5. Устройство синхронизации и запуска развертки

Устройство синхронизации и запуска развертки преобразует различные по форме и амплитуде сигналы в стандартные импульсы и позволяет выбрать момент времени для запуска развертки, который соответствует определенному уровню исследуемого сигнала. Вход устройства может быть открытым и закрытым. В большинстве случаев достаточен запуск по переменному току. Но при исследовании сигналов, статистически распределенных во времени, необходимо пользоваться открытым входом. В противном случае в результате изменения постоянной составляющей, обусловленного присутствием разделительных емкостей, менялся бы уровень напряжения сигнала, определяющий момент запуска развертки, что привело бы к размытости изображения на экране ЭЛО.

Устройство синхронизации состоит из следующих основных функциональных узлов:

• переключателя входа, при помощи которого выбирается запускающий сигнал;

• входного аттенюатора

• эмиттерного повторителя с, обеспечивающего хорошее согласование, имеющего в своем составе средства зашиты от перегрузки канала и достаточно высокое входное сопротивление;

• усилителя, при помощи которого запускающий сигнал достигает необходимого уровня;

• переключателя полярности запускающего сигнала, при помощи которого можно выбрать момент запуска развертки во время возрастающей или спадающей части сигнала;

• триггера Шмитта для выбора уровня напряжения запускающего сигнала, определяющего момент запуска развертки;

• формирователя коротких импульсов запуска и синхронизации с постоянными крутизной фронта и амплитудой, независящими от параметров входного сигнала.

Рассмотрим ниже более подробно узлы устройства синхронизации и запуска.

1. Входной аттенюатор

В качестве аттенюатора выберем компенсационный делитель с коэффициентом деления 1:10. Делитель используется только в режиме внешней синхронизации. Режим синхронизации и коэффициент деления определяются переключателем SA2. Ключ SA1 отключает входную емкость для обеспечения возможности учета постоянной составляющей сигнала. Схема входного делителя представлена на рисунке 5.

Пусть R1 = 100 кОм, C3 = 10 пФ.

При делении 1 : 10 получаем (k =0,1):

(5.1)

Для исключения искажения формы импульса аттенюатором постоянные времени RC цепей должны быть равны:

мкс, (5.2)

Отсюда пФ. (5.3)

Входная емкость С1 должна обеспечивать неискаженную передачу сигнала во всем частотном диапазоне. Так как входной сигнал – треугольный импульс, зададимся значение коэффициента низкочастотных искажений и значением нижней граничной частоты .

Ф (5.4)

Выбираем С1=0,015 мкФ.

2. Входной каскад

Для обеспечения высокого входного сопротивления канала X необходимо добавить входной каскад, обеспечивающий согласование по сопротивлению.

Микросхема DA1 должна иметь хорошие частотные свойства (для неискаженной передачи фронтов сигнала), малое напряжение смещения и слабую температурную зависимость, высокое входное сопротивление и коэффициент усиления. Исходя из этих соображений выбираем операционный усилитель К544УД2, параметры которого приведены в Приложении А. Выберем коэффициент усиления К1=100, при котором при минимальном входном сигнале 10 мВ напряжение на выходе каскада будет 1 В.

Выберем R2=1 кОм.

(5.5)

Тогда

(5.6)

Выбираем R3=100 кОм

Для защиты входа операционного усилителя от перегрузки по входу каскада подключим ограничитель напряжения на диодах VD1 – VD4. Указанные диоды должны быть импульсными, иметь малую емкость перехода и достаточно большой допустимый импульсный ток. Выберем для этой цели диоды КД102А, имеющие максимальный допустимый прямой ток 0,1 А, максимальный импульсный ток 2 А, обратный ток менее 0,1 мкА, максимальное обратное напряжение 250 В, постоянное прямое напряжение 1 В. Рассчитаем токоограничивающее сопротивление R1. Пусть максимальное напряжение на входе U_{вх m} = 220 В – сетевое напряжение. Тогда:

Ом. (5.7)

Выбираем номинальное значение R1 = 110 Ом.