オシロスコープでの遅延掃引。スキーム、説明

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オシロスコープの遅延掃引。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事の著者は、オシログラフィック測定の精度の向上について以前に触れたトピックを続けています。彼が推奨するシンプルなデバイスを使用すると、自家製または単純な工業用オシロスコープを、信号遅延デバイスまたはデジタル掃引を備えたオシロスコープによってのみ提供されるレベルまで改善できます。

オシロスコープの垂直偏向チャネルでは、調査中の信号の時間遅延が発生します。これは、信号の最初のセクションを観察するために必要です。これは通常、遅延線 (DL) によって実現されます。オシロスコープに遅延を導入しようと決めたアマチュア無線家は困難に遭遇するかもしれません。必要なパラメータを備えた LZ を独自に計算して製造することは実際には非常に困難です。

工業的に生産されたLZを使用することも可能ですが、広帯域オシロスコープに適した市販のLZは原則として存在しません。特に、集中パラメータを備えた LM は、多様性が大きいにもかかわらず、依然として広帯域での動作には適していません。出力でのパルス立ち上がり時間が長いためです [1]。特別な遅延ケーブルで作られた分散パラメータを持つ LZ はより良いパラメータを持っています [2] が、かさばりすぎます。したがって、LZ ブロードバンドオシロスコープ S1-79 の寸法は 160x180x30 mm、重量は 600 g で、小型のアマチュアオシロスコープとしては少し重いです。さらに、そのような着陸帯を製造および構成することも非常に困難である。確かに、オシロスコープの工業用モデルでは、最新の高品質小型 LZ がマイクロエレクトロニクス手法を使用して製造されています [1、3] が、店頭で購入することはできません。

しかし、状況はそれほど絶望的ではありません。アマチュア無線家がパラメーターを測定するときに使用する周期的に繰り返される信号の場合、遅延スキャンを使用すると、LS がなくても問題は完全に解決できます。

簡単にするために、一連のパルスを研究していると仮定しましょう。研究中のパルスを遅らせるのではなく、このパルスがスキャンジェネレータをトリガーする時間を遅らせることも可能です。トリガの瞬間は、次のパルスの始まりが画面に表示される掃引セクションに収まるように選択されます。トリガ遅延の期間を変更することにより、調査対象の信号の画像をオシロスコープ画面上で移動させ、その詳細を詳細に検査することができます。また、線形に変化する電圧 (LV) パルスの持続時間も変更できるため、この部分は顕微鏡で拡大して、つまり時間を大幅に拡大して検査するかのように検査できます。いかなる着陸帯もそのような機会を提供しないだろう。もちろん、これは遅延掃引を備えたオシロスコープでは必要ないという意味ではありません。とにかくインストールした方が良いです。これにより、オシロスコープの機能が拡張されます。いかなるＬＰも歪みを引き起こすため、遅延線が必要でない場合には遅延線をオフにできることが望ましいだけである。

遅延掃引デバイスには、パルス幅を互いに独立して変更できる 1 つのワンショットモノバイブレータ、RS トリガ、シュミットトリガ (TS)、および LIN ドライバが含まれています。スイープジェネレータの概略図は比較的単純です (図 6)。同期パルスがない場合、発電機は自励発振モードで動作します。電源電圧をオンにした後、ログレベルは RS トリガ DD1.1、DD1.2 の出力 2.1 に設定され、したがって単安定 DD1 (OB1) の入力 A に設定されます。 0、出力 Q - ログ 2.2。単安定 DD2 (OB0) の出力 Q では、ログレベルも動作します。その結果、ダイオードＶＤ２、ＶＤ３およびキートランジスタＶＴ２が閉じられ、コンデンサＣτが抵抗器Ｒτを流れる電流で充電される、すなわち、ＬＩＮの形成が始まる。抵抗器 R2 と R3 の接続点の電圧が TS DD2、DD12 のトリガレベルに達すると、スイッチが切り替わり、ピン 13 にログが表示されます。 1.3。DD1.4 の入力 B に送信されます。 OB がトリガされ、その出力 Q に 11 が現れ、ダイオード VD1 とトランジスタ VT2.2 が開き、コンデンサ Cτ が放電され、LIN の形成が停止します。 TS は元の状態に戻ります。 OB1 パルス (持続時間 t = 2C2R2) が終了すると、トランジスタ VT0.45 が閉じ、新しい LIN パルスの形成が始まります。 DD7 の出力 8 での 2 から 1 へのレベル差は、RS トリガの入力 0 に到達しますが、その状態を変えて自己発振プロセスを中断することはできません。これは、ログレベルが入力 8 で確立された瞬間からであるためです。電源が入ります。 1.3.

