книги / Электрорадиоизмерения

источника анодного питания Ua. При поступлении запус­ кающего импульса на вход схемы лампа открывается и конденсатор Сг разряжается через нее за время длитель­ ности импульса. Затем лампа опять закрывается и ждет следующего запускающего импульса и т. д. Регулировку скорости ждущей развертки можно осуществлять измене­ нием емкости конденсатора и разрядного тока, подбирая необходимое сопротивление резистора в цепи экранирую­ щей сетки лампы.

На рис. 6-29 приведена упрощенная схема генератора ждущей развертки на электронных лампах с линеаризую­ щим пентодом.

Рис. 6-28. Схема генератора ждущей раз­ вертки на электронной лампе.

Схема этого генератора более совершенна, чем преды­ дущая (рис. 6-28), так как может запускаться импульсом любой полярности и обеспечивает более высокую линейность развертки. Первое из этих достоинств объясняется наличием запускающей лампы Лх и переключателя Я, а второе — на­ личием линеаризующей лампы Л 3. Лампа Лг переключаю­ щая, а Л2 зарядная.

Данная схема по существу совпадает со схемой непре­ рывной развертки (рис. 6-27) и работает следующим образом.

В исходном положении, т. е. при отсутствии запускаю­ щего импульса, лампа Л х закрыта отрицательным смеще­ нием £ см1, снимаемым с делителя напряжения выпрями­ теля осциллографа; лампа Л4 почти закрыта за счет отрица­

тельного смещения, подаваемого с большого сопротивления резистора R d на ее управляющую сетку; лампа Л2 открыта; конденсатор С4 заряжен.

Режимы ламп Л4 и Л2 подобраны с таким расчетом, чтобы потенциал на сетке относительно катода зарядной лампы Л2 во время «ожидания» входных импульсов был положитель­ ным. При этом через лампу Л2 течет ток, непрерывно под­ заряжающий конденсатор С4, разряжающийся через раз­ рядную лампу Л з.

В зависимости от знака запускающего импульса и соот­ ветственно от положения переключателя П импульс по­ дается на катод или управляющую сетку лампы Л2. При этом в любом случае на аноде лампы Л4, а также на сетке лампы Л2 относительно земли должен получаться отрицательный импульс. Этот отрицательный импульс закрывает лампу Л2, и конденсатор С4 начинает разряжаться и подавать развер­ тывающее напряжение на пластины трубки. Положительный перепад напряжения на аноде лампы Л2 через конденсатор С:< передается на сетку лампы Л ь вследствие чего она откры­ вается. При этом низкий положительный потенциал анода лампы Л х еще больше закрывает лампу Л2, которая остается закрытой и после окончания запускающего импульса. По

5)источник постоянного напряжения £ , от которого заряжается времязадающий конденсатор;

6)схема управления режимом работы генератора;

7)усилитель вертикального отклонения луча.

Данная схема может работать в ждущем режиме или автоколебаний. В первом случае запуск генератора производится прямоугольным импульсом блока синхронизации осциллографа, а во втором —

выходным напряжением схемы управления.

При помощи дифференцирующей цепочки 1 образуется положитель­ ный перепад напряжения, который запускает формирователь 2. Данный каскад формирует прямоугольный импульс с крутыми передним и зад­ ним фронтами. Формирователь характеризуется двумя входными пороговыми уровнями срабатывания его схемы. Превышение входным сигналом одного уровня приводит к образованию переднего фронта выходного импульса, а уменьшение ниже второго уровня — к полу­ чению заднего фронта. Во втором случае срабатывание формирователя осуществляется за счет выходного напряжения схемы управления режимом работы генератора.

Транзисторный ключ 3 служит для коммутации времязадающего конденсатора с заряда от источника постоянного напряжения на разряд 5. При отсутствии сигнала ключ замыкает обкладки конденсатора. С приходом сигнала ключ размыкается для заряда конденсатора от источ­ ника постоянного напряжения.

Интегратор 4 представляет собой преобразователь выходного сигнала формирователя 2, подаваемого при помощи ключа, в липейноизменяющееся напряжение (интеграл от входного постоянного напря­ жения).

Схема управления служит для возвращения всех каскадов в перво­ начальное исходное положение при ждущем режиме и для продолжения работы всего генератора при автоколебательном режиме.

На рис. 6-31 приведена упрощенная схема основного узла генера­ тора — интегратора, обеспечивающего высокую линейность напряже­ ния развертки осциллографа. Кратко поясним ее работу.

