Vertikalni ojačevalnik ojačuje tudi istosmerno napetost. To pomeni da obstoja od vhoda ojačevalnika pa do odklonskih plošč galvanska povezava. Prednost takega vezja je da lahko brez zaobljenja stranic opazujemo tudi pravokotne signale. Opazujemo lahko tudi izmenične signale superponirane na enosmerni napetosti in to na vhodu preko kondenzatorja (glej shemo vhodnega delinika napetosti).
Vhodni stopenjski delilnik napetosti Y ojačevalnika
ima šest položajev v odnosih 1 : 3 : 10 (označeno na shemi). Z ozirom na visoko
frekvenco, ki jo želimo meriti, moramo uporabiti merilno sondo (v tem primeru 1 : 100)
Razlog zato je relativno visoka kapacitivost koaksialnega voda (100 - 150 pF po metru).
Če k temu dodamo še vhodno kapacitivnost osciloskopa 25 pF je to vse skupaj najmanj 125
pF. Tolikšna kapacitivnost bo pravokotni signal nekoliko sto kHz izobličila (zaobljeno
čelo impulsa).
Zaradi zgoraj navedenih vzrokov je uporabljen vhodni FE tranzistor v
vezavi s skupnim drainom. Takšen spoj ima malo vhodno kapaciteto. Namreč poznano je da
je vhodna kapacitivnost, poleg parazitne kapacitivnost odvisna od ojačanja tranzistorja
(t. i. Milerjev efekt) po formuli: Cvh
= Cvt + (1 + A) Cvt
, kjer je: Cvh
- vhodna kapacitivnost ojačevalnika, Cvt
- vhodna kapacitivnost tranzistorja, A - ojačanje
tranzistorja.
Prva stopnja ojačevalnika (FE tranzistor BF245) T1 omogoča veliko
vhodno impedanco 1 Mohm in obenem ščiti vhodno elektroniko pred eventualno preveliko
napetostjo (diodi D1 in D2). Na začetku ojačevalne verige se simetrira (v emiterskeih
vezjih T2 in T3) vhodni asimetrični signal. Cilj tega je da se doseže manjše
izobličenje v področju odklonske stopnje. Tranzistorja T4 in T5 prilagodita impendance
na izhodnjo stopnjo ojačevalnika. Največje ojačanje dajeta izhodna tranzistorja T6 in
T7, ki sta v diferencialnem spoju. Vse skupaj je povezano z negativno povratno vezavo (na
emiterju), kar omogoča enakomerno ojačanje v relativno širokem frekvenčnem spektru.
Odklonska občutljivost vertikalnega ojačevalnika je 15 mV/cm.
Občutljivost katodne cevi DG7-132 je po tovarniških podatkih 21 V / cm pri pospeševalni
napetosti 500 V. Iz tega sledi da je potrebno ojačanje:
A = 21 / 0,15 = 1400 ali A = 20.log 1400 = 63 dB
Ker imamo verigo diferencialnih ojačevalnikov, imamo ojačanje A = 2 x 700. Ojačanje 700 morata omogočiti tranzistorja T6 in T2, kakor tudi T7 in T3. Ojačanje (A) posamičnih stopenj teh trenzistorjev je odvisno od razmerja vrednosti upora v kolektorju (Rc) in vrednosti preostalih uporov v emitorju (Re) :
A = Rc / (re + Re)
re je podan kot 26 mV / Ie (mA),
kjer je Ie tok emiterja.
Da bi določili vrednost preostale upornosti v emitorju Re moramo
vezavo uporov v "trikotu" v emitorju tranzistorja pretvoriti v
"zvezdo", kar je prikazano na spodnji sliki.
Torej izračunajmo preostali upor Re v emitorju.
Re = 560 * 390 / (560 +
560 + 390) 145 Ohm
re = 26 mV / 6,5 mA 04 Ohm; Rc = R16 = 10 kOhm
Ie = 6,5 mA
Ojačanje (A1) tranzistorja T6 oziroma T7 je:
A1 = 10000 / (4 + 145) = 67
Ojačanje (A) izhodnega diferencialnega ojačevalnika je: 2 * 67.
Na podoben način lahko izračunamo ojačanje (A2) diferencialne stopnje z tranzistoroma T2 in T3.
Re = 5600 * 195 / (5600 +
5600 + 195) = 96 Ohm
re = 26 mV / 3 mA = 9 Ohm;
Ie = 3 mA
Ojačanje tranzistorja T2 oziroma T3 je:
A2 =2200 / (9 + 96) = 21
Ker pa pride v tej stopnji do obračanje faze, lahko računamo samo z 50% ojačanja od izračunane vrednosti. Potem je ojačanje diferencialnega ojačevalnika z T2 in T3: A2 = 10,5.
Skupno ojačanje je torej približno:
2 * A0 = 2 * A1 * A2 = 2 * 67 * 10,5 = 2 * 703,5 = cca 2 * 700
S to analizo (z malo zaokroževanja v izračunu) smo
pokazali na elemente ki vplivajo na ojačanje vertikalnega ojačevalnika.
Povedati je tudi potrebno da kompenzacijski elementi: upor R22,
kondenzatorja C3 in C4 v emitotskem krogu tranzistorjev T6 in T7 izboljšujejo frekvenčno
karakteristiko vertikalnega ojačevalnika. Istemu namenu služi tudi kondenzator C2 v
emiterskem krogu T2 in T3 (glej celotno shemo osciloskopa). Ojačanje vertikalnega
ojačevalnika lahko reguliramo s potenciometrom P1.