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同期パルスの到着では、その到着の瞬間がランダムであるため、XNUMX つの状況が考えられます。

LIN の形成中に同期パルスが来たと仮定します。これはトランジスタ VT1 によって反転および増幅され、RS フリップフロップの入力 2 に供給され、スイッチが切り替わり、そのピン 6 および入力 A DD2.1 で電圧レベルが対数から低下します。 1 ～ 0。出力 Q DD2.1 での電圧レベルは 3 に設定されます。ダイオード VD2 を通るこの電圧により、トランジスタ VT2 が開き、LIN パルスの形成が停止します。後で到着するクロックパルスは、RS フリップフロップの同じ入力 2.1 に到着するため、回路のアクティブ要素の状態を変更しません。 LIN 形成開始までの遅延時間がカウントされます。遅延時間は、出力 Q DD6 でのパルス持続時間に等しく、時定数 (R7+R4)C (C - C6 - C2) によって決まります。 OB2 状態はトランジスタ VT0 のベース回路に影響を与えず、出力 1V2 は閉じたダイオード VDXNUMX によって分離されているため、出力 XNUMXVXNUMX に負荷をかけません。

遅延パルスの終わりに、トランジスタ VT2 が閉じ、LIN の形成が始まります。終了すると TS がトリガーされ、ピン 8 からのパルスが RS トリガーの入力 5 に送られ、TS が元の状態に戻ります。ジェネレータは新しい同期パルスを受信する準備ができています。この場合の回路の各点における応力図を図に示します。 2. Usync を除くすべての電圧は TTL レベルに対応します。

オシロスコープでの遅延掃引

LIN パルス間の休止の瞬間にクロックパルスがジェネレータ入力に到着する場合、OB1 はログレベルのパルスを生成中です。出力 Q で 1。RS トリガのピン 6 からのパルスにより OB1 が再起動されます。 OB1 の入力は最初のクロックパルスによってトリガーされる RS トリガーによってブロックされるため、後続のクロックパルスは OB2.1 を再起動できません。反転出力 DD2.2 からのパルスは出力 Q DD2 でパルスを停止し、ダイオード VD2 を介してトランジスタ VT3 を開いたままにします。しかし、少し前にDD2.1の出力QからのインパルスがダイオードVD2を介して入ってきたため、トランジスタは閉じません。このパルスにより、ダイオード VD2 が閉じます。したがって、ダイオード VD3 と VD2 は、モノバイブレータの相互の影響を排除します。トランジスタ VT1 は開いたままになりますが、この瞬間から、再起動後の OBXNUMX の出力におけるパルスの持続時間によって決定される、LIN ドライバーの開始遅延時間がカウントされます。その後、すべてが最初のケースと同じように起こります。ここでは LIN ドライバーの動作は考慮しません。

スイープ遅延範囲は 3 つのサブ範囲に分割されます。繰り返した場合、アマチュア無線家はそれらを自由に選択できます。図では、図6は、図に示されているコンデンサC4〜C6の静電容量値に対する抵抗R3の回転角に対する遅延時間の依存性を示しています。コンデンサ C1 は、超小型回路と設備の静電容量の合計です。 SA6 のこの位置と抵抗器 R1 スライダーの下側の位置では、OB5 パルスの持続時間は 10 分の XNUMX マイクロ秒を超えないため、発電機は事実上遅延なく動作します。この静電容量が十分でない場合は、XNUMX ～ XNUMX pF の外部コンデンサを追加できます。

オシロスコープでの遅延掃引

図では、 1 SA2 掃引期間サブレンジスイッチは表示されていません。これは、図 4 に示す掃引時間スイッチと同様に実行されます。 2]。ジェネレーターの主なパラメーターと、デバイスを複製するために必要なその他のデータもそこに示されています。

発電機回路の要素は、MPH-14-1 コネクタを備えたプリント基板上に配置されており、スイッチ SA1 と SA2 は基板の外側にあります。リードスイッチを使用して作られています。このようなスイッチの動作原理と設計の詳細な説明は、[5] に記載されています。許容偏差のある抵抗とコンデンサの種類と値は[4]に記載されています。タイプ B の機能特性を持つ可変抵抗器 R6 - SPZ-9g。KT316B トランジスタは、KT316A または吸収時間が 4 分以内の他のマイクロ波トランジスタと置き換え可能です。 KT326B トランジスタを KT326A または KT363A、B に置き換え、KP303A トランジスタをカットオフ電圧が約 303 V の他の KP0,5 シリーズに置き換えることができます。KD512A ダイオードの代わりに KD513A または KD514A を使用し、KR1533 シリーズのマイクロ回路の代わりに、MS K155およびK555シリーズを使用します。この場合、スキャナの速度は低下しますが、ほとんどの場合はそれで十分です。この場合には、通常の高周波トランジスタやダイオードが適しています。

