Схема генератора развертки для осциллографа: А) Генератор развертки

Миниатюрный осциллограф, схема и описание

Предлагаемый прибор предназначен для визуального контроля НЧ цепей при ремонте аппаратуры вне мастерской. Он позволяет наблюдать форму сигнала и методом сравнения оценивать его амплитуду и длительность.

Имеет небольшие габариты и может питаться от отдельного источника питания. Схему прибора (рис.1) можно изменить в зависимости от пожеланий радиолюбителя.

Исследуемый сигнал с делителя R1.R2 подается на прямой и инверсный входы микросхем DA1 и DA2 В результате на пластины вертикального отклонения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) поступает и противофазный сигнал, амплитуда которого 70…80 В.

Этого сигнала достаточно для отклонения луча но 30 мм. Полоса пропускания усилителя ограничена возможностями микросхемы КР1408УД1 (400 — 500 кГц, чувствительность 50 мВ/мм при минимальном входном сопротивлении 10 кОм). Диоды VD1 и VD3 служат для защиты входов микросхем от перенапряжения.

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного осциллографа.

Генератор развертки собран на микросхемах DA3 и DA4. Микросхема DA3 выполняет роль порогового устройства, с него выходное напряжение отрицательной полярности подается на вход интегратора DA4.

Конденсатор С3, включенный в цепь ООС, постепенно заряжается, и на выходе DA4 формируется линейно нарастающий сигнал. Когда на неинвертирующем входе DA3 нулевой потенциал, схема переключается: выходной сигнал положительной полярности проходит через диод VD4, и конденсатор С3 разряжается.

Микросхема DA4 возвращается в исходное состояние. Период следования определяется параметрами резисторов R12, R13 и конденсаторов C3, С4 и составляет 0,1 …100 мс. Пилообразное напряжение подается на ЭЛТ с выхода микросхемы DA4, а в противоположной фазе — с выхода микросхемы DA5.

На рис.2 изображены сигналы с выходов микросхем.

Рис. 2. Сигналы с выходов микросхем.

Режим работы микросхемы DA5 устанавливают резистором R15. Импульсы синхронизации формируются инверторами DD1. 1 и DD1.2 и через счетчик DD2 с коэффициентом деления 2…10 (в данном случае 3 и 6) и переключатели S3 и 51 подаются на вход DA4.

Пользование прибором можно упростить, если установить частоту развертки таким образом, чтобы на экране были видны соответственно 2 или 5 периодов входного сигнала. Если частота синхроимпульсов меньше частоты развертки генератора, то пилообразная форма напряжения горизонтальной развертки превращается в треугольную. Появляющийся при этом обратный ход луча устраняют ручкой «Длительность развертки» (R12).

Если частота синхроимпульсов значительно больше частоты генератора развертки, последняя может прекратиться. В этом случае регулировка горизонтальной развертки луча осуществляется той же ручкой.

В приборе имеются два генератора (рис.3), вырабатывающие сигналы частотой 1 и 10 кГц и амплитудой 1 и 10 В. Сравнивая амплитуду и частоту входного сигнала с образцовым, можно примерно оценить параметры входного сигнала.

Рис. 3. Схемы генераторов.

Схема блока питания изображена на рис.4 и 5. Накал лучевой трубки должен быть изолирован от других напряжений. Силовой трансформатор обеспечивает два напряжения питания: 6 В (0,6 А) и 9-10 В (0,4 А).

Рис. 4. Схема высоковольтного блока питания.

Рис. 5. Схема Блока питания.

Преобразователь напряжения можно собрать по схеме рис.4. Генератор, собранный на таймере DD1, управляет ключом на транзисторе VT1, настроенным на частоту 1520 кГц. Трансформатор Т2 собран на Ш-образном сердечнике из феррита 2000 НН сечением 6×6 мм.

Первичная обмотка содержит 20 витков провода ПЭВ 0,5, вторая и третья — по 65 витков провода диаметром 0,3 мм, четвертая обмотка — 220 витков провода диаметром 0,1 мм. Подбором числа витков первичной обмотки устанавливают необходимые выходные напряжения преобразователя. Все обмотки должны быть хорошо изолированы.

Все используемые в приборе детали миниатюрные, переменные резисторы, кроме R2 и R12, подстроечные. Мостик КЦ407 можно распилить пополам (рис. 6) и из половинок собрать умножитель напряжения 100…400 В.

