Меню

Что такое генератор развертки осциллографа

Генератор развёртки для осциллографа

В некоторых конструкциях самодельных осциллографов (а порой м в промышленных образцах) при изменении уровня исследуемого сигнала и его частоты в больших пределах нарушается синхронизация, а при его отсутствии (в ждущем режиме) не запускается развёртка. При эксплуатации таких осциллографов часто приходится пользоваться ручкой «УРОВЕНЬ СИНХРОНИЗАЦИИ», что, конечно, неудобно.

От указанных недостатков свободен предлагаемый генератор развёртки. Он обеспечивает время формирования линейно-нарастающего напряжения (ЛНН) от 1 мкс до 100 мс. Амплитуда сигналов синхронизации может изменяться в пределах от 50 мВ до 5 В, а их частота — в диапазоне до 20 МГц. При отсутствии исследуемого сигнала генератор автоматически переключается в автоколебательный режим. Генератор может работать и в чисто ждущем режиме.

Схема генератора приведена на рисунке. ЛНН формируется на конденсаторах С1 и С2 Высокая линейность обеспечена тем, что конденсаторы заряжаются от генератора тока, выполненного на транзисторе VT1, который запитывается от стабилизированных источников.

Величина тока через транзистор VT1 определяется сопротивлением одного из резисторов Rl-R3 а цепи его эмиттера (выбирают переключателем SA1).

Период ЛНН (в секундах) можно рассчитать по формуле:

где С — ёмкость конденсаторов C1+C2, Ф;
Um — амплитуда ЛНН, В;
fк — ток коллектора VT1, А;

В данной конструкции генератора период развёртки устанавливается дискретно переключателями SA1 и SB1.1 (он изменяет ёмкость времязадающего конденсатора). Переключателем SA1 период развёртки изменяется в 10 и 100 раз, a SB1 — в 1000 раз (при каждом из положений переключателя SA1). Таким образом, набор из трёх резисторов (R1-R3) и двух конденсаторов (С1-С2) позволяет иметь шесть значений периода развёртки. Их число и дискретизацию можно изменять соответствующим выбором элементов.

ЛНН через буферный каскад (VT2, VT4) подаётся на одновибратор, выполненный на элементах VT5, DD1.1. Порог срабатывания одновибратора и, следовательно, амплитуда ЛНН зависят от делителя R7R8. Для указанных на схеме сопротивлений резисторов R7 и R8 амплитуда ЛНН равна примерно 3,5 В. По окончании формирования ЛНН одновибратор вырабатывает импульс, который подаётся не транзисторы VT3, VT6. Транзистор VT3 открывается и разряжает конденсаторы С1 и С2 почти до нуля, а транзистор VT6 формирует импульс гашения обратного хода луча. Амплитуда этого импульса около 15 В. Если потребуется большая амплитуда, то необходимо увеличить напряжение питания каскада и выбрать соответствующий тип транзистора. По окончании действия импульса одновибратора процесс повторяется.

При наличии на входе осциллографа исследуемого сигнала он поступает на триггер Шмитта, выполненного на элементах DD1.3, DD1.4 и транзисторе VT7. Триггер Шмитта формирует импульсы с крутыми фронтами Эти импульсы выпрямляются диодами VD2, VD4 и заряжают конденсатор С9. Напряжение на конденсаторе С9 открывает транзистор VT8, и на вход 10 элемента DD1.2 подаётся уровень напряжения логической единицы. Элементы DD1.1 и DD1.2 составляют RS-триггер. По окончанию действия импульса одновибратора RS — триггер остаётся в таком состоянии, при котором транзистор VT3 остаётся открытым. При этом невозможен заряд конденсатора С2. Из этого состояния RS-триггер выводит продифференцированный импульс триггера Шмитта, после чего вновь начинается заряд конденсатора С2. Роль дифференцирующей цепочки выполняют элементы С7, R16.