В исходном состоянии (при отсутствии импульса на входе дифферен­ цирующей цепи) транзистор Т открыт и находится почти в насыщенном состоянии (и к.э близко к нулю). Ключ К замкнут, а диод Д немного приоткрыт. Конденсатор С не заряжен. С приходом импульса от форми­ рователя 2 ключ К размыкается и начинается заряд конденсатора С по линейному закону от напряжения источника Е.

По мере заряда конденсатора минус на базе триода уменьшается, ток базы, а следовательно, и коллектора уменьшаются, а напряжение коллектор-эмиттер увеличивается (по абсолютной величине). В резуль­ тате общее напряжение в цепи заряда конденсатора остается примерно постоянным, равным Е, что обеспечивает постоянство величины заряд­ ного тока. Этот процесс протекает в течение длительности импульса формирователя 2, т. е. при разомкнутом ключе. После окончания импульса ключ замыкается и происходит разряд конденсатора.

На рис. 6-32 приведена упрощенная принципиальная схема гене­ ратора развертки осциллографа С1-35.

Дифференцирующая цепь образована емкостью Clf резистором Rx и диодом Д ь который устраняет влияние заднего фронта входного импульса на работу (опрокидывание) формирователя. При отрицатель­ ном перепаде входного импульса разряд конденсатора Схосуществляется через Дх.

Формирователь выполнен на транзисторах 7\ и Т2 по схеме триг­ гера Шмитта.

В исходном (ждущем) состоянии 7\ закрыт, а Т2 открыт (первое устойчивое состояние) и насыщен. Это объясняется гем, что напряжение на базе Т2 больше, чем на его эмиттере. При этом напряжение на базе 7\ более отрицательно, чем на его эмиттере. С приходом положительного дифференцированного импульса напряжение на базе 7\ увеличивается и превышает напряжение на эмиттере, в результате чего триод Тх открывается. Напряжение на коллекторе уменьшается. Это уменьшение потенциала через цепь R2C2 передается на базу транзистора Т2 коллек­ торный ток которого уменьшается. Это вызовет лавинообразный процесс, в результате которого произойдет полное закрытие Т2 и открывание 7\. В результате триггер Шмитта перейдет во второе устойчивое состо­ яние.

Ключ, образованный транзистором Т3 и диодом Д2, вначале открыт, когда триггер Шмитта находится в первом устойчивом положении. Это объясняется тем, что напряжение на базе Т3 более отрицательно, чем на его эмиттере. При втором устойчивом состоянии триггера напря­ жения на коллекторе Т2 и на базе Т3возрастают, триод Т3 и одновременно

по входу и выходу двух эмиттерных повторителей на Г4 и TQ. Согласо­ вание необходимо для устранения влияния сопротивления нагрузки на линейность напряжения интегратора.

Ступенчатое изменение длительности развертки осуществляется изменением величины емкости конденсатора С и сопротивления резис­ тора R. Плавное изменение длительности развертки производится регулировкой величины напряжения источника питания Е.

Основными элементами схемы управления являются транзистор Тъ диод Д3, емкость С3 и потенциометр Д4. При исходном состоянии схемы управления (первое устойчивое положение триггера Шмитта) тран­ зистор Т7 закрыт, так как напряжение на эмиттере, снимаемое с емкости С3 и примерно равное Uuпотенциометра Д4, отрицательно, а напряжение на базе Т7 приблизительно равно нулю. При этом Д3 открыт.

Рис. 6-32. Упрошенная принципиальная схема генератора развертки осциллографа С1-35.

Величина напряжения, подаваемого с потенциометра /?4 на вход транзистора 7\, определяет режим работы генератора (автоколебании или ждущий).

Для работы генератора в режиме автоколебаний при помощи потенциометра /?., устанавливают напряжение на базе 7\ несколько меньше верхнего порогового уровня триггера (уменьшает минус). При переходе к ждущему режиму отрицательное напряжение, снима­ емое с потенциометра /?4, увеличивают (по абсолютной величине) переме­ щением движка вправо.

При втором устойчивом положении триггера отрицательное напряже­ ние на выходе интегратора, снимаемое с резистора /?3, начинает расти и при некотором уровне прямого хода триод Г7 открывается, конденсатор С9 начинает заряжаться отрицательным напряжением пилы и диод Д3 запирается, так как напряжение на его аноде более отрицательно, чем на катоде. Напряжение с емкости С, подается на вход триггера. После превышения напряжением пилы нижнего порогового уровня триггера он переходит в первое устойчивое положение. При этом Тх закрывается, Т2, Гу и Д, открываются и времязадающий конденсатор С быстро разряжается по цепи Г3Д2. Отрицательное напряжение на выходе

и триггер перебросится в другое устойчивое положение. Постоянная времени цепи ДГ)С3 должна быть больше постоянной времени цепи раз­ ряда конденсатора С.