Рис. 6. Мостик КЦ407.

Можно упростить микросхему КР1408УД1, исключив ненужные выводы и часть корпуса, при этом необходимо проверить детали на работоспособность. Транзистор КТ829 установить на радиатор, площадь которого не менее 10 см2.

Рис. 7. В случае смещения луча — включение R4.

В некоторых случаях можно закоротить С1 (рис.1). Если при этом происходит смещение луча, R4 можно включить по схеме рис.7. Необходимо обратить внимание на экранировку ЭЛТ. Трансформатор с выпрямителем удобнее собрать в  отдельной коробочке, что даст возможность использовать его для других целей и уменьшить габариты прибора.

В. Г. Давлеткулов, г Львов. Украина.

Каталог радиолюбительских схем. Генератор разыертки осцилографа.

Каталог радиолюбительских схем. Генератор разыертки осцилографа.

Генератор развертки осцилографа

Коротко об основных параметрах генератора. Диапазон длительности развертки перекрывается при использовании переключателя на 18 положений с ценой деления от 0,1 мкс до 20 мс на клетку шкалы экрана (10 клеток по горизонтали). Нелинейность развертки — не более ±0,15%. Амплитуда выходного напряжения генератора составляет 5 В. Режим работы развертки — автоколебательный, ждущий.
В генераторе развертки осциллографа сигнал синхронизации после предварительного усиления поступает на формирователь импульсов синхронизации — триггер Шмитта (ТШ). Затем одновибратор укорачивает импульсы, и они поступают на формирователь импульсов, обеспечивающий запуск, сброс генератора линейно изменяющегося напряжения (ЛИН) и формирование синхроимпульсов.

Принципиальная схема генератора изображена на рис. 1 Ее простота достигнута благодаря применению микросхемы КР1533АГЗ, она содержит два одновибрэтора. Длительность генерируемого одновибратором импульса не зависит от длительности запускающего. Одновибрзторы допускают повторный запуск новым импульсом, выключение возможно подачей импульса на специальный вход.
Генератор работает следующим образом. После включения питания транзисторный ключ VT2 заперт, поэтому начинается формирование импульса ЛИН. Когда напряжение в точке соединения резисторов R11 и R12 достигает порога срабатывании TLU (DD1.3, DD1.4), он переключается и на его выходе появляется уровень 1. Одновибратор DD2.2 формирует на своем выходе Q импульс положительной полярности. Транзистор VT2 от срывается и разряжает конденсатор Ст. ТШ возвращается в исходное состояние. Длительность импульса Ти одновибратора DD2 2 при отсутствии импульса синхронизации на входе генератора определяется постоянной времени C5R7 (tи=0,45C5R7). По окончании импульса транзистор VT2 запирается и начинается формирование нового импульса ЛИН, т.е. устанавливается автоколебательный процесс.
Если во время паузы между импульсами ЛИН на входе генератора появляется сигнал синхронизации, перепад напряжения ТШ (DD1.1, DD1 2) запускает одновибратор D02.1, вырабатывающий импульс длительностью 100 не. Этот импульс низким уровнем выключает одновибратор DD2.2, транзистор VT2 запирается и формируется ЛИН, при этом действие синхросигнала блокируется. Таким образом реализован ждущий режим работы. Минимальная длительность импульса ЛИН составляет 0,2 мкс, а максимальная частота автоколебаний — 5 МГц. При этом сумма времени разрядки конденсатора Ct и переходных процессов составляет единицы наносекунд и колебания имеют четкую пилообразную форму.
В повторителе введена параллельная положительная обратная связь (ПОС) с выхода на вход с помощью резистора R10, что позволяет скорректировать нелинейность почти на всем протяжении рабочего хода развертки. Если во время паузы между импульсами ЛИН на входе генератора появляется сигнал синхронизации, перепад напряжения ТШ (DD1.1, DD1 2) запускает одновибратор D02.1, вырабатывающий импульс длительностью 100 нc. Этот импульс низким уровнем выключает одновибратор DD2.2, транзистор VT2 запирается и формируется ЛИН, при этом действие синхросигнала блокируется. Таким образом реализован ждущий режим работы.
Минимальная длительность импульса ЛИН составляет 0,2 икс, а максимальная частота автоколебаний — 5 МГц. При этом сумма времени разрядки конденсатора Ct и переходных процессов составляет единицы наносекунд и колебания имеют четкую пилообразную форму.