В автоколебательном режиме (когда сигнал на входе синхроимпульсов отсутствует) конденсатор С9 разряжен и транзистор VT8 закрыт. Уровень логического нуля на входе 10 элементе DD1.2 и логической единицы на его выходе на работу генератора ЛНН не влияют.

Для перевода генератора в ждущий режим на дополнительный вход устройстве необходимо подать напряжение +4 В.

Транзистор VT1 необходимо отобрать с минимальным значением обратного тока коллектора. Конденсаторы С1 и С2 должны быть плёночными или металлоплёночными, C5 — типа K15-5-H70-1.6 кВ — 4700 пФ, С9 — К50-6. Остальные конденсаторы типа КМ-5 или КМ-6. Переключатель SA1 может быть галетный или кнопочный с необходимым количеством положений, SB1 — типа П2К.

Налаживание генератора сводится к подбору резисторов R1-R3 по требуемому масштабу развёртки в каждом положении переключателя SA1. Конденсатор С2 подбирают так, чтобы масштаб развёртки изменялся в тысячу раз при включении переключателя SB1 (мкс — мс). Для более точного подбора С2 можно составить из двух конденсаторов.

Источник

Генератор развертки

Основным назначением осциллографа является воспроизведение на его экране формы кривых переменных напряжений, т.е. получение графиков U (t) или, как говорят, развертки напряжений по времени.

Если исследуемое переменное напряжение

подается на вертикальные отклоняющие пластины, то световое пятно на экране будет совершать колебания по закону

При малых частотах на экране будет видна вертикально колеблющаяся светящаяся точка. При больших частотах, вследствие световой инерции экрана и способности человеческого глаза сохранять некоторое время (

0,1 с) полученное световое восприятие, на экране .будет видна неподвижная вертикальная линия. Для того, чтобы получить развертку Uy по времени, на горизонтально отклоняющие пластины подают пилообразное напряжение, перемещающее луч по горизонтали. Период пилообразного напряжения состоит из двух частей: Dt1 — времени линейного нарастания напряжения и соответственно перемещения луча по экрану слева направо (прямой ход) и Dt2 — времени обратного хода луча, в течение которого напряжение быстро возвращается к исходному значению.

Почему нужно линейное нарастание напряжения? Согласно (7) x = jx Ux и при линейной зависимости U(t) уравнение смещения X в линейной части пилы имеет вид

где С1 и С2. — некоторые постоянные, т.е. ось X в этом случае является осью времени с линейным масштабом.

На рис. 4 рассмотрен случай одновременной подачи на отклоняющие пластины Y — исследуемого напряжения, на отклоняющие пластины X — пилообразного напряжения той же частоты, что и у исследуемого. В результате сложения движений луча по горизонтали и по вертикали на экране между точками 0 и 10 воспроизводится большая часть кривой напряжения Uу . Небольшая часть этой кривой, приходящаяся на время обратного хода луча Dt2, вызывает появление между точками 10 и 12 линии обратного хода, мешающей наблюдению осциллограммы. Для более полного воспроизведения исследуемой кривой стремятcя уменьшить Dt2, a мешающий обратный ход луча гасят, подавая на время Dt2 отрицательный импульс на управляющий электрод (модулятор) ЭЛТ. Если период развертывающего пилообразного напряжения кратен периоду исследуемого, например, больше его в nраз, то на экране получится изображение n полных колебаний.

t

При неравенстве и некратности периодов кривая на экране может двигаться, либо быть устойчивой, но определить форму исследуемого напряжения в этом случае трудно.