マイクロ回路を取り付ける場合は、1 kΩ の抵抗を介して空き入力を +Up に接続することをお勧めします。いくつかの入力がそれに接続されています [6]。

スキャンジェネレーターのセットアップについては、[4] で説明されています。 LIN パルスの振幅は 5 V を超えるように設定しないでください。この値を超えると、視覚的にはわかりませんが、LIN の非直線性が急激に増加します。スキャンの線形性を確認する最も簡単な方法は目視ですが、ジェネレーターを使用すると非線形性が数百分の数パーセントを超えないスキャンを取得できるため、完全に論理的というわけではありません。この機会を利用するには、非線形性を測定する特別な方法が必要です。それらは単純ですが、別の説明が必要です [7]。

スキャンジェネレーターの動作改善について少し。スキャンの直線性は良好ですが、LIN パルスの振幅と持続時間は温度に依存するため、高精度デバイスとは言えません。 LIN ドライバ自体は、トランジスタ VT3 および VT4 にフィードバックを追跡するソースフォロワを使用しているため、非常に安定しています。電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタの不安定性の部分的な補償と深いフィードバックにより、この中継器のパラメータは温度にほとんど依存しません [8]。熱安定性要素 Ct および Rt を使用すると、LIN の傾斜角は実質的に変化しません。

LIN の温度依存性は、TS の応答しきい値の変化によって説明されます。しきい値の温度依存性は半導体サーミスタと同様に非線形であるため、良好な熱補償を実行することが比較的容易になります。補正回路の回路図を図に示します。 4. サーミスタをマイクロ回路本体の近くに配置すると、温度に依存する LIN パルスの振幅と持続時間の不安定性が 10 倍以上減少し、20 ～ 50°C の温度範囲では 0,7% を超えません。補正回路には抵抗器 MMT-1 が使用されており、T = 20°C での抵抗値は 1660 オームです。抵抗 R4 および R5 - C2-29、電力 0,125 W、公称値からの偏差は +0,25% 以下。

オシロスコープでの遅延掃引

補正を導入した後、LIN 振幅は 0,8 V 増加しますが、以前の振幅を復元しようと努める必要はありません。これは、熱補正の違反につながる可能性があります。水平偏向アンプのゲイン変更が容易になります。

6 つの LIN ジェネレータと 1 種類の同期を備えたデュアルスキャンオシロスコープとは異なり、遅延スキャンユニットには XNUMX つの同期 LIN ジェネレータのみが含まれています。このようなジェネレーターを使用すると作業が簡単になります。オシロスコープのコントロールの通常の操作に加えて、ほとんどの場合、「スイープ遅延」ノブ (RXNUMX) のみを使用する必要がありますが、まれにサブレンジ選択スイッチ (SAXNUMX) を使用する必要もあります。

デュアル掃引オシロスコープで行われるほとんどの測定は、この遅延掃引を備えた機器で行うことができます。例外は「B 照明 A」モードです。「スキャンビュー」スイッチのこの位置では、拡大して表示される領域が強調表示されます。しかし、ここでの手順は非常に複雑であり、照明なしでも目的の領域を見つけることができるため、照明は特に必要ありません。

検討中の XNUMX つのデバイスの基本的な類似点は、スキャン同期が画面上に表示される信号ではなく、別の信号によって実行されることです。このおかげで、同期をトリガーするには振幅が不十分なパルスエッジや信号を考慮することができます。

高精度が実現されないため、単純な安価なオシロスコープでジェネレーターを使用することはほとんどお勧めできません。もちろん、これはユーザーの好みと能力の問題ですが、遅延掃引のない、高精度で優れたオシロスコープを使用して補完することをお勧めします。自律電源を備えた別個のユニットの形で作成することもできます。次に、ジェネレータの出力がオシロスコープの「X」入力に接続されます。このジェネレータは、外部信号と、垂直偏差チャネルの XNUMX つからのクロックパルスの両方によって同期され、その出力は各オシロスコープで利用できます。これには、オシロスコープのランプ電圧出力を使用することもできます。次に、必要に応じて、セットトップボックスに同期タイプのスイッチと分圧器を取り付ける必要があります。

文学

Baev E. F.、Burylin E. I. 小型電気遅延線。 - M.: Sov. ラジオ、1977年。
Blyudin E.K.、Bodnar E.M. 他、ポータブルオシロスコープ。 - M.: Sov. ラジオ、1978年。
Vishnevsky V. N. et al. 信号パラメータのデジタル測定を備えたポータブルオシロスコープ。 - M.: Energoatom、日付、1991 年。
Dorofeea M. オシロスコープスイープジェネレーター。 - ラジオ、1996 年、第 11 号、p. 32-34。
Khazarov K. I. 磁気制御接点を備えたスイッチ。 - M.: エネルギー、1978 年。
デジタルおよびアナログ集積回路。ディレクトリ。エド。 S.V.ヤクボフスキー。 - M.: ラジオと通信、1990 年。
ドロフェーエフM.スイープの非線形性の測定。 -ラジオ、1998年、第7号、p。 28。
セビンL.電界効果トランジスタ。 -M .:ミール、1968年。

著者: M. ドロフィーエフ、モスクワ

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