В повторителе введена параллельная положительная обратная связь (ПОС) с выхода на вход с помощью резистора R10, что позволяет скорректировать нелинейность почти на всем протяжении рабочего хода развертки. на рис. i не показан переключатель и элементами в рем я задаю щей цепи для всех подциапазонов развертки SA1; они расположены вне платы генератора. Схема переключателя времени развертки приведена на рис. 2. Длительность импульса развертки вычисляется по формуле: Ти=КСR, где К=7,2. В генераторе не предусмотрена плавная регулировка длительности: опыт работы о осциллографом показывает, что пользоваться ею практически не приходится.

Длина линии развертки в осциллографах обычно превышает ширину экрана. Чтобы цена деления на экране трубки при десяти клетках соответствовала цифрам, указанным на рис. 2 (для переключателя SA1), нужно подстроить усилитель горизонтального отклонения. Осциллограммы напряжения в различных точках схемы представлены на рис. 3 Все напряжения, кроме напряжения Uсинхр соответствуют уровням ТТЛ. Амплитуда напряжения синхронизации должна быть не менее 0,2 В.
Формирователь ЛИН может работать и при напряжении питания 5 В; это позволяет упростить источник питания осциллографа. Амплитуда ЛИН в этом случае составит 2,3…2,5 В. Придется произвести перерасчет номиналов Ct и RI с новым коэффициентом К=4,4. Качество ЛИН останется высоким.
На выходе генератора есть начальное напряжение; при использовании транзистора КПЗОЗА оно равно 0,6…0,65 В, что примерно соответствует напряжению база-эмиттер открытого биполярного транзистора. Включение эмиттерного повторителя на выходе генератора позволяет снизить смещение практически до нуля.
В конструкции все элементы генератора, кроме переключателя SA1, размещены на печатной плате с разъемом МРН-14-1. Переключатель подциапазонов на 18 положений — собственного изготовления. Ось и втулка взяты от готового переключателя, в качестве замыкающих контактов использованы герконы длиной 10 мм от кнопочного пульта настольного калькулятора. Замыкаются контакты с помощью керамического магнита от того же калькулятора, который закреплен на оси переключателя и останавливается фиксатором переключателя у нужной пары контактов.
Резисторы и конденсаторы (кроме времязадающих элементов) — соответственно МЛТ и KM. R10 — построечный переменный резистор СПЗ-1Эа. Элементы же, определяющие время развертки, R13-R20 — С2-29В 0,25 Вт с отклонением от номинала не более + 0,25 %, а конденсаторы С9-С13 — К70-7 ±0,25 %. Транзисторы могут быть заменены известными аналогами.

Содержание

© Каталог радиолюбительских схем Все права защищены. Радиолюбительская страница. Перепечатка разрешается только с указанием ссылки на данный сайт. Пишите нам. E-mail: [email protected] или [email protected].

Я радиолюбитель

Time Base Generator — Inst Tools

by Editorial Staff

Ранее упоминалось, что для осциллографов во временной области требуется генератор развертки, линейный по времени для отображения по оси x. Движение пятна на экране от крайнего левого угла к крайнему правому называется разверткой.

Генератор, генерирующий сигнал, отвечающий за перемещение пятна на экране по горизонтали, называется генератором временной развертки или генератором развертки. Схема развертки вместе с функциями стробирования дисплея называется временной базой.

Линейная развертка перемещает пятно слева направо, в то время как движение пятна справа налево не видно. Эта часть формы волны, генерируемая временной базой, называется обратноходовой или обратной. В это время электронно-лучевая трубка гаснет.

Генератор временной развертки также управляет скоростью, с которой пятно перемещается по экрану. Эта скорость должна быть отрегулирована с передней панели управления.

Почему генератор развертки называется генератором временной развертки?

Для всех сигналов, зависящих от времени, необходимо откалибровать ось X как ось времени. Генератор развертки создает движение пятна на экране таким образом, что оно действует как временная ось или временная база для отображаемых сигналов. Следовательно, генератор развертки также называется генератором временной развертки.

Два элемента управления на передней панели, которые используются для управления скоростью и длительностью сигнала временной развертки, — это управление временем/делением и переменной времени.

