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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Barrido retardado en un osciloscopio. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición El autor del artículo continúa el tema que abordó anteriormente sobre cómo aumentar la precisión de las mediciones oscilográficas. El sencillo dispositivo que recomienda permite mejorar un osciloscopio industrial sencillo o casero a un nivel que sólo proporcionan los osciloscopios con dispositivo de retardo de señal o con barrido digital. En el canal de deflexión vertical del osciloscopio se realiza un retardo temporal de la señal en estudio, el cual es necesario para observar su sección inicial. Esto normalmente se logra mediante una línea de retardo (DL). Un radioaficionado que decida introducir un retardo en su osciloscopio puede encontrar dificultades: es prácticamente muy difícil calcular y fabricar de forma independiente un LZ con los parámetros necesarios. Sería posible utilizar LZ producidos industrialmente, pero, por regla general, no existen en el mercado ninguno adecuado para un osciloscopio de banda ancha. En particular, los LM con parámetros agrupados, a pesar de su importante diversidad, todavía no son adecuados para funcionar en una banda ancha: tienen un tiempo de subida de pulso largo en la salida [1]. Los LZ con parámetros distribuidos, fabricados con cables de retardo especiales, tienen mejores parámetros [2], pero son demasiado voluminosos. Así, el osciloscopio de banda ancha LZ S1-79 tiene unas dimensiones de 160x180x30 mm y un peso de 600 g, lo que suele ser un poco excesivo para un osciloscopio amateur de tamaño pequeño. Además, también es bastante complicado fabricar y configurar un LZ de este tipo. Es cierto que para los modelos industriales de osciloscopios, los LZ modernos de pequeño tamaño y alta calidad se fabrican utilizando métodos microelectrónicos [1, 3], pero no se pueden comprar en las tiendas. Y, sin embargo, la situación no es tan desesperada. Para las señales repetidas periódicamente utilizadas por los radioaficionados al medir parámetros, utilizando un escaneo retardado el problema se puede resolver completamente incluso sin LS. Supongamos, por simplicidad, que estamos estudiando una secuencia de pulsos. Es posible retrasar no el pulso en estudio, sino el momento en que este pulso activa el generador de escaneo. El momento de disparo se selecciona de modo que el comienzo del siguiente pulso caiga en la sección de barrido visible en la pantalla. Al cambiar la duración del retardo de activación, es posible mover la imagen de la señal que se está estudiando a través de la pantalla del osciloscopio y examinar en detalle cualquiera de sus detalles. Y dado que la duración de los impulsos de voltaje (LV) que varían linealmente también se puede cambiar, esta parte se examina como si se hiciera bajo un microscopio con aumento, es decir, con un gran lapso de tiempo. Ninguna LZ brindará tal oportunidad. Por supuesto, esto no significa que no sea necesario en un osciloscopio con barrido retardado. Es mejor instalarlo de todos modos. Esto ampliará las capacidades del osciloscopio. Sólo es deseable que la línea de retardo se pueda desactivar cuando no sea necesaria, ya que cualquier LP introduce distorsión. El dispositivo de barrido retardado contiene dos monovibradores de un solo disparo, cuya duración de pulso se puede cambiar independientemente uno del otro, un disparador RS, un disparador Schmitt (TS) y un controlador LIN. El diagrama esquemático del generador de barrido es relativamente simple (Fig. 1). En ausencia de pulsos de sincronización, el generador funciona en modo autooscilante. Después de conectar la tensión de alimentación, el nivel de registro se establece en la salida 6 del disparador RS DD1.1, DD1.2 y, por lo tanto, en la entrada A del monoestable DD2.1 (OB1). 1, en la salida Q - log 0. En la salida Q del monoestable DD2.2 (OB2) también opera el nivel log. 0. En consecuencia, los diodos VD2, VD3 y el transistor clave VT2 se cierran y el condensador Cτ se carga con la corriente que fluye a través de la resistencia Rτ, es decir, comienza la formación del LIN. Cuando el voltaje en el punto de conexión de las resistencias R12 y R13 alcanza el nivel de activación de TS DD1.3, DD1.4, cambia y aparece un registro en su pin 11. 1, que se transmite a la entrada B de DD2.2. El OB se activa, aparece 1 en su salida Q, el diodo VD2 y el transistor VT2 se abren, el condensador Cτ se descarga y se detiene la formación del LIN. El TS vuelve a su estado original. Al final del pulso OB2, cuya duración es t = 0.45C7R8, el transistor VT2 se cierra y comienza la formación de un nuevo pulso LIN. La diferencia de nivel de 1 a 0 en la salida 8 de DD1.3, que llega a la entrada 5 del disparador RS, no puede cambiar su estado e interrumpir el proceso de autooscilación, ya que el nivel de registro se ha establecido en la entrada 4 desde el momento en que la alimentación está encendida. 0.
