endben. Ha az erősítő gerjed ékeny, kritikus frekvenciái vannak, a kkor a n égy~zögjel berezgés1 jelenségeket mutat. Fontos alkalma7.ási t erület t ov ábbá a tv vevők szervíze is.
oc 1072
0(1072
~.___.~-Ez:J---1H~ t-----. .--
20k
~n
22. ábra.
A 22. ábránkan 2 tranzisztoros négyszögjelet előállító oszcillátor kapcsolása látható. A kapcsolás szabadonfutó multivibrátor rendszerű. A frekvencia durván a 2 áramkörös háromállású kapcsolóval állítható b e, amikor is az idő állandot meghatározó kondenzátorok kerülnek átkapcsolásra. Az 5 k Q - os potencióméterrel a frekvencia ± 30°/0 finoman szabályozható. A 10 k .Q-os potencióméterrel a n égyszögjel formája állítható be szabály osra oszcilloszkópos ellenőrzés mellett. A beállítás mindhárom sávra azonos hatású. A kimen őfeszültség szintén 5 k Q -os potencióméterrel ~za bályozható 0-tól a 3 V csúcstól- csúcsig mérhető maximális értékig. A készülék t elepről üzemeltethető , 4.5 V mellett 4 mA az áramfelvétele. Az építés n em kritikus. a legminimálisabb m éretekben megépíthetö. A kész müszer előnye lehet a javít á~ nál. h ogy szinte zsebben hordozh ató vizsgálóeszköz. Tranzisztorként a mega dott típusok használata ajánlatos. A generátor működési frekvenciasávjainak k özepe 100 Hz, 1kHz és 10 kHz.
7. HANGFREKVENCIÁS RC OSZCILLATOROK B ár a m egépített tranzisztoros műszerek c. első r észben több hangfrekve n ciás gen erátor, oszcillátor kapcsolást isn1ertettünk, még két további figyelemr e m éltó h angfrekvenciás oszcillátort ismertetünk. A k apcsolások kimen őfeszültség stabilizálásukat tekin tve eltérők az előzőektőL A 23. ábrán megadott oszcillátor érdekessége a rendkívül jó múszaki para m étereken túlmenően, h ogy 3 Hz-től működik . 55
I
r---------rf·
l
l l 1 ~------~~-------4 ~-H~ f l
OC1072
23., ábra .
A hangfrekvenciás oszcillátor frekvenciameghatározó RC elemei Wien-hidas elrendezésűe k. A frekvencia szabályzás a közös tengelyen futó 2 X l O k Q - os lineáris potencióméterrel eszközölhető. A frekvenciatartomány 8 sávra oszlik, 3 Hz-től 30 kHz-ig. Egy-egy sávban l :4-nél nagyobb átfogást hasznosítva a frekvenciaskála erő sen nyomottá válik. Logaritmikus potendóméterek alkalmazásával minden további nélkül l :1 O arányú d ekadikus átfogás is eszközölhető .
Mint n1ár említettük, eltérő az amplitudó határolás. Erre a feladatra a negatív visszacsatoló ágba beiktatott T j elzésű termisztor szolgál. Az eredetileg megadott kapcsolásban egy Siemens gyártmá::lyú R 51-4/ 1/ 20 típusú termisztort a lkalmaztak. Ennek a típusnak a 20 C 0 -on mért ellenállása l O k Q, a negatív hőfokténye zője -4°/0 /C 0 • a lehűlési időállandója 1,5 sec. Helyettesítésére a Tungsram gyártmányú 2TT10 típusú termisztor ajánlható. A 3 Hz alsó h atárfrekvencia miatt a termisztor használata elő n yösebb. Az izzólámpás limiterek ellen311ása ugyanis ilyen alacsony frekvencián már követni tudja a frekvenciát, ami erős torzításokhoz vezet. A nagyon alacsony frekvencia miatt szükségesek az erösítőben elhelyezett nagy kapacitású csatolókondenzátorok. Az erösítő, a Wien-hidas generátoroknál m egszakott két fokozatú erősítő egy közbeiktatott emitterkövető kapcsolásban működő tranzisztorral, melynek szerepe impedanciaillesztés. A 3. tranzisztor viszonylag nagy áramú beállításban működik, ezért teljesítmény tranzisztor használata szükséges. A hangfrekvenciás oszcillátor 30 V tápfeszültséggel műk ödik, melyet a nagyon alacsony torzítású, viszonyl
56
lag magas kimenőfeszültség indokol. Ily módon az oszcillátor nem telepes táplálású, célszerű egy kisebb hálózati tápegységet építeni. A tápegység terhelése 30 V mellett 60-70 mA, ügyeljünk a jó szűrésre, a tápegység búgófeszültség mentességére. Az oszcillátor laboratóriumi mérésekhez is használható. Technikai adati a következők: (az egyes méréseket 800 Hz frekvencián végezték).
Tápfeszültség: Kimenőfeszültség:
A
kimenőfeszüUség hőmérsékletfügése:
Az üzemi frekvencia
30 v kb. 2,5 V eJf
< <
10- 3/ C0 0,5 · 10- 1/ Cc
hőmérsékletfüggése:
A
kimenőfesz. tápfesz.-től
való függése ± 15°/o változásnál: Az üzemi frekvencia hőmérséklet függése ± 15°/o változásnál: Torzítási tényező: Frekvenciatartomány: Frekvenciasávok:
< < <
± 10- 'i ± 5.
10-~
1°/oo
3 Hz30 3 Hz12 9 Hz36 30 Hz- 120 90 Hz- 360 300 Hz- l 200 900 Hz- 3 600 3000 Hz-12 OOO 9000 Hz-36 OOO
kHz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz
A 24. ábrán bemutatott oszcillát or is a termisztoros amplitudó limiterrel működik. A kancsolás érdekessége az OC 140 típusú npn tranzisztor alkalmazása, .melynek ügyes elhelyezésével a csatolókondenzátorok el is h agyhatók. A 2 fokozatú erősítót az OC 45 és az OC 140 tranzisztor alkotja. A harmadik fokozatban a lkalmazott OC 72 (OC 1072) impedanciailles?-tés miatt került beépítésre. Mint emitterkövető a fázis fordítása 0°. ily módon az erősítő fázismenetében változást nem okoz. A kicsatolókondenzátor l OOO p,F-os ét'tékét az indokolja, hogy ezzel az értékk el az a lsó határfrekvencián elkerülhetjük az amplitudó csökkenést. A pozitív visszacsatolás a Wien-hidon keresztül történik. A negatív visszacsatolás a 20°-on 5 k Q ellenállású .. T~' termisztoron keresztül hat. A termisztor mind a t á pfeszültség, mind a hőmérsékleti változások miatt előálló amplitudóváltozásokat kiegyenlíti. A táp57
9V
j_• €,8k
\Sk
'T TT~ )
oc 45
...--.-..
OC14 ln-p-n! l
•
tOk
820
,Jl1on f'tu li
I
~4.
ábrf!
feszültség 7 és 12 V között leh et . Ha ala csony torzítású kimenöjelet akarunk, a kkor ne m en j ünk 9 V a lá. Ha az OC 72-es tranzisztor helyett 150-200 mW d iszcip ációjú nagyfrekvenciás tranzisztort alk a lmazunk , akkor 100 kHz frekve ncia is elérhet ö. Ilven típusú pl. ASY26, S RT 108, stb. M indhá rom tra nzisztor munkapontja egyszerre állítható az OC 45 (OC 1045) báziskörében található 6,8 k.Q-os ellenállás vá ltoztatásá val. Az oszcillátor üzemi adatai:
Frekvencia taTtomány: F·r ekvenciasávok:
Táplálás:
15 Hz- 20 kHz-ig 15 Hz- 200 Hz-i_g 150 Hz- 2000 Hz-i~ 1,5 kHz20 kHz-ig 9- 12 V kb. 10 mA
Kimenőfeszültség:
l V e ti
Ter he lő e ll e n-állás:
Max. l kQ
változás a frekvencia függvényében 15 Hz-20 kHz. max 2°/0 a tápfeszülségtől függőcn: 9-12 V k özött max. 1°/o frekvenciaváltozás 9-12 V k özött 10 kHz-en kisebb 1°/o-nál.
Kimenőfeszültség
J. GRID-DIP OSZClLLATOR (GDO) A grid-dip oszcillátor az amatőrök egyik legnépszerűbb és legegyszerűbb mérőkészüléke. A jelentősége a korábbi időkben nagyobb volt, de még ma is nagy a fontossága rövidhullámú amatő rök, k észülékjavíták számára. A klasszikus grid-dip egyszerű felépítés mellett egy hangoló oszcillátort és e~y abszorpciós frekvenciamérőt egyesít magában. Rendszerint e~ycsöves kivitelben k észültek. F elépítésében hasonlít egy kéziműszerre, a rezgőkörök ki....---------------,~ ~ "
(!> V
2x0A 116()
25. ábra.
vétel nélkül dugaszolható, cserélhető formába n a dobozon kívülre kerülnek. A készülék jeleit hangolásnál az árnyékolatlan rezgőkö rével sugározza, frekvenciamérésnél elszivássaL abszorpció~ elve n működik. A grid-dip indikátora egy érzékeny mikroamper mérő, szerényebb k ivitelnél varázsszem szokott lenni. Az in dikátor egyrészt a r ezgés állapotot, m ásrészt frekvenciamérésnél az elszívás maximumát jelzi. A grid-dipbe hangfrekvenciás oszcillátor beépítése is szokásos a nagyfre kvenciás jel modulálására. · mely a hangolást, tájékozód ást n agyon megkönnyíti. A nagyfrek venciás t ranzisztorok megjelenésével l ehetőség nyílott a kisfogyasztású beépített telepes kisn1éretű grid-dip oszciliátorok építésére. Sajnos, a tran zisztoros sziRnál építésénél már tár59
gyalt kapacitásproblémák fennállnak, azaz m odulá ciónál kevert AM-FM jelet kapunk. A grid-dipek frekvenciatartománya n agyon széles 100 kHz-200-300 MHz-ig n1űködő típusok is léteznek. A 25. ábrán m egadott kapcsolásunk 4 lVIHz-90 MHz-ig működik 6 sávban ezek a következők : L 4- 7 IV1Hz II. 7-11 MHz III. 11-18 MHz IV. 18-31 1\tJHz V. 31- 52 MHz VI. 52-90 MHz Amint a megadot t frekvenciasávokból látható. a készülék részben rövidhullámú amatőröknek -:tlkaln1as. r észb en URH és tv-vevök javításához. k apl.solásához használható. A grid-dip 3 db tranzisztorral n1 űködi k. fő ü zen1módja a tnodulált és modulálatlan nagyfrekvenciás rezg~sek előá llítása . Ez a típus abszm·pciós frekvenciaroérésr e nem alkalmas. Az első tranzisztor n agyfrekvenciás oszcillútor k apcsolásban m ü k ödik. A tranzisztor határfrekvenciája 100 MHz. vagy ennél magasabb legyen. fl 403, OC 615 ~tb. tipusok alkalmasak. Hangoló forgónak nagylégrésű 2X50 pF-os RH forgót használjunk. Az oszcillátor 3 p ont kapcsolású . k apacitív feszültségosztássaL (Collpits k a pcsolás). A 0,1- es huzalból készült 200 menetes f0itótekercs a t ápfeszültség és modulátor fokozat nagyfrekvenciás levá lasztására szolgál. A trimmer kondenzátorral a magasabb frekven ciákon javítha tók az oszcillációs tulajdonsilgok. A rezgési á llapot indikálásához és az úgynevezett a k tív fr ekvenciaméréshez O. később) a nagyfrekvenciás jelet diódá kkal egyenirányítjuk, egyenáramú erösítővel (P 14) erősítjük és az l mA műszerrel indikáljuk. A 120 k Q -os potendóméter az indikátorrész érzék enységszabályzója. A k özépső fokozat az " m" jelz ésű k a pcsaló zárásával hangfrekvenciás oszcillátork é nt müködik. A Tr transzformátor 1-2 cm2 vasm agon k észül. " l " j elzésű tekercse 200 menet. a .. 2" j elzésű pedig 600 menet 0,1 zománchuzalból. A fokozat r elaxációs, blocking oszcillátor-szerű k a pcsolásban m üködik. A felharmonikus tartalom miatt a moduláció szebb h angú, mint tiszta szinusz j einél. A rnoduláció, bár az első pilla natra a kollektoron hatónak tűnik, mégis elsősorba n bázismoduláció (elektroncső nyelven gondolkodva nem anód, hane m rács moduláció). A tran zisztor árama ugyanis csak keveset változik a kollektor feszültségtöl, majdnem sem mit. De
mivel ide van kötve a nyitóellenállás is, a moduláciőval változni fog a tranzisztor nyitása, mely már hatásosan fog érvényesülni s létrejön a moduláció. A modulációs frekvencia 600-800 Hz körüli. A készülék 4,5 volt feszültségről n1űködik. Aramfelvétele moduláció nélkül 4 mA, modulációval 14 mA. A második és a harma dik fokozatban bármilyen típusú tranzisztor alkalmazható. A z indikátor műszer érzékenysége l mA legyen.
A tekercsek adatai a l. sáv 50 me Il. sáv 30 me
III. sáv 25 IV. sáv 14 v. sáv 7 VI. sáv 4
me me me me
0 0 0 0 0 0
következők:
0,1 0,1 0,3 0,5 0,6 1,2
C uL C uL CvL CuL CuL CuL
tekercsátmérő
l l mm
tekercsá tm érő l l mtn tekercsátmérő l l mm tekercsátmérő l l mm tekercsátmérő
ll
l11ffi
tekercsátm érő 14 mm
A készülék alkalmazásához megjegyezzük, hogy mivel abszorbciós frekvencimérésre nem alkalmas, aktív frekvencia n1érőként kell használni. Gyakorlatilag azt jelenti, hogy a grid-dipet csatoJásba hozzuk a mérendő frekvenciát Plőállító k észülékkel és folyamatosan h an goljuk . Frekvenciaegyezésnél az · indikátorműszer mutatója megugrik, idegen szóval "dip" .áll elő. (Innen a készülék neve is.) Nem rezgő rendszerek, pl. önálló rez~ökörök stb. önfrekvenciája a szokásos abszorbciós módszerrel mérhei:ő. Ekkor a rtlérendő rezgő kör ab szorbeálja a grid-dip oszcillátorjeleit, elszívás áll elő és az indikátor mutatój a visszaesik.
9. FREKVENCIAMERÖK A frekvenciamérőknek két típusa ismeretes. Az egyik az úgynevezett direkt leolvasású, a másik a k&zvetett rendszerű. A direkt leolvasásnál a frekvenciamérő műszere frekvenciában kalibrált és a mutató kitéréséről a frekvenda közvetlenül leolvasható. Az indirekt rendszernél a frekvenciamérőt maximumra-minimumra kel1 állítani, a műszer csak a szélső érték helyét jelzi. A frekvencia a beállító szervek helyzetéből olvasható le. Mindkét készülékre bemutatunk egy-egy k a pcsolást. m egjegyezve azt. hogy a direkt rendszerű frekv enciamérők többnyire hang- és ultrRhangfrekvenciákra k észülnek. n agyobb frekvenciákra pedig k izárólagosan az indirekt rendszerek alkalmasak. 61
;! S o
u .o
A 26. ábrá n 4 tranzisztor os d irekt rendszerű frek venciamérö o kapcsolása látható. P eriódikus je..... ,.... lek eset ében a frekvenciaérték et Q közvetlenül a mutatós műszerröl u o olva ssuk le. A frekvenciamér és 6 sávba n történik 0-30 kHz-ig a ~ következő b ontásban : 0- 100.... 300-1000-3000-10 000-30 OOO ,.... g Hz. A frekven ciasávok kapcsoláu sára K~ ka pes o ló szolgál. A b em eo n őfeszültség minimális ér ték e 200 mVeff· Ez a feszült ség már el egend ő ahhoz, hogy a 3 fokozatú :11-+~~...._.. r$2 erősítő túlvezérlésév el a mérendő u frekvencia n égyszögfeszültségként ~----~--~c=~ o álljon rendelkezésre. A bem en eten elhelyezett 2 dióda részben távoltartja az erősítőtől véletleo co nül rákapesolt nagy a mplitudójú
--
lll
62
Ez a tranzisztor kapcsoló ü zemben működik. a bázisán található dióda szintfogást végez~ O szintre r ögzíti a n égyszögjel pozitív csúcsát. A n egyedik tran zisztor ilyen üzemeltetésével a K 2 kapcsaló által k a pcsolt k onden zátorok p~riódikusan feltöltődnek és k isülnek. A töltő- és kisütőáramok egyenirányítás u tán átfolyna k az " M" j elzésű, 2,5 k .Q belső ellenállású, 100 p A-os műszeren. A műszer kitérése arán yos a töltések és kisütések gyakoriságával, azaz a mérendő frekven ciával is. A müszer hitelesítése és a skála felvétele h iteles frek venciák segítségével törté nhet. Az első sávba adjuk be a v égkitérésnek n1egfelelő frekvenciát és a műszert söntölő 20 k.Q potencióméterrel állítsuk be a pontos végkitérést. A közbee ső sk álapon tokat vegyük f el. A többi sávokban a sávmeghatározó kondenzátorok cserélgetésével, kiegészítésével b eállíthatjuk a müszert úgy, hogy ugyanaz a skála és a 3-szorosa használható legyen. Sajnos, fen náll az a hiba, hogy a k észül ék működése a tápfeszültségnek is a függvénye. A beépített telep feszültsege használat foly amán csökk en s vele együtt csökkennek a töltő és ki sütő áramok is, a műszer téves értéket fog mutatni. fokozatosan a pontos érték alá csúszik. Az ilyen h ib ák elk erülésére szolgál a IL kapcsaló állás: a hitelesítés. A m ár f rek venciára hitelesített műszert kapcsoljuk ebb e az állásba. Ekkor a tele pfeszültsé?-~ és az 50 k .Q - os potendóméter által m egszab ott áram átfolyik a műszeren és a söntpotencióméterén. Sza b ályozzuk be úgy az 50 k.Q - os. kívülről n em állíth ató potenciómétert, hogy a műszer végkitérést mutasson és r ögzítsük ebben a h elyzetb en. Haszn álat k özb en i d ő nként kapcsoljuk a hite~--------------------~~ 100n
~~+4~~~~~--~----~~ 4,5 \
500k
_r
OA 1100
2sA~ rr~u
2SA58
..
27. ábr a.
63
lesítő
állást is. Ha a mű szer nem mutat vé,gértéket, akkor a 20 k.Q frekvenciahitelesítésre használt potencióméterrel szabályozzuk be újra a végkitérést és a műszerünk pontosan fo~ mérni. A műszer összes alkatrészeinek adatait tartaln1azza a k apcsalási rajz, amelyről a kapcsolás megépítéséhez javasolt tra nzisztorok típusai is leolvashatók. A 27. ábrán nagyfrekvenciák mérésére alkalmas műszer kapcsolása látható indirekt mcgoldá.~han. A mű szer tnérési tartománya 30 kHz-16,5 MHz-ig terjed. A m é rési elv nagyon egyszerű. A n1érendő jelet egy rezgőkörre adjuk. A re zgőkör saját frekvenciája hitelesen leolvasható a h a ngolókondenzátor állásáról. A rezgőkört a beadott ismeretlen frekvenciá.;ú fe~zült sé.ggel hangolással rezon anciába hozzuk. Valamilyen m ódon 1ndikáliuk a rezonanciát és ekkor leolvashatjuk a hangolórendszer helyz etéb ől a mérendő jel pontos 1frekvenci&ját. A megadott kapcsolásunk is ezen az elven működik, kiegészítve n éhány se~édbe:-9ndezés sel. melyek a mérések reprodukálhatóságát biztosítják. Egyr észt a rezgőkört m indig azonos módon kell táplálni, mert külön ben nem lehet frekvenciáb en hitelesíteni. A csatolórendszEr kapadtása i va~y tnduktivitásai is b efolyásolná k a r ezonanciahelyet. Másrészt az indikátorrendszert lazan és terhelésmentesen kell a rezgőkörhöz illeszt eni, hogy éles r ezonanciacsúcsot k a pjunk. Mindkét feladat leválasztó erősítőkkel oldható meg. A kapcsolást tekintve az első tranzisztor leválasztó erősítő. földelt emitteres kapcsolásban. Tekintettel a magas frekvenciahatárra, 50-100 MHz h atárfrekvenciájú tra nzisztort k ell alkalmazni. A tranzisztor kollektorköréb en láthEtók a frekvenciameghatározó rezgőkörök. A tranzisztor belső ellenállás csillapító hatásának elkerülésére a kollektort a tekercsek rr1egc~apolására hangoljuk az indikátorral együtt. A leágazás minden tekercsn él e.g ységesen az 1/ 41/ 5 r észn él van. A t ekercsek az 500 pF-os forgókond enzátorral ké· peznek rezgőkört, egyenként elláthaták kiegyenlítő trimmer kondenzátorokkal is.
A tekercsek adatai: Frekvencia sáv: 30- 90 80- 240 230- 690 670-2000 1,9- 5.7 5,5- 16,4 64
kHz kHz kHz kHz MHz MHz
m.enetszám: 1340 500
175 60 20 7
huzal:
0 0
0,07 CuLS 0,1 CuLS litze 10 X 0.05 litze 20 X 0,05 litze 20 X 0,05 0 l CuL
A tekercsek nagy koercitív erejű 10 mm átmérőjű vasmaghoz való tekeresiesteken készülnek. A második tranzisztor emitterkövető kapcsolásban leválasztja a diódás egyenirányítókört. Az egyenirányított f eszültséget közvetlenül m éri. 0.5-1 mA végkitérésű alaptnűszerrel. A leválasztó fokozatha is na~yfrekvenciás tranzisztor használata szükséges. A tekercsek kapcsolására jó minőségű, 6 állású, 2 áramkörös, Yaxley-rend ~ zerű kapcsolót h asználjunk. A tekercsek elhelyezésénél ügyelni kell arra, hogy fémrészek stb. ne okozzanak káros csillapításokat A mű szer fogyasztása minimális, 2 mA nagyságrendű. 10. JELNYOMOZÖK A jeladók c. fejezetben említésre kerültek a ielkövetők, a jelnyomozák is. Ezek a z egyszerű indikátor jellegű müszerek is hibakeresésre alkalmasak. Az alkalmazási módszer ezeknél fordított. A hibás készülék bemenő k apcsaira generátorból me,gfelelő jelet adunk . A j elnyomozóval közvetlenül a bem enettől elindulva pontról pontra követjük a j elhaladást egészen a hibás fokozatig.
., o-------,1
220 ..
<s ~in ~~ _t
f _ ~-
OA1ll0
OC1070
oc 1070
28. ábra.
A 28. ábrán 2 tranzisztoros jelk övető k apcsolását látjuk. A készülék alapjában véve egy kétfokozatú tranzisztoros erősítő, érzékenysége a bemeneten szabályozható, indikátora e~y 1-2 k.Q belső ellen állású fejhallgató, mely modernebb v áltozatban fülbedugós is lehet. A k észülék ily módon hangfrekvenciás jelkövetéshez máris alkalmas. A . nagyfrekvenciás jelkövetést a b emeneten látható diódás demodulátor biztosítja. A nagyfrekvcociás és hangfrekvenciás üzemmódot egy egyszerű 2 állású ka pcsaló különb özteti m eg. Az erő sítő beállításáról c'5ak annyit, hogy a második tra n5 Tranzisztoros
65
oc 1071
()C,I)71
l9k
OC1071
39k
29. ábra.
zisztor kollektoráramát l mA-re kell szabályozni. A készülék kivitelére vonatkozólag ismét csak a ceruzaforma aiánlható vagy esetleg. gyufásdoboz méretű műszerdoboz, m elybe a teJep is beépíthető. A telep célszerűen gombakkumulátor. 3-4 db cellából összeállítva. A következő 29. ábrán egy (~ rzékenyebb jelnyomozó kapcsolása látható. Blokkfelépítése teljesen rnegegyezik az előzővel. de az erő sítője 3 fokozatú. K isebb kapcsalási eltérés található a nagyfrekvenciás-hangfrekvenciás átkapcsolásnál is. A 3 fokozatú erősítés megengedi az alacsonyabb, 1,5 voltos telepfeszültség használatát is. A jelnyomozó bemenő impedanciája. mellyel a viisRálandó pontot terheli, 40 k Q párhuzamosan 10 pF. Érzékenysége l kHz-en 10-20 pV, mely érték 100 MHz-ig leromlik 4-5 mV-ra. A készülék formájára, táplálására érvényesek az előző k észüléknél mondottak. Itt is 0,8-1 mA-ra kell beállítani :1 III. tranzisztort. Megjegyezzük. hogy jelnyomozókból készülnek nagyobb, hangszórós indikálású típusok is. Ezel~ tranzisztoros kivitelben még mindig zsebben hordozhatóra építhetők. Ekkor a jelnyon1ozóhoz tapogató mérőfej et kell készíteni ~ melybe be kell építeni a diódás demodulátort és az üzen1mód átkapcsolót is.
ll. 0-INDIKATOR MÉRŰHÍDHOZ Váltóáramú mérőhidak jó kiegyenlítéséhez. a mérési pontosság fokozásához az indikátor érzékenységét kell növelni. Erre a célra nagyon alkalmasak a tranzisztoros erősítők. Kis méretek mellett stabilan nagy erősítés érhető el jó jel/ zaj viszonyok mellett és az erősítő alkalmas felépítésben a bemenő oldalról erősen túlterhelhető a mérőműszer k árosod ása nélkül. A 30. ábrán megadott 4 66
P 13 B
P13B
P14
P14
::o. ábra. tranzisztoros, 4 fokozatú erősítő ilyen tulajdonságokkal épült, mér őhidak h oz O indikátornak. Az erősítő bemenetén l :1 ~:tételű földfügge tlenséget biztosító transzformátor található a durva érzékenységszabályzóval. Az erő sítés fi nomszabályozására az első tranzisztor kollektorkörében l evő 10 k.Q-os p otendóméter szolgál. Az emitter köri l k.Q - os potendóméter az érzékenység, a maximális erősítés e,gyszeri behitelesjtésére szolgál. A négyfokozatú erő sítő semmi különlegeset nem tartalmaz, H a eltérés állna elő, a 4. tranzisztor áramát 0.5 m A-re kell beállítan i. A TrJ t ra n szformátor mágneses árnyékolást igényel, szórt mágneses térb e n em szerelhető. A ttétele l :1, kivitelezhető 1-2 cm~ keresztmetszetű vasn1agon pl. 2 X 2000 menettel 0,1- es h uzalbóL A T r 2 kimenőtranszformátor áttftel 5 : l l -hez. 800 Hz-l kHz fr ekvenciához alk almazható egy tranzisztoros fázisfordító trafó is. Alacsonya bb f rekven ciákh oz h ázilag kell elkészíteni M42-es vasmagon 2 cm 2 vask eresztmetszeten . Primer 4000 me 0,12, szekunder 2 X 800 m e 0,15-0,2 huzalbóL A műszer 200 pA érzékenységű legyen. Az indik átor erősítő maximális érzékenysége a mintakészüléknél a végk itérésre v on atkoztatva 20 p V. A hitelesítést is erre az értékre kell elvégezni az l k Q -os potencióméterre] a l O k Q -os felcsava r t h elyzetéb en . A du rva érzék enységszabályzó egyes lépései 20 dB csillapításúak. A 7 állású kapcsaló állásai a következők: 20 pV- 200p V-2 m V-20 m V-200 mV-2 V- 20 V végkitérés. Ilyen n agy érzék enységű erősítőt gondosan árnyékoini k ell. Figyelembe v év e a fellépő zajokat, alkalmazásával egy váltóáramú mérő híd 5 p V -nál jobban ki egyenlíthető.
+
67
o
1~
P 13A t- 13 B p 14
F'
1~
~8
SFT
)()7
sn
t08
Q-sz;,~,.,
M
E-
Sz in}etzes
oc 70
~S10nj~zis
oc 1070
oc 1071
0( 44 Q(
4~
oc
'()44
oc 1045
f
OC170
oc 1?1
0-
oc
74 1074 140
[
Szón,elzes
ASY
l(
wszón,.,~.
2SA 15
2SA5a
ffiE
rr 65
Hál
oc
E
B
B
Q E
l(
o
1016
o
Szón,.llis
"'
)
o
IC
E
31. ábra.
68
~ l
"
B
E
l(
26
l<
B
1\
8
m - SZOOI
~~
E B 2~12
íT 4()1 1f 402 i 403
M
B
E
oc oc
"'
~SZ~I~Z<S
OC 6 t5 OC 602 OC 603
l<
B
-.t:
oc 169
B
0( 614
OC n oc 72
OC 107Z
E
8
Irodalomjegyzék A múszerek tervezéséhez és a füzet megírásához felhasznált folyó· iratok és könyvek jegyzéke: Folyóiratok:
Rádiótechnika Funkschau Radio und Fernsehen &dio Mentor Amaterske radió Radio (Szu) Könyvek:
H. G. 1\tlende: Leitfaden der Transistortechnik R. Shea: Transistortechnik H. Rothfuss: Transistor - Messpraxis H. Richter: Messpraxis H . Richter: Schaltungsbuch der Transistortechnik S. Schwartz: Selected Semiconductor Circuits Handbook TcpemyK: Cnpasot~HHK pali.HOJIJ06HTeJIH
69
egyszerű,
A tranzisztorral múködó múszerek építése nálatuk kényelmes!
hasz-
A
RÁDIÓTE.CHNIKA c. havonta megjelen ő szaklap rendszeresen közöl tranzisztoros műszerleírásokat A lapban m egjelent építési l eírások közül az alábbia k
ta nulmányozását javasoljuk: Alacsonyfrekvenciás tranzisztoros millivoltmérő Tranzisztoros amatőr szignálgenerátor -
1960/11/344 1961/ 4/98
Fázistolós RC oszcillátor tranziszt.o rral Tranzisztoros univenális műszer (Transunivohm) Tranzisztoros tv csíkgenerátor Tranzisztoros RC hanggenerátor
196/ 4/124 1961/ 5/134 1961/9/293 1961/12/357
Tranzisztoros amatőr induktivitásmérö Egyszerű tranzisztorvizsgáló mű szer mérésre és tranzisztor bekötés vizsgálatára -
TranzisztQros m V mérö
-
-
1961/12.'360
1963i 3/17 /4/ 158 1963/5/B-IV
* A lap egyes régebbi példá nyszámai szerezhetők
az alábbi címen
be:
RAKúCZI LAPKIADó Budapest, V., Engels tér 14. (Porta)
A
JtuúJamaWt /ü:uiei sorozatban eddig megjelent tranzisztoros nyaink:
témájú
13-14. szám. Házman István-Hrabál László: EZER TRANZISZTOR ~S DIÚDA ADATA
kiadvá-
(6,-+ 7,20)
23. szám. G onda Gábor: STABILIZATOROK ELEKTRONCSOVEL ÉS TRANZISZ~~~
~~
26. szám. HúSZ TRANZISZTOROS KAPCSOLAS
(3,60)
27. szám. H ázman I stván-Kovács Ferenc: TRANZISZTOROS RÁDJÚT ÉPÍTÜNK
(4,80)
32. szám. Rózsa Sándor: TRANZISZTOROS PERVEVOK ÉPÍTÉSE
('l ,20)
SZU-
39---40. szám. Törő Lajosné-Urbán János: TRANZISZTORTECHNIKAI TANFOLYAM (Hazai gyá rtmányú félvezetők részletes adatai) (6,-+ 7,20) 41. szá m: GYAKORLATI TRANZISZTOROS KAPCSOLASOK 43. szám.
(3,60)
K ovács Ferenc: TRANZISZTOROS SZUPERT ÉPÍTÜNK
(3,-)
54. szám. Kárpáti Z oltán-Nagy Jenő: GYARl TRANZISZTOROS KÉSZÜLÉKEK ADATAI
(7,-)
56. szám. Kárpáti Zoltán: TRANZISZTOROS -SZÜLÉKEK JAVITÁSA
KÉ-
61. s.z ám. K~vács Ádá m: TRANZISZTOROS SZER TV HANGOLÁSHOZ
Mű-
(5,60) (4,20)
A füzetek egyes régebbi p éldányszámai beszerezhetők az EZERIVIESTER b olt okban .
TARTALOMJEGYZÉK
I. MEGÉPÍTETT TRANZISZTOROS MŰSZEREK 1. Hangoló oszcillátor
2. Hangfrekvenciás RC oszcillátorok
-
-
-
-
a) Oszcillátor 3 frekvenciára b) Wien-hidas oszcillátor (20 Hz-2 MHz) 3. Széles sávú mV-mérö 20 Hz-2 MHz-ig 4. Tranzisztoros kisfeszültségű stabilizátor
4
15 18
21 31
Il. VALOGATOTT TRANZISZTOROS MŰSZERKAPCSOLASOK 1. Egyszerű tranzisztorvizsgáló
2. Kombinált dióda- és tranzisztorvizsgáló 3. Univerzális kéziműszer franzisztoros erősítővel 4. Tranzisztoros m V -mérő J. Jeladók hibakereséshez 6. Tranzisztoros négyszöggenerátor 7. Hangfrekvenciás RC oszcillátorok 8. Grid-dip-méter 9. Frekvenciamérők 10. Jelnyomozók ll. O-indikátor mérőhida1c hoz
-
Irodalomjegyzék
-
36 39
46 50 52 54
55 59 61 65
66
Ara: 6,30 Ft
l MAGYAR HONVÉDELMI SPORTSZÖYETS~G
A SOROZAT EDDIG A1EGJI!.LENT SZÁMAI: ~ o.
sz. Mit hol találok? (6,60) 51. sz. GYURKOVICS : Televíziós készülékek javítása (VIII.) (602--603) (6,00)
E2. sz. RADVANYI: Magnetofonkészülékek korszerűsítése (4,20) 53. sz. NANASI : Tv-készülékek javítása (IX.) (AT 611) (4,90) 54. sz. K ARPATI-NAGY : Gyári tranzisztoros készülékek adatai (7,-) 55. sz. GONDA: Amatőr mérések (I.) (6,30)
56. sz. KARPATI: Tranzisztoros készülékek javítása (5,60) 57. sz. F ARAGú- BlRú-öRDöG : A rövidhullámú amatőr ismeretei (I.) (6, 30)
58. sz. FARAGO-BtRO- öRDöG: A rövidhullámú
amatőr
ismeretei
(Il.) (5,60)
59. sz. RúZSA- VERESZKY :
Amatőr
elektronikus müszerek építése
(9,10)
60. s z. DR. FLORIAN: Mit kell tudni a rádióhullámok
terjedéséről
(8,40)
61. sz. KOVACS : Tranzisztoros műszer tv hangoláshoz (4,20) 62. sz. TIBORC: Am:t a rádióalkatrészekről tudni kell (Ill.) (Nagyfrekvenciás tekercsek) (7,-) 63. sz. ZILLICH: Hangfrekvenciás transzformátorok és kime nők 64. sz. KARPAT! : Magnetofon készülékek javítása (TERTA) 65. sz. G ONDÁ: Amatör mérések (II.) (4,90) 66. sz. GYÖR GY : Mechanikai alkatré3zek és szerelvények (5,~0) 67. sz. LENGYEL : A kis rádiós rókavadász (4·,20) 63. sz. G YURKOVICS: Atalakítások a tv készülékben 69. sz. HAZMAN-MARKUS: Tranzisztoros Hi-Fi erősítót él"litünk (5,60) 70. sz. ZILLICH: Amit a rádióalkatrészekről tudni kell (VI.) (Hálózati tran~zformátorok) 71. sz. FÜVESI: Számítsuk ki! (4,20) 72. sz. ROZSA: Tranzisztoros rnfiszerek épitése (6,30)
EL6K ÉSZ 0 LETBEN: A rádióamatör mfihetye, felszerelése és szerszáma A füzetsorozat s zámai beszerezhetők s KISZ rádióamatör és ezermester boltjalban és a könyvesboltokban, vagy p ostán megrendelhetők az amatőrbolt eimén: Budapest. VI., Lenin körút 92.