Примечание: схема триггера гарантирует, что горизонтальная развертка начинается в той же точке, что и вертикальный входной сигнал.

Требования к базе времени:

Требования к базе времени:

1. Изменение времени развертки от 10 нс до 5 с на деление.
2. Точность времени лучше 3%.
3. Линейность лучше лучше, чем 1% по электронно-лучевой трубке.
4. Десятикратное расширение в усилителе строчной развертки, позволяющее отображать 1 нс на деление для очень высокоскоростных переходных процессов.
5. Скорость пятна должна быть постоянной по всему экрану.
6. Пятно должно быть невидимым при трассировке справа налево и должно быть видно только слева направо.

Принцип генератора временной развертки

Генератор базовой развертки использует зарядные характеристики конденсатора для генерации линейного времени нарастания напряжения. Линейно возрастающая рампа, которая становится равной нулю за очень короткое время, гарантирует, что пятно будет видно слева направо и невидимо справа налево.

На изображении ниже показан конденсатор, заряжаемый от источника постоянного тока.

Когда переключатель S1 замкнут, S2 разомкнут и конденсатор заряжается, создавая на выходе линейное изменение. Скоростью развертки можно управлять, изменяя емкость конденсатора или зарядный ток.

При достижении максимального значения линейного напряжения переключатель S2 замкнут, а S1 разомкнут. Таким образом, конденсатор разряжается через сопротивление R. Это называется обратным ходом или обратным ходом. Время t1 называется временем развертки. Схема представляет собой своего рода релаксационный генератор, который генерирует сигнал пилообразной формы. Но эта схема имеет меньшую точность. Методы начальной загрузки обеспечивают гораздо большую линейность, но они намного дороже.

Во время развертки пятно перемещается слева направо. Во время обратного хода экран гаснет, и пятно возвращается на свой начальный уровень, но его движение справа налево невидимо.
Практически триггерная цепь связана с генератором временной развертки. Эта схема генерирует триггерный импульс, который активирует генератор временной развертки для создания линейного изменения.

Теперь, когда один цикл, развертка и возврат завершены, генератору базы времени требуется определенное время, чтобы начать следующий цикл. Это время делится на два типа: время задержки и время ожидания.

Время выдержки:

Через триггерную схему подается плюс сразу после завершения цикла, генератору временной базы требуется некоторое время, чтобы начать рампу. Это время требуется для стабилизации обратноходовой схемы. Это время называется временем задержки.

Время ожидания:

Теперь, когда генерируется триггерный импульс в цепи триггера, импульс должен пересечь определенный опорный уровень, чтобы активировать генератор временной развертки. Этот опорный уровень называется порогом срабатывания.

Теперь, после окончания периода удержания, несмотря на то, что схема готова, из-за пересечения порога срабатывания импульсу требуется некоторое время, чтобы активировать генератор базы времени. Таким образом, время, необходимое запускающим импульсам для пересечения порога запуска, называется временем ожидания.

Будьте первыми, кто получит эксклюзивный контент прямо на вашу электронную почту.

Обещаем не спамить. Вы можете отписаться в любое время.

Неверный адрес электронной почты

Категории Электронные устройства и схемы

2023 © Воспроизведение без явного разрешения запрещено. — Курсы PLC SCADA — Сообщество инженеров

Что такое генератор временной развертки? Определение, типы, ошибки в сигнале развертки и применение генератора временной развертки

Определение : Цепь, которая производит линейно изменяющееся напряжение или ток с временем , известна как генератор временной развертки . По сути, это генератор функций, который генерирует пилообразный сигнал 9.0077 из высокая частота . Эти схемы также известны как схемы развертки. Это так, потому что они используются для перемещения луча электронов по экрану в горизонтальном направлении в CRO.

Типы генератора временной развертки

В основном они бывают двух типов:

1. Генератор временной развертки напряжения : Он генерирует напряжение , которое изменяется линейно во времени и находит свое применение в электростатическом отклонении .
2. Генератор текущей временной базы : Он генерирует линейно изменяющийся ток относительно времени на выходе. Затем этот ток пропускают через индуктор или катушки отклонения и используют в поле электромагнитного отклонения .

