 |
3. 3 импульсные генераторы. Рисунок 3. 5 – Схема импульсного генератора. 4 электронные осциллографы. 4. 1 электронные осциллографы общего назначения
|
|
|
|
3. 3 Импульсные генераторы
Импульсные генераторы вырабатывают одиночные или периодические импульсы прямоугольной формы различной полярности, амплитуды, длительности, частоты следования.
Генераторы могут выдавать импульсы с регулируемыми параметрами; несвязанными выходами и независимой регулировкой параметров; опорный и задержанный на определенное время по отношению к опорному. Наиболее широко используют генераторы прямоугольных импульсов, вырабатывающие импульсы обеих полярностей со ступенчатой и плавной регулировкой длительности, плавной регулировкой амплитуды и частоты следования. Амплитуда генерируемых импульсов меняется от нескольких милливольт до 150 - 200 В, длительностью от нескольких наносекунд до единиц секунд и частотой следования от нескольких герц до мегагерц.
Принцип действия генератора поясняется схемой, представленной на рис. 3. 5. Задающий генератор выдает тактовые импульсы, поступающие на схему внешнего и разового запуска. Работая в автоколебательном режиме, задающий генератор обеспечивает плавноступенчатую регулировку частоты повторения импульсов. В режиме внешнего запуска и разового пуска прибора задающий генератор отключается от схемы внешнего и разового запуска. Сформированный по длительности и амплитуде сигнал со схем внешнего запуска поступает на схему задержки основного импульса и на схему формирования импульсов синхронизации.
Рисунок 3. 5 – Схема импульсного генератора
Схема формирования импульсов синхронизации выдает синхроимпульсы обеих полярностей. Через коммутирующий элемент синхроимпульсы поступают на выходное гнездо прибора. Схема задержки основного импульса выдает импульс с регулируемым временным сдвигом, а также обеспечивает pежим нулевого временного сдвига основного импульса относительно импульса синхронизации прибора. Импульс с выхода схемы задержки основного импульса запускает схему формирования длительности основных импульсов, которая выдает стартовый и стоповый импульсы с регулируемым временным сдвигом между ними. Поступая на схему выходного формирования и регулировки амплитуды, стартовый импульс определяет начало (фронт) выходного основного импульса, а стоповый - его конец (срез). Со схемы формирования длительности основных импульсов на схему выходного формирователя поступает также импульс срыва, совпадающий во времени со стоповым импульсом и обеспечивающий быстрое восстановление схемы выходного формирователя в исходное состояние. Схема выходного формирователя и регулировки амплитуды обеспечивает формирование прямоугольных импульсов с максимальной амплитудой, определенной длительностью, частотой повторения на согласованной внешней нагрузке. Выходной импульс может плавно-ступенчато регулироваться по амплитуде от до. Через коммутационный элемент выходной импульс со схемы выходного формирователя поступает или на выходное гнездо 1: 1, или на делители, дополнительно ослабляющие амплитуды импульсов в 10 и 100 раз.
|
|
|
Измерение амплитуды выходных импульсов в пределах плавной регулировки осуществляется с помощью схемы измерителя амплитуды в качестве индикатора, в которой используется вольтметр.
Схема питания обеспечивает приборы постоянными стабилизированными напряжениями и регулируемым напряжением.
По данной схеме выполнен импульсный генератор Г5-54, вырабатывающий прямоугольные импульсы с максимальной амплитудой В, длительностью 0, 1-1000 мкс; длительностью фронта и среза соответственно 50 нс и 100 нс; частотой повторения 0, 01 - 100 кГц на внешней нагрузке 500 Ом с параллельной емкостью.
|
|
|
4 ЭЛЕКТРОННЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ
4. 1 Электронные осциллографы общего назначения
Электронный осциллограф предназначен для наблюдения и исследования формы электрических сигналов в диапазоне частот от постоянного тока до десятков мегагерц, путем визуального наблюдения измерения их временных и амплитудных значений.
