|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Затримана розгортка в осцилографі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка Автор статті продовжує порушену ним раніше тему підвищення точності осцилографічних вимірів. Рекомендований їм нескладний пристрій дозволяє покращити саморобний або простий промисловий осцилограф до рівня, який забезпечують лише осцилографи з пристроєм затримки сигналу або цифровою розгорткою. У каналі вертикального відхилення осцилографа проводиться тимчасова затримка досліджуваного сигналу, необхідна спостереження його початкової ділянки. Це зазвичай досягається лінією затримки (ЛЗ). У радіоаматора, який вирішив ввести затримку в свій осцилограф, можуть виникнути труднощі: практично дуже складно самостійно розрахувати і виготовити ЛЗ, що має необхідні параметри. Можна було б скористатися ЛЗ промислового виробництва, але у продажу, як правило, немає відповідних широкосмугового осцилографа. Зокрема, ЛЗ із зосередженими параметрами за її значному розмаїтті все-таки непридатні до роботи у широкій смузі: вони мають тривалість фронту імпульсу на виході [1]. ЛЗ із розподіленими параметрами, виготовлені із спеціальних кабелів затримки, мають кращі параметри [2], проте вони надто громіздкі. Так, у ЛЗ широкосмугового осцилографа С1-79 габарити 160x180x30 мм і маса 600 г, що зазвичай забагато для малогабаритного аматорського осцилографа. До того ж виготовити та налаштувати таку ЛЗ теж досить складно. Щоправда, для промислових моделей осцилографів методами мікроелектроніки [1, 3] виготовляють сучасні високоякісні малогабаритні ЛЗ, але у магазинах придбати їх неможливо. І все-таки становище не таке вже й безнадійне. Для сигналів, що періодично повторюються, використовуваних радіоаматорами при вимірюванні параметрів, за допомогою затриманої розгортки проблема цілком вирішувана і без ЛЗ. Припустимо, для простоти, що досліджується послідовність імпульсів. Можна затримати імпульс, що не досліджується, а час запуску цим імпульсом генератора розгортки. Момент запуску вибирається таким чином, щоб початок наступного імпульсу припадав на ділянку розгортки, видиму на екрані. При зміні тривалості затримки запуску створюється можливість переміщати зображення сигналу, що вивчається, по екрану осцилографа і докладно розглядати будь-яку його деталь. А оскільки тривалість імпульсів напруги, що лінійно змінюється (ЛІН) теж можна змінювати, то цю деталь досліджують як би під мікроскопом зі збільшенням, тобто з великою розтяжкою за часом. Такої можливості не забезпечить жодна ЛЗ. Звичайно, це не означає, що в осцилографі із затриманою розгорткою вона не потрібна. Краще все ж таки її встановити. Це дозволить розширити можливості осцилографа. Бажано тільки, щоб лінію затримки можна було відключати, коли в ній немає потреби, оскільки будь-яка ЛЗ вносить спотворення. Пристрій затриманої розгортки містить два одновібратори, тривалість імпульсів яких можна змінювати незалежно один від одного, RS-тригер, тригер Шмітта (ТШ) та формувач ЛІН. Принципова схема генератора розгортки щодо проста (рис. 1). За відсутності імпульсів синхронізації генератор працює в авто коливальному режимі. Після включення напруги живлення на виході 6 RS-тригера DD1.1, DD1.2, отже, і вході А одновибратора DD2.1 (ОВ1) встановлюється рівень балка. 1 на виході Q - лог 0. На виході Q одновібратора DD2.2 (ОВ2) також діє рівень балка. 0. Отже, діоди VD2, VD3 і ключовий транзистор VT2 закриті, при цьому відбувається зарядка конденсатора С струмом, поточним через резистор R, тобто починається формування ЛІН. Коли напруга в точці з'єднання резисторів R12 і R13 досягає рівня спрацьовування ТШ DD1.3, DD1.4 він перемикається і на його виведенні 11 з'являється лог. 1, яка передається на вхід DD2.2. ОВ спрацьовує, на його виході Q з'являється 1, відкриваються діод VD2 і транзистор VT2, конденсатор С розряджається і формування ЛІН припиняється. ТШ повертається у вихідний стан. Після закінчення імпульсу ОВ2, тривалість якого tі = 0.45C7R8, транзистор VT2 закривається і починається формування нового імпульсу ЛІН. Перепад рівня від 1 до 0 на виході 8 DD1.3, що надходить на вхід 5 RS-тригера, не може змінити його стан і зірвати процес коливання, так як на вході 4 з моменту включення живлення встановився рівень балка. 0.