д) БЛОК ЗАДЕРЖКИ И КАЛИБРАТОРЫ

Для пояснения необходимости применения блока за­ держки сигнала в осциллографах со ждущей разверткой на рис. 6-33, а изображена его упрощенная схема, а на рис. 6-33, б—временные диаграммы исследуемого импульса (ис) на выходе входного устройства, выходного напряжения ждущей развертки (ир) и импульса, задержанного отно­ сительно начала развертки, после блока задержки (нс.3).

Блок задержки в осциллографе со ждущей разверткой необходим для полного воспроизведения переднего фронта исследуемого импульса.

При отсутствии задержки импульс может поступить на пластины раньше, чем начнется развертка, и передний фронт исследуемого импульса на экране осциллографа может оказаться невоспроизведенным. Это объясняется тем, что требуется некоторое время для запуска генератора ждущей развертки. Это время тем больше, чем сложнее схема развертки. В результате начало развертки по времени несколько отстает от момента поступления исследуемого импульса на вход осциллографа.

В качестве схемы задержки в осциллографах приме­ няются искусственные линии или отрезки коаксиального кабеля. Первые из них используются для получения за­

каНия, определяемую граничной частотой /гр. Это объяс­ няется тем, что при сопротивлении нагрузки R n = р энер­ гия полностью потребляется нагрузкой, и не создается отРа>Кения, а следовательно, и искажения импульса. При до­ статочно широкой полосе пропускания через искусственную лиНию проходят почти все составляющие импульса, что обеспечивает его минимальное искажение.

Основные параметры искусственной линии определяются следующими соотношениями:

Обычнопрактически емкость звена берут С = 20 -ь 30 пФ,

а= р = 600 Ом.

Расчет искусственной линии заключается в вычислении индуктивности, проверке полосы пропускания и определе­ нии необходимого числа звеньев искусственной линии с использованием указанных выше и последующих формул:

мерения (калибровки) напряжения исследуемого сигнала. Калибровка, т. е. измерение напряжения калибратором, заключается в сравнении амплитуды исследуемого сигнала с амплитудой опорного напряжения, полученного от ка­ кого-либо источника. Таким калибратором может являться стабилизатор переменного напряжения определенной вели­ чины, снимаемого с части вторичной обмотки силового трансформатора выпрямителя, или напряжение специаль­ ного генератора, например симметричного мультивибратора. При равенстве сравниваемых амплитуд амплитуда исследу­ емого сигнала определяется по шкале градуированного потенциометра или стрелочного прибора. Точность измере­

ния напряжения таким методом около 5—7%.

В качестве примера калибратора такого типа на рис. 6-35, а приведена схема калибратора амплитуды осцилло­ графа 0 - 5 , представляющего собой мост, составленный

из линейных (/?, и R 2) и нелинейных (лампы накаливания Л х и t/72) сопротивлений.

Для пояснения принципа стабилизации на рис. 6-35, б приведена вольт-амперная характеристика ламп накалива­ ния, являющихся стабилизаторами тока. Точка А выбрана на рабочем участке характеристики из расчета получения минимального изменения тока ламп при изменении прило­ женного к ним напряжения.

Входное напряжение стабилизатора, подводимое к одной диагонали моста (рис. 6-35, а), снимается со специальной вторичной обмотки силового трансформатора осцилло­ графа. Мост должен быть разбалансирован для получения необходимого выходного напряжения, которое снимается с потенциометра /?3, включенного в другую диагональ моста.

U

а)

Рис. 6-35. Схема калибратора напряжения осциллографа С1-5 (а) и вольт-амперная характеристика нелинейных элементов калибратора (б).

При некотором изменении входного напряжения моста, а следовательно, и на его элементах, т. е. лампах накалива­ ния, их ток изменяется незначительно. В результате па­ дение напряжения на сопротивлении нагрузки стабилиза­ тора почти не меняется.

Переменное сопротивление RA служит для подгонки шкалы потенциометра, проградуированного в амплитудных значениях импульсного напряжения и в действующих значениях синусоидального напряжения 6/д, при этом Ulmn и Uд связаны выражением (рис. 6-36, а)

Umn~ 2 U M= 2 • 1,4Шд = 2,82£/д.

Измерение напряжения осциллографом при помощи ка­ либратора производится следующим образом. Исследуемое напряжение подается на вход Y }т. е. на делитель усилителя