Основной элемент электронного осциллографа - электроннолучевая трубка (ЭЛТ) с электростатическим управлением луча и люминесцирующим экраном. Для преобразования исследуемого сигнала в видимое изображение на экране вертикально и горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ перемещают электронный луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях, которые можно рассматривать как координатные оси. Поэтому для наблюдения на экране электронного осциллографа картины изменения сигнала во времени напряжение этого сигнала подается на вертикально отклоняющие пластины и одновременно электронный луч отклоняется с постоянной скоростью в горизонтальном направлении с помощью линейно-изменяющегося напряжения, приложенного к горизонтально отклоняющим пластинам. Напряжение, отклоняющее луч в горизонтальном направлении, называют развертывающим. По окончании цикла развертки развертывающее напряжение принимает первоначальное значение, при этом луч возвращается в исходное положение и цикл начинается сначала. Чувствительность ЭЛТ мала и для отклонения, луча на весь экран требуется довольно большое напряжение (3-200 В). Напряжения исследуемого сигнала и развёртки могут быть малыми, поэтому в каналах вертикального (ВО) и горизонтального (ГО) отклонений электронного осциллографа предусматриваются усилители.
Усилитель вертикального отклонения, на вход которого подается исследуемый сигнал, должен обладать большим входным сопротивлением и малой емкостью, что обусловливает минимальное влияниеподключения осциллографа на электрический режим исследуемой цепи; высоким регулируемым коэффициентом усиления; широкой полосой пропускания.
Полоса пропускания усилителя - диапазон частот, в пределах которого выходное напряжение усилителя падает на 30% от максимального значения при неизменном входном напряжении. Чем шире полоса пропускаемых частот, тем меньше искажения.
|
|
|
Схема осциллографа изображена на рис. 4. 1. Исследуемый сигнал подается непосредственно (вход Y открытый) или через разделительный конденсатор (вход Y закрытый) на аттенюатор канала вертикального отклонения осциллографа. При помощи аттенюатора устанавливается необходимое ослабление сигнала, что позволяет обеспечить работу усилителя ВО в режиме минимальны нелинейных искажений. С выхода аттенюатор а исследуемый сигнал через входной каскад (эмиттерный или истоковый повторитель) подаётся на предварительный усилитель. Усиленный сигнал задерживается линией задержки на время, необходимое для срабатывания канала горизонтального отклонения осциллографа, т. е. генератора развертки и усилителя ГО, чтобы движение луча по горизонтали началось раньше, чем усиленный сигнал поступит на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.
Выходной усилитель ВО, собранный по балансной схеме, усиливает задержанный сигнал до значения, удобного для наблюдения на экране. С его выхода сигнал поступает на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.
Устойчивость изображения на экране достигается синхронизацией частоты развертки с частотой исследуемого сигнала f. Частота развертки должна быть равна или в кратное число раз меньше частоты f исследуемого сигнала, т. е. или , где и Т - соответственно периоды напряжения развертки и исследуемого сигнала, п = 1, 2, 3…
Запуск, схемы синхронизации может быть как от внутреннего, так и внешнего сигнала. Кроме того, схема синхронизации дает возможность изменять уровень и полярность сигнала синхронизации. При работе осциллографа в режиме внутренней синхронизации из канала вертикального отклонения (до линии задержки) снимается часть исследуемого сигнала и подается на вход схемы, синхронизации. Последняя совместно со схемой запуска развертки вырабатывает короткие запускающие импульсы постоянной амплитуды независимо от значения и формы приходящего на вход сигнала. Благодаря этому достигается устойчивый запуск генератора развертки.
|
|
|
Для запуска генератора развертки может быть использован внешний сигнал, поданный на вход схемы синхронизации (внешняя синхронизация). Генератор развертки формирует пилообразное линейное напряжение (рис. 4. 2) для временной развертки луча ЭЛТ. Время прямого хода луча много больше времени обратного хода, поэтому период развертки.
Входной сигнал генератора развертки поступает на выходной
усилитель ГО, предназначенный для преобразования пилообразного напряжения, поступающего с генератора развертки в два противофазных сигнала и усиления их до значения, достаточного для отклонения луча по горизонтали на весь экран ЭЛТ. Затем сигнал подается на горизонтально отклоняющие пластины. В осциллографе предусмотрена возможность поступления внешнего сигнала на горизонтально отклоняющие пластины при подаче его на вход X . При этом усилитель ГО отключается от схемы генератора развертки и подключается к входу X . Генератор развертки содержит органы регулировки режимов работ и длительности. Он может работать в режиме: а) автоколебательной периодической развертки (схема синхронизации переводится в режим непрерывных колебаний, т. е. на ее вход не подается сигнал); б) ждущей развертки (запускается только при наличии синхронизирующего сигнала). Схема блокировки обеспечивает работу генератора развертки в автоколебательном режиме, а также предупреждает повторный запуск при обратном ходе развертывающего напряжения.
Рисунок 4. 1 – Схема электронного осциллографа
|
|
|