З приходом імпульсу синхронізації, оскільки момент його приходу є випадковим, можливі дві ситуації. Припустимо, що імпульс синхронізації прийшов під час формування ЛІН. Він інвертується і посилюється транзистором VT1 і надходить на вхід 2 RS-тригера, який перемикається, і на виведенні 6 і на вході A DD2.1 рівень напруги падає від лог. 1 до 0. На виході Q DD2.1 встановлюється напруга одиничного рівня. Ця напруга через діод VD3 відкриває транзистор VT2 та припиняє формування імпульсу ЛІН. Приходять пізніше синхроімпульси не змінюють стан активних елементів схеми, оскільки вони приходять на той самий вхід 2 RS-тригера. Починається відлік часу затримки запуску формування ЛІН. Час затримки дорівнює тривалості імпульсу на виході Q DD2.1, яка визначається постійною часу (R6+R7)C, де С - С4 - С6. Стан ОВ2 не впливає ланцюг бази транзистора VT2 і навантажує вихід 0В1, оскільки відділений від них закритим діодом VD2. Після закінчення імпульсу затримки транзистор VT2 закривається і починається формування ЛІН. Коли воно закінчується, ТШ спрацьовує, імпульс його виведення 8 надходить на вхід 5 RS-тригера і повертає його в початковий стан. Генератор готовий до прийому нового імпульсу синхронізації. Епюри напруги в точках схеми для цього випадку показані на рис. 2. Усі напруги, крім Uсинхр, відповідають рівням ТТЛ.
У тому випадку, коли синхроімпульс приходить на вхід генератора в момент паузи між імпульсами ЛІН, ОВ1 знаходиться у процесі формування імпульсу з рівнем балка. 1 на виході Q. Імпульс з виведення 6 RS тригера здійснює повторний запуск ОВ1. Наступні синхроімпульси не можуть повторно запустити ОВ1, тому що його вхід заблокований RS-тригером, що спрацював на перший синхроімпульс. Імпульс із інверсного виходу DD2.1 припиняє дію на виході Q DD2.2 імпульсу, який через діод VD2 утримував у відкритому стані транзистор VT2. Але транзистор не закривається, оскільки дещо раніше через діод VD3 на нього прийшов імпульс із виходу Q DD2.1. Цим імпульсом діод VD2 закривається. Таким чином, діоди VD2 та VD3 усувають вплив одновібраторів один на одного. Транзистор VT2 продовжує залишатися відкритим, але з цього моменту йде відлік часу затримки запуску формувача ЛІН, який визначається тривалістю імпульсу на виході ОВ1 після повторного запуску. Далі все відбувається, як у першому випадку. Робота формувача ЛІН тут не розглядається. Діапазон затримок розгортки розбитий на три піддіапазони. При повторенні радіоаматори можуть обирати їх за власним бажанням. На рис. 3 наведено криві залежності часу затримки від кута повороту двигуна резистора R6 для значень ємності конденсаторів С4 - С6, вказаних на малюнку. Конденсатор C3 є сумою ємностей мікросхеми і монтажу. У цьому положенні SA1 і нижньому положенні двигуна резистора R6 генератор працює фактично без затримки, так як тривалість імпульсу ОВ1 не перевищує кількох сотих мікросекунди. Якщо цієї ємності замало, можна додати зовнішній конденсатор 5...10 пФ.
На рис. 1 перемикач піддіапазонів тривалості розгортки SA2 не показаний. Він виконується аналогічно перемикачу часу розгортки, зображеному в [4, рис. 2]. Там же наведено основні параметри генератора та інші дані, необхідні повторення пристрою. Елементи схеми генератора розміщені на друкованій платі з роз'ємом MPH-14-1 Перемикачі SA1 та SA2 винесені за межі плати. Вони виготовлені із застосуванням герконів. Детальний опис принципів дії та влаштування таких перемикачів наведено в [5]. Про типи та номінали резисторів та конденсаторів з допустимими відхиленнями розказано в [4]. Змінний резистор R6 - СПЗ-9г з функціональною характеристикою типу В. Транзистори КТ316Б замінні на КТ316А або на будь-які інші НВЧ транзистори з часом розсмоктування не більше 4 не. Транзистор КТ326Б допустимо замінити на КТ326А або КТ363А, Б, а транзистор КП303А - іншими серії КП303 з напругою відсічення близько 0,5 В. Замість діодів КД512А використовуйте КД513А або КД514А, а КД1533А, а КД155А 555. Швидкодія блоку розгортки у разі знизиться, але здебільшого буде достатнім; при цьому підійдуть звичайні високочастотні транзистори та діоди. При монтажі мікросхем вільні входи рекомендується підключити до +Uпит через резистор опором 1 кОм. До нього підключають кілька входів [6]. Налагодження генератора розгортки описано [4]. Не слід встановлювати амплітуду імпульсів ЛІН більше 5 В. При перевищенні цього