Con la llegada de un pulso de sincronización, dado que el momento de su llegada es aleatorio, son posibles dos situaciones. Supongamos que el pulso de sincronización se produjo durante la formación del LIN. Se invierte y amplifica mediante el transistor VT1 y se suministra a la entrada 2 del flip-flop RS, que conmuta, y en su pin 6 y en la entrada A DD2.1 el nivel de voltaje cae del registro. 1 a 0. En la salida Q DD2.1 el nivel de tensión se ajusta a la unidad. Este voltaje a través del diodo VD3 abre el transistor VT2 y detiene la formación del pulso LIN. Los pulsos de reloj que llegan más tarde no cambian el estado de los elementos activos del circuito, ya que llegan a la misma entrada 2 del flip-flop RS. El tiempo de retraso para iniciar la formación de LIN comienza a contar. El tiempo de retardo es igual a la duración del impulso en la salida Q DD2.1, determinada por la constante de tiempo (R6+R7)C, donde C - C4 - C6. El estado OB2 no afecta el circuito base del transistor VT2 y no carga la salida 0V1, ya que está separado de ellos por un diodo cerrado VD2. Al final del pulso de retardo, el transistor VT2 se cierra y comienza la formación de LIN. Cuando termina, el TS se dispara, un pulso de su pin 8 va a la entrada 5 del disparador RS y lo devuelve a su estado original. El generador está listo para recibir un nuevo pulso de sincronización. Los diagramas de tensión en los puntos del circuito para este caso se muestran en la Fig. 2. Todos los voltajes, excepto Usync, corresponden a niveles TTL.
En el caso de que el pulso de reloj llegue a la entrada del generador en el momento de una pausa entre los pulsos LIN, el OB1 está en proceso de generar un pulso con un nivel de registro. 1 en la salida Q. Un pulso del pin 6 del disparador RS reinicia el OB1. Los impulsos de reloj posteriores no pueden reiniciar el OB1 porque su entrada está bloqueada por el disparador RS activado por el primer impulso de reloj. El pulso de la salida inversa DD2.1 detiene el pulso en la salida Q DD2.2, que a través del diodo VD2 mantenía abierto el transistor VT2. Pero el transistor no se cierra, ya que un poco antes le llegó un impulso de la salida Q de DD3 a través del diodo VD2.1. Con este impulso se cierra el diodo VD2. Así, los diodos VD2 y VD3 eliminan la influencia de los monovibradores entre sí. El transistor VT2 continúa abierto, pero a partir de este momento se cuenta el tiempo de retardo de inicio del controlador LIN, determinado por la duración del pulso en la salida del OB1 después del reinicio. Entonces todo sucede como en el primer caso. Aquí no se considera el funcionamiento del controlador LIN. El rango de retardo de barrido se divide en tres subrangos. Cuando se repiten, los radioaficionados pueden elegirlos como quieran. En la Fig. La Figura 3 muestra la dependencia del tiempo de retardo del ángulo de rotación de la resistencia R6 para los valores de capacitancia de los condensadores C4 - C6 indicados en la figura. El condensador C3 es la suma de las capacitancias del microcircuito y la instalación. En esta posición de SA1 y en la posición inferior del control deslizante de la resistencia R6, el generador funciona prácticamente sin demora, ya que la duración del pulso OB1 no excede unas pocas centésimas de microsegundo. Si esta capacitancia no es suficiente, puede agregar un capacitor externo de 5...10 pF.
En la Fig. 1 No se muestra el interruptor de subrango de duración de barrido SA2. Se realiza de manera similar al interruptor de tiempo de barrido que se muestra en [4, Fig. 2]. Allí también se proporcionan los principales parámetros del generador y otros datos necesarios para replicar el dispositivo. Los elementos del circuito generador se colocan sobre una placa de circuito impreso con conector MPH-14-1, los interruptores SA1 y SA2 se encuentran fuera de la placa. Se fabrican mediante interruptores de láminas. En [5] se ofrece una descripción detallada de los principios de funcionamiento y diseño de dichos interruptores. Los tipos y valores de resistencias y condensadores con desviaciones permitidas se describen en [4]. Resistencia variable R6 - SPZ-9g con una característica funcional de tipo B. Los transistores KT316B son reemplazables por KT316A o cualquier otro transistor de microondas con un tiempo de reabsorción de no más de 4 minutos. Está permitido reemplazar el transistor KT326B por KT326A o KT363A, B, y el transistor KP303A por otra serie KP303 con una tensión de corte de aproximadamente 0,5 V. En lugar de diodos KD512A, utilice KD513A o KD514A, y en lugar de microcircuitos de la serie KR1533. , utilice las series MS K155 y K555. La velocidad del escáner en este caso disminuirá, pero en la mayoría de los casos será suficiente; En este caso, son adecuados los transistores y diodos habituales de alta frecuencia. Al instalar microcircuitos, se recomienda conectar las entradas libres a +Up mediante una resistencia de 1 kOhm. A él se conectan varias entradas [6]. La configuración del generador de escaneo se describe en [4]. La amplitud de los pulsos LIN no debe establecerse en más de 5 V. Cuando se excede este valor, la no linealidad del LIN aumenta considerablemente, aunque esto no se nota visualmente. La forma más sencilla de establecer la linealidad del escaneo es a simple vista, pero no es del todo lógico, ya que el generador permite obtener un escaneo con una no linealidad que no exceda unas pocas centésimas de porcentaje. Para aprovechar esta oportunidad, se necesitan métodos especiales para medir la no linealidad. Son simples, pero requieren una descripción separada [7]. Un poco sobre cómo mejorar el funcionamiento del generador de escaneo. A pesar de la buena linealidad del escaneo, no se le puede llamar un dispositivo de alta precisión, ya que la amplitud y duración de los pulsos LIN dependen de la temperatura. El controlador LIN en sí es muy estable gracias al uso de un seguidor de fuente con retroalimentación de seguimiento en los transistores VT3 y VT4. Debido a la compensación parcial de la inestabilidad de los transistores bipolares y de efecto de campo y a la profunda retroalimentación, los parámetros de este repetidor dependen muy poco de la temperatura [8]. Con los elementos termoestables Ct y Rt, el ángulo de inclinación del LIN prácticamente no cambia. La dependencia de la temperatura del LIN se explica por un cambio en el umbral de respuesta del TS. La dependencia del umbral de la temperatura no es lineal, como en los termistores semiconductores, lo que hace que sea relativamente fácil realizar una buena compensación térmica. El diagrama del circuito de corrección se muestra en la Fig. 4. La colocación de termistores cerca del cuerpo del microcircuito redujo en más de 10 veces la inestabilidad de la amplitud y duración de los pulsos LIN dependiendo de la temperatura, en el rango de temperatura de 20...50°C no supera el 0,7%. El circuito de corrección utiliza una resistencia MMT-1, que a T = 20°C tiene una resistencia de 1660 ohmios. Resistencias R4 y R5 - C2-29 con una potencia de 0,125 W con una desviación del valor nominal no superior al +0,25%.
Después de introducir la corrección, la amplitud LIN aumenta en 0,8 V, pero no es necesario esforzarse por restaurar la amplitud anterior: esto puede provocar una violación de la corrección térmica. Es más fácil cambiar la ganancia del amplificador de desviación horizontal. A diferencia de los osciloscopios de escaneo dual, que tienen dos generadores LIN y dos tipos de sincronización, la unidad de escaneo retardado contiene solo un generador LIN sincronizado. Es más fácil trabajar con un generador de este tipo. Además de las manipulaciones habituales de los controles del osciloscopio, la mayoría de las veces solo necesita usar la perilla "Sweep Delay" (R6) y, en casos excepcionales, el interruptor de selección de subrango (SA1). La mayoría de las mediciones realizadas con un osciloscopio de doble barrido se pueden realizar con un instrumento equipado con este barrido retardado. Una excepción