Генератор развёртки для 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:

T=CU_m/_fк,

где С - ёмкость конденсаторов C1+C2, Ф;

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.

В. ГРЕШНОВ, г. Ульяновск

О задержках в блоке развёртки (относительно требуемой задержки в ЛЗ)

Фрагмент отсюда: http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=86851&sid=7e44c13e19c22e21089fdf9ea2fbb0aa&p=1874001#p1874001

время задержки запуска определяется следующими слагаемыми:

1)временем задержки компаратора в формирователе синхроимпульсов

В автомате сигнал проходит последовательно 2 ключа 74НС4053, у каждого задержка около 12нс.

У меня формирователь на КР597СА2 (около 12нс), триггер на 74HC74 (около 17нс), ключ на 74НС05 (около 11нс).
Итого 12+17+11+12*2 = 64нс. Естественно,это приближенная оценка

Если взять формирователь на TLV3501 (около 7,5нс), триггер на 74LVC1G74 (2.5нс) ключ на 74LVC1G07 (1.6нс), переключатели в автомате 74LVC1G66 (по 0.6нс) то получим 7,5+2,5+1,6+2*0,6= 12,8 нс! Даже если учесть время реакции УГО, то нужна будет ЛЗ на 20...25нс. Во каких мелкосхем буржуины наделали!