значення різко зростає нелінійність ЛІН, хоча це візуально і непомітно. Встановити лінійність розгортки "на око" найпростіше, але не зовсім логічно, так як генератор дозволяє отримати розгортку з нелінійністю, що не перевищує кількох сотих відсотка. Щоб використати цю можливість, потрібні спеціальні методи виміру нелінійності. Вони нескладні, проте потребують окремого опису [7]. Трохи про покращення роботи генератора розгортки. Незважаючи на хорошу лінійність розгортки, його не можна назвати пристроєм високої точності, тому що амплітуда та тривалість імпульсів ЛІН залежать від температури. Сам собою формувач ЛІН дуже стабільний завдяки застосуванню витокового повторювача зі слідчим зворотним зв'язком на транзисторах VT3 і VT4. Внаслідок часткової компенсації нестабільності польового та біполярного транзисторів та глибокої ООС параметри цього повторювача дуже мало залежать від температури [8]. При термостабільних елементах Ct та Rt кут нахилу ЛІН практично не змінюється. Температурна залежність ЛІН пояснюється зміною порога спрацьовування ТШ. Залежність порога від температури нелінійна, як у напівпровідникових терморезисторів, що дозволяє порівняно легко здійснити хорошу термокомпенсацію. Схема коригувального ланцюга наведено на рис. 4. Розміщення терморезисторів поблизу корпусу мікросхеми зменшило нестабільність амплітуди і тривалості імпульсів ЛІН від температури більш ніж 10 разів, в інтервалі температур 20...50°З вона перевищує 0,7%. У ланцюзі корекції застосовано резистор ММТ-1, що має при Т=20°С опір 1660 Ом. Резистори R4 і R5 - С2-29 потужністю 0,125 Вт з відхиленням від номіналу трохи більше +0,25%.
Після введення корекції амплітуда ЛІН зростає на 0,8 В, але не потрібно прагнути відновити колишню амплітуду: це може призвести до порушення термокорекції. Простіше змінити коефіцієнт передачі підсилювача горизонтального відхилення. На відміну від осцилографів з подвійною розгорткою, що мають два генератори ЛІН і два види синхронізації, блок із затриманою розгорткою містить лише один синхронізований генератор ЛІН. З таким генератором працювати простіше. На додаток до звичайних маніпуляцій органами управління осцилографа доводиться найчастіше використовувати тільки ручку "Затримка розгортки" (R6) і в окремих випадках - перемикач вибору піддіапазону (SA1). Більшість вимірювань, вироблених осцилографом з подвійною розгорткою, можна зробити приладом, забезпеченим затриманою прокладеною розгорткою. Виняток становить режим "Б підсв. А": у цьому положенні перемикача "Вигляд розгортки" підсвічується ділянка, яка підлягає розгляду зі збільшенням. Але процедура і тут досить складна, та й особливої потреби у підсвічуванні немає, тому що потрібну ділянку можна знайти і без неї. Принципова подібність між двома пристроями, що розглядаються, полягає в тому, що синхронізація розгортки здійснюється не тим сигналом, який видно на екрані, а іншим. Завдяки цьому можна розглядати фронти імпульсів та сигнали, амплітуда яких недостатня для запуску синхронізації. Використовувати генератор у простому дешевому осцилографі навряд чи доцільно, тому що при цьому не реалізується його висока точність. Звичайно, це справа смаку та можливостей користувачів, але краще доповнити їм хороший точний осцилограф, який не має затриманої розгортки. Його можна виконати у вигляді окремого блоку з автономним харчуванням. Тоді вихід генератора підключають до входу X осцилографа. Синхронізують генератор як зовнішнім сигналом, так і синхроімпульсами одного з каналів вертикального відхилення, виходи яких є в кожному осцилографі. Можна використовувати для цього і вихід пилкоподібної напруги осцилографа. Тоді в приставці доведеться встановити перемикач виду синхронізації та дільник напруги, якщо в них буде потреба. література
Автор: М.Дорофєєв, м.Москва
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Нові мікросхеми сімейства Bluetooth ▪ Канатна акумуляторна лебідка ▪ Телефонна розмова збуджує кору головного мозку ▪ Нова компанія на ринку підсвічування РКІ
▪ розділ сайту Основи безпечної життєдіяльності (ОБЖД). Добірка статей ▪ стаття Соціалізм із людським обличчям. Крилатий вислів ▪ стаття Скільки елементарних частинок відомо зараз? Детальна відповідь ▪ стаття Диспетчер-оформлювач. Посадова інструкція ▪ стаття Незвичайна антена Isotron. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page