Источником пилообразного напряжения является генератор развертки. Частоту генератора пилообразного напряжения в осциллографах можно изменять в широких пределах. При ручной регулировке поддержать строгое равенство периодов напряжений Ux и Uу трудно, поэтому осциллографы снабжаются автоматическим устройством для синхронизации пилообразного напряжения с исследуемым. Осциллографы с генераторами непрерывной развертки непригодны для исследования кратковременных импульсов, длительность которых значительно меньше периода их повторения. На экране такие импульсы будут наблюдаться в виде узких вертикальных выбросов, форма которых неразличима. Поэтому в состав универсальных осциллографов включают генераторы ждущей развертки, которые могут длительное время находиться в режиме ожидания и вырабатывать одиночные импульсы пилообразного напряжения при каждом воздействии на них сигналов запуска. В качестве сигналов запуска могут использоваться и исследуемые импульсы. Таким образом, ждущая развертка позволяет исследовать кратковременные, а также одиночные и не периодически повторяющиеся импульсы.

Дата добавления: 2015-02-13 ; просмотров: 2037 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

А) Генератор развертки

Генератор развертки служит для получения на экране трубки развернутого во времени изображения сигнала, поданного на вертикально отклоняющие пластины.

Если подать переменное напряжение на пластины Y, электронный луч будет отклоняться только в вертикальном направлении, прочерчивая на экране вертикальную линию. Для изучения повторяющихся процессов и получения временной диаграммы необходимо заставить луч равномерно перемещаться вдоль оси X от левого края экрана до правого, а затем быстро возвращаться в исходное положение. В соответствии с этим развертывающее напряжение, подаваемое на пластины X, должно равномерно (и достаточно медленно) нарастать во времени, а затем очень резко падать до первоначального значения.

Поэтому на горизонтально отклоняющие пластины подают периодическое напряжение, изменяющееся так, что луч смещается слева направо пропорционально времени, а, дойдя до правого края экрана, быстро возвращается назад, после чего процесс повторяется.

Напряжение такой формы(рисунок 9) называется пилообразным и вырабатывается генератором развертки. Для улучшения линейности пилообразное

напряжение делают симметричным относительно нуля, так чтобы при включенной развертке луч находился в центре экрана.

Время t1 нарастания пилообразного напряжения называется временем прямого хода, время спадания напряжения называется временем обратного хода (t2). Обратный ход должен быть очень кратковременным (в идеале t2=0). Период развертки . Подадим на вертикально отклоняющие пластины переменное напряжение Uy с периодом Tc:

, (3)

а на горизонтально отклоняющие пластины – напряжение развертки с периодом Тр. Очевидно, траектория луча на экране будет представлять собой синусоиду и при равенстве периодов исследуемого сигнала Тс и развертки Тр (рисунок 10) на экране получится один период колебаний. Через время Тр луч вернется в крайнее левое положение и снова начнет вычерчивать синусоиду, которая точно ляжет на первую, и на экране возникнет неподвижная осциллограмма.

Если уменьшить частоту развертки вдвое, то за увеличенное время развертки луч успеет совершить два полных колебания в вертикальном направлении (рисунок 10).

И вообще, если (n – целое число), осциллограмма будет представлять собой кривую из n периодов исследуемого напряжения. Если Тр не является целым кратным Тс, то электронный луч будет начинать движение слева направо каждый раз в различных фазах, и создается иллюзия бегущей осциллограммы.

Генератор развертки вырабатывает пилообразное напряжение развёртки, которое осуществляет горизонтальную развёртку ЭЛТ, а также сигналы управления яркостью ЭЛТ. Пилообразное напряжение усиливается до необходимой величины усилителем горизонтального отклонения и поступает на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ.

Вход усилителя горизонтального отклонения может быть переключен на гнездо «Вход Х» при помощи переключателя 3 — S (разв./Вх.Х).

Схема генератора развёртки содержит: триггер управления разверткой, генератор пилообразного, генератор пилообразного напряжения, схему возвращения в исходное состояние.

Триггер управления разверткой предназначен для управления работой генератора пилообразного напряжения. Он представляет собой сочетание триггера Шмидта на микросхеме V15 и усилителя на транзисторе V17.

