2.2.6. Генераторы развертки. Назначение. Схема. Синхронизация генераторов развертки

Для получения на экране осциллографа неподвижного изображения исследуемого сигнала на вертикальные отклоняющие пластина подается напряженнее линейно изменяющееся во времени (ЛИН). Это напряжение генерируется в электронном осциллографе генератором развертки.

Рис. 2.12. График ЛИН

Для обеспечения неподвижности изображения генератор синхронизируется исследуемым процессом. Типичный график ЛИН показан на рис.2.12. Такое напряжение U(t) характеризуется следующими параметрами:

Длительностью прямого хода Т_пр периодом повторения Т_р, длительно­стью обратного хода Т_обр, временем восстановления. T_У, амплитудой U_m и линейностью прямого хода _Р:

, (2.16)

В общем случае генераторы развертки осциллографа должны генерировать напряжение с высокой линейностью прямого хода, малым временем обратного хода, иметь малое время восстановления, допускать возможность синхронизации их работы, иметь высокий к.п.д. использования напряжения источника питания.

Генераторы разверток осциллографа делят: по скорости изменения ЛИН – на генераторы медленной развертки (Т_р=10с – 20мс); средней скорости развертки (Т_р = 0,1с –1мкс) и быстрой развертки (Т_р < 1 мкс); по допустимой нелинейности развертки – на точные _Р < 5%) и обычные (_Р = 10% – 20%);. по способу синхронизации исследуемым процессом на генераторы непрерывной ждущей развертки; по принципу построения на генераторы с параллельным (Рис. 2.13,а) и последовательным (Рис. 2.13,б) включением коммутирующего элемента.

Рис. 2.13, а. Генератор с параллельным включением коммутирующего элемента

Рис. 2.13, б. Генератор с

последовательным включением коммутирующего элемента

В первой схеме (Рис. 2.13,а) элемент, запасающий энергию элект­рического тока во время прямого хода, заряжается от источника Е, а в течение обратного хода разряжается. Во второй схеме (Рис. 2.13,б) этот элемент во время прямого хода разряжается через разрядную цепь, а во время обратного хода быстро заряжается через коммутирующий элемент. Для синхронизации имеется возможность управлять моментом начала нового периода работы генератора подачей синхронизирующего импульса, например, на коммутирующий элемент.

В настоящее время предложено большое количество схем генераторов ЛИН. Характерным для большинства из них является наличие емкостной интегрирующей цепи. Для получения возможно более линейного напряжения на выходе такого генератора стараются тем или иным способом получить, возможно, более постоянным ток заряда емкости. В этом случае

, (2.17)

если i = const, то U_ЛИН(t) = U₀ ± Kt.

Постоянство зарядного тока можно получить применением высокого по сравнению с U_m напряжения для заряда емкости, т. е. использованием для формирования ЛИН только начального участка экспоненциального напряжения (основной недостаток такой схемы – малый к.п.д. использования напряжения источника питания); применением токостабилизирующих двухполюсников и компенсационных методов с использованием положительной и отрицательной обратных связей. В современных осциллографах генераторы ЛИН, построенные по одному из перечисленных способов, управляются прямоугольными импульсами, длительность которых равна Т_П. Для этой цели в каждом генераторе развертки имеется управляющее устройство УУ.

Устройство синхронизации и запуска

Мультивиб-ратор

Генератор пилообразных сигналов

Усилитель X

ВхоД ВЫХОД

Рис. 2.14. Структурная схема генератора развертки с мультивибратором управления

В схеме УУ (рис.2.14) с мультивибратором в ждущем или автоколебательном режиме он вырабатывает прямоугольные импульсы, которые используются для управления глин. В ждущем режиме мультивибратор запускается короткими импульсами, поступающими от устройства синхронизации и запуска. В непрерывном режиме (периодическая развертка) мультивибратор синхронизируется схемой синхронизации с исследуемым сигналом. Для того, чтобы размах u_m ЛИН не менялся при переключении длительности развертки в генераторе, одновременно переключают время, задающее элементы мультивибратора и глин.

В схеме УУ с триггером (рис. 2.15) генератор развертки работает в ждущем режиме. Изменяя режим работы УУ с помощью резистора «стабильность», триггер можно превратить в управляющее устройство с одним устойчивым состоянием, которое соответствует прямому ходу развертки, которая в этом случае работает в непрерывном режиме.

Триггер

Генератор пилообразных сигналов

Усилитель X

Вход Выход

Устройство синхронизации

и запуска

Рис. 2.15. Структурная схема генератора развертки с триггером

Генератор ждущей развертки позволяет устанавливать длительность прямого хода, переключая только времязадающие элементы глин. Длительность импульсов УУ устанавливается автоматически благодаря триггеру. Импульс, поступающий от устройства синхронизации и запуска, переводит триггер из исходного состояния в рабочее. Линейно изменяющееся напряжение глин подается на сравнивающее устройство, выходной сигнал которого в момент достижения ЛИН определенного уровня переводит триггер в исходное состояние, после чего прекращается прямой ход развертки. На выходе триггера образуются прямоугольные управляющие импульсы, длительность которых определяется скоростью развертки. При постоянном уровне сравнения размах u_m не меняется при переключении времязадающих элементов глин. При этом генератор развертки «блокируется», т. е. Становится нечувствительным к запускающим импульсам.