Сигнал Time-Base

CRO в основном измеряет или отображает величину, которая меняется в зависимости от времени. Это требует, чтобы пятно ЭЛТ двигалось с постоянной скоростью, что в результате требует линейно изменяющегося напряжения, которое должно быть приложено к набору отклоняющей пластины.

Теперь давайте взглянем на форму волны напряжения с временной разверткой, показанную ниже. Иногда его называют формой волны развертки.

Здесь мы видим, что линейно изменяющееся напряжение начинается с точки, оно может быть равно 0 и возвращается к той же точке после достижения пикового значения.

Продолжительность времени, в течение которого происходит линейное увеличение напряжения сигнала, известна как Время развертки и обозначается как T _с . С другой стороны, время, необходимое сигналу для возврата к исходному значению, известно как Время восстановления или время восстановления T _r .

Обычно выходной сигнал, генерируемый схемой развертки, показан выше, т. е. форма сигнала напряжения развертки. Однако идеализированный выходной сигнал представляет собой сигнал пилообразной формы, который получается, когда T _r очень мало или отрицательно по отношению к T _s . Эта конкретная идеальная форма пилообразного или пилообразного напряжения показана ниже.

В случае идеализированного сигнала напряжение, создаваемое разверткой, становится точно линейным, а время восстановления равно 0, как показано на рисунке выше.

Ошибки формы сигнала развертки в генераторе временной развертки

Генератор временной развертки практически не может обеспечить точно линейное напряжение развертки. Однако, если мы все же учтем, что генерируется точно линейное напряжение развертки, оно обязательно будет искажаться при передаче. Таким образом, обычно существует 3 разных способа выразить отклонение от линейности.

Ошибка наклона или скорости развертки :

В генераторе развертки необходимо поддерживать постоянную скорость развертки во времени. Изменение скорости развертки приводит к нелинейности наклона напряжения развертки. Эта ошибка известна как ошибка скорости развертки и задается как 9.0003

Ошибка смещения :

Это отношение максимальной разницы между фактическим и линейным напряжением развертки к пиковому значению напряжения развертки. Она задается как

На рисунке ниже показано графическое представление ошибки смещения:

 

Она важна для измерения времени и определяет нелинейность сигнала.

Ошибка передачи : Это результат прохождения напряжения развертки через высокочастотную RC-цепь, поскольку максимальная амплитуда выходного сигнала отличается от входной. Это дается как

На рисунке ниже показана ошибка передачи сигнала развертки:

 

При меньшем отклонении напряжение развертки можно рассматривать как сумму линейного и квадратичного членов, чем

Получить точную линейность в напряжениях развертки практически невозможно, поэтому для ее достижения разрабатываются различные методы.

Методы обсуждаются ниже:

1. Экспоненциальная зарядка : В этом методе конденсатор заряжается через резистор экспоненциально от источника напряжения до значения, несколько меньшего по сравнению с напряжением источника.
2. Зарядка постоянным током : Здесь источник постоянного тока используется для линейной зарядки конденсатора.
3. Схема Миллера : В этом методе шаг преобразуется в пилообразный сигнал с помощью операционного интегратора.
4. Схема начальной загрузки : В этой схеме, в основном, постоянное напряжение используется на резисторе последовательно с конденсатором, чтобы поддерживать постоянный ток.
5. Схема Phantastron : Эта схема представляет собой модифицированную версию схемы Миллера, где требуется импульсный вход, а не ступенчатая форма волны.
6. Компенсирующая сеть : Это схемы, которые улучшают линейность сигнала, но используются вместе с бутстрапом и генератором временной развертки Миллера.
7. Цепь катушки индуктивности : Здесь линейная зарядка конденсатора осуществляется с помощью последовательной цепи RLC.

Наиболее часто используемые методы генерации напряжения развертки среди всех вышеперечисленных — это экспоненциальная зарядка и развертка Миллера и бутстрап генераторы временной развертки.

Применение генератора временной развертки

• Используется в CRO для измерения и отображения изменяющихся во времени величин.
• Генераторы временной развертки используются в радиолокационной системе для определения дальности до цели.
• Эти схемы используются в мониторах компьютеров и телевизионных индикаторах.
• Автоматическая система управления и аналого-цифровые преобразователи используют эти схемы для управления и преобразования приложений путем изменения времени.
• Для точного измерения времени и методов временной модуляции находят свое применение схемы временной развертки.