Источник

Виды разверток в осциллографе

Одним из основных блоков осциллографа является электронно-лучевая трубка , выходными элементами которой служат две пары пластин, с помощью специальной развертки отклоняющие луч горизонтально и вертикально.

Развертка — это линия, которую чертит луч на экране при отсутствии исследуемого сигнала в результате действия только одного развертывающего напряжения . Если развертывающее напряжение приложено к одной паре отклоняющих пластин (обычно к пластинам X), то развертку называют по форме развертывающего напряжения (например, линейной или синусоидальной ).

Если развертывающие напряжения приложены к отклоняющим пластинам X ч Y трубки осциллографа одновременно, то название развертке дается по ее форме (например, круговая или эллиптическая ).

Наиболее широко используется линейная развертка, создаваемая пилообразным напряжением Up генератора развертки. В зависимости от режима работы генератора развертки такую развертку подразделяют на несколько видов. Рассмотрим некоторые из них.

Автоколебательная развертка — это развертка, при которой генератор развертки периодически запускается и при отсутствии сигнала запуска на его входе.

Ждущая развертка — развертка, при которой генератор развертки запускается только с помощью сигнала запуска.

Однократная развертка — развертка, с помощью которой генератор развертки запускается только один раз с последующей блокировкой.

При подаче на горизонтально отклоняющие пластины напряжения Ux пилообразной формы (рис. 6.2), электронный сфокусированный луч под воздействием этого напряжения перемещается слева направо на интервале Гпр (точки 0-1-2 — длительность прямого хода луча) и справа налево на интервале Го6р (точки 2-3 — длительность обратного хода луча). Причем скорость движения луча в обратном направлении много больше (обычно луч при этом гасится), чем в прямом.

С помощью напряжения развертки, подаваемого на горизонтальные пластины электронно-лучевой трубки (пластины X) осциллографа, на экране можно наблюдать исследуемый сигнал, поступающий на пласти­ны Y и изменяющийся во времени (развернутый во времени).

Автоколебательная развертка применяется для исследования периодических сигналов, а также импульсных с небольшой скважностью Q = Т/х. Она применяется при внутренней синхронизации. На рис. 6.3 представлены исследуемый сигнал Uc, развертывающее синхронное напряжение Ux и наблюдаемая осциллограмма.

Автоколебательная развертка не позволяет наблюдать непериодические сигналы и практически бесполезна при наблюдении периодических импульсных сигналов с большой скважностью Q (это связано с тем, что передний и задний фронты импульса почти сливаются). В этих случаях используют ждущую развертку.

Пример использования ждущей развертки показан на рис. 6.4. Генератор развертки запускается только при поступлении импульсов Ue. Если длительность развертки, равная t2— tt, сопоставима с длительностью исследуемого импульса, то его изображение на экране достаточно детально.

В осциллографе начало ждущей развертки несколько задержано относительно фронта (переднего скачка) импульса Uc. Поэтому если фронт импульса очень короткий, то он может не отобразиться на осциллограмме. Для наблюдения короткого фронта сигнал Uc задерживают во времени в канале Y с помощью линии задержки (штриховые импульсы Uc на рис. 6.4). Осциллограмма этой развертки дана на рис. 6.4 штриховой линией.

Однократная развертка применяется при фотографировании с экрана осциллографа неповторяющихся сигналов. В этом режиме генератор развертки запускается исследуемым сигналом только один раз.

Рассмотрим получение на экране ЭЛТ круговой развертки. Для этого на пластины Y надо подать синусоидальный сигнал Uy — Usmiat) —= Usm(2nt/T), а на пластины X — аналогичный по форме сигнал, но задержанный по времени на четверть периода (по фазе на

экране в момент времени t — О отмечено точкой 0, в момент t\ — точкой 1 и т.д. Если амплитуды сигналов Uy и Ux не равны, то получим эллиптическую развертку, т.е. на экране увидим эллипс. Например, при Uy

Источник

Adblock
detector