J2458型教学示波器 |
J2458型教学示波器，是根据教育部《JY3－78》号技术标准的规定和要求而设计的。主要供中等学校物理教学中进行演示实验使用。其标准定型样机的外型，如图44－1所示。 J2458型教学示波器技术指标（垂直系统频率响应） 垂直系统频率响应： 直流DC～2MHz≤3dB 交流10Hz～2MHz≤3dB 灵敏度：≤20mVPP／格 输入阻容：1MΩ／40pPF 衰减倍率：1、10、100、1000 四档±10％ 输入耐压：400V（DC＋ACpp） J2458型教学示波器技术指标（扫描频率） 扫描频率10Hz──100KHz 分四档 10Hz～100Hz 100Hz～1KHz 1KHz～10KHz 10KHz～100KHz 同步：内正同步 内负同步 J2458型教学示波器技术指标（水平系统和校准信号波形） 水平系统 频率响应：DC～500KH2≤3dB 灵敏度：≤64mVpp／格 输入阻容：1MΩ／60PF 其他工作环境： 温度－10℃～＋40℃ 相对湿度≤80％（40℃） 使用电源：220V±10％、50Hz。 消耗功率：约50VA 工作时间：连续8小时 机箱尺寸：200×320×420（mm）3 重量：约10Kg J2458型教学示波器工作原理
教学示波器的原理方框图如图44－2所示。按大方框可以分三部分：第一为主机部分，包括示波管、示波管控制电路、电源、消隐电路、校准信号发生器等。第二为垂直部分，主要由输入耦合电路、衰减器、垂直放大器组成。第三为水平部分，包括扫描发生器、水平放大器。 J2458型教学示波器结构（示波管）
J2458型教学示波器采用13SJ38J型示波管。图44－4为该示波管内部结构示意图。这种示波管除荧光屏直径较大外，还多了一个第四阳极，又称后加速阳极。设置第四阳极是为了提高示波管显示的辉度，同时又不降低示波管的偏转灵敏度。大家知道电子射线速度越高，能量越大，轰击荧光屏后产生光迹的辉度越亮。但偏转板灵敏度却与通过的电子射线速度之平方成反比。为了解决这一矛盾，将进入偏转板之前的电子射线速度不得加速太高，在出偏转板后再用第四阳极加速，称为后加速。第四阳极是在示波管内壁锥体上涂一层导电石墨层形成，一直延伸到荧光屏附近。导电石墨层和示波管外金属脐孔相连接，以接入第四阳极电压。第四阳极加的电压比第三阳极高一倍。第一、三阳极联在一起，电压为1500伏，第二阳极电压为300～515伏，第四阳极电压为3000伏，控制栅极截止电压为－35～70伏。垂直偏转板灵敏度为10．6伏／厘米～14．2伏／厘米，水平偏转板灵敏度为15．8伏／厘米～21．3伏／厘米。 J2458型教学示波器结构（垂直放大器）
根据J2458型教学示波器垂直系统灵敏度指标及示波管垂直偏转板的灵敏度，可以标出垂直放大器的放大量应大于424～568倍，比J2459型学生示波器的要求高得多。 垂直放大器采用二级差动放大器。第一级由双三极管组成，第二级由两只束射四极管组成。下面按电原理图来说明。 被测信号从Y输入CZ1及地CZ2接线柱输入，经耦合开关K1、衰减开关K2，输送到第一级差动放大器Gla栅极，Glb起阴极耦合倒相放大作用。这级电路与J2459型学生示波器中电路不同有三点：一是差动放大器阴极接到－40伏电压，阴极电阻取得较大，增加了差动放大器的稳定性，同时改善了放大器的线性。二是将Y增益调节放在这一级，W2是Y增益调节电位器，这样在调节Y增益时不影响垂直位移，避免了学生示波器在Y增益调小时，垂直位移变窄的毛病。三是采用电感L1、L2进行串联补偿，以提高放大器的高频响应。W3是直流平衡电位器，用来调节Gla、Glb两个阴极直流电位，使取得一致。第二级差动放大器采用两只束射四极管6J5组成。这样可以大大提高这级差动放大器的放大量，以满足垂直系统灵敏度的要求。这两只电子管要求特性一致。输出端用电感L3a、b、L4a、b进行串并联补偿。电位器W12及电容C48是补偿方波信号前沿的。R21为负反馈电阻，改变该电阻值，可以控制放大器的放大量，使垂直系统灵敏度达到≤20mVpp／格的要求。R25、C10、R26、C11将被测信号耦合到同步极性开关K3，供同步极性选择，再送到扫描发生器。 J2458型教学示波器结构（消隐电路） 扫描发生器在回扫时，示波管荧光屏上光点很快地从水平方向右边返回原起始点。回扫时间虽然比扫描时间短得多，但荧光屏上也会出现回扫线。回扫线叠加在被测波形上，影响对被测波形的观察。特别在观察较高频率信号，当回扫期和被测信号周期可以相比拟时，回扫线在垂直方向也产生上下移动，对被测波形干扰更大。最好的办法是让示波管在回扫时电子枪不发射电子，回扫线就不会显示出来。示波器中起这个作用的电路，叫消隐电路。 J2458型教学示波器的消除电路由电子管G6、二极管BG19及阻容元件组成。在扫描信号回扫期间，扫描发生器G5a阳极产生负脉冲信号，取此负脉冲经G6管放大倒相后，获得幅度约50伏的正脉冲，经高压电容C21耦合到示波管阴极。阴极得到正脉冲时，其电位比控制栅高50伏，相当控制栅极比阴极负50伏，此时阴极发射的电子不能通过控制栅极，电子枪不发射电子束，荧光屏就没有光迹显示。在回扫期间，50伏正脉冲消失，阴极发射的电子正常地通过控制栅极，电子枪发射出电子束，于是荧光屏显示出光迹。这就是消隐电路的工作原理。 扫描发生器G5a阳极除负脉冲外，还有从G56栅极过来的同步信号。为了防止G6管放大同步信号而对示波管光迹产生调辉作用，采用了BG19二极管隔离同步信号。因为同步信号幅度一般小于0．5伏，被二极管阻隔。负脉冲信号幅度约为15伏，通过二极管加到放大器进行放大。 J2458型教学示波器结构（水平放大器） J2458型教学示波器水平系统频率响应要求从直流开始，因此水平放大器采用两极直流耦合差动放大器。放大器的总放大量约为280倍，以保证水平放大能灵敏度优于64mVPP／格。 双三极管G7组成第一级差动放大器，这级和垂直放大器第一级电路完全相同，但元件参数有些差别。W9为水平位移电位器，W8是X增益调节电位器。采用这种调增益的方法在调整时对放大器频率响应影响较小，但不能象J2459型学生示波器那样将X增益完全关闭。双三极管G8组成第二级差动放大器。由于要求输出电压幅度较大，其电源采用＋350伏。小电容C27、C28起高频补偿作用。以保证水平放大器频率响应达到指标要求。经水平放大器放大后的信号，反相接到示波管水平偏转板。这是为了将扫描发生器产生的随时间减小的锯齿波倒转过来，使扫描线符合从左到右扫的要求。 J2458型教学示波器结构（面板）
面板上装有示波管荧光屏及全部控制旋钮，是示波器的测试操作部分。J2458型教学示波器面板布局可以参看图44－1。最上面部分为示波管荧光屏，荧光屏外罩有座标片及聚光圈。因为示波管荧光屏面积较大，占了面板一半的位置。荧光屏下面一排控制旋钮为辉度“¤”、聚焦“⊙”、辅助聚焦“○”三个控制旋钮及指示灯、电源开关。这些和示波管荧光屏一起组成图44－2方框图中主机部分。垂直部分和水平部分控制旋钮在面板下面两个蓝线柜内，分别用字母Y、X标出。这样布局比较清楚、合理、美观。垂直部分有垂直位移“”、Y增益两个控制旋钮，一个平衡调节孔，因平衡不需要经常调节，采用起子孔调节形式。Y轴衰减开关用一只大旋钮调节，分“1”、“10”、“100”、“1000”“校准100mV”五档。输入耦合开关是一拨动开关，分“DC”、“AC”两个位置。Y输入和地是两个接线柱。水平部分有水平位移“
衰减开关用的是特制五位四刀中型瓷质开关。其中有一空刀。图44－6为衰减开关接线图。元件直接焊在开关片和接地片上，省略了联线导线，衰减器性能也得到了很大改善。扫描开关采用五位三刀中型瓷质开关，接线完全和J2459型学生示波器中相同。 J2458型教学示波器结构（电源部分）
示波器直流电源电压有正300伏、正350伏、负40伏及正负1300伏高压。220伏50赫电源通过CZ5插座，经过K5开关、BX1和保险丝接到变压器B1初级。次级7、8、9输出二组40伏交流电压，经全波整流，π形阻容滤波后得到－40伏直流电压，供给垂直与水平放大器第一级差动放大器阴极及校准信号电路部分。次级6、8、10输出二组300伏交流电压，经全波整流，分两个π形阻容滤波后，得到正300伏和正350伏电压。正300伏电压供给电路各部分阳极，负载较重。正350伏电压专供水平放大器第二级差动放大器阳极，负载较轻。次级5、8输出340伏交流电压，经过正向三倍压整流后得到正1300伏高压。供给示波管第四阳极；经过负向三倍压整流后得到负1300伏高压，供给示波管阴极反控制栅极。次级3、4输出6．3伏电压专供示波管灯丝。次级11、13输出6．3伏供给电路部分七只电子管灯丝及指示灯。这个绕组中心抽头12处接进约45伏直流电压，以减小因灯丝引起的交流干扰。此电压从正300伏电压经R82、R83电阻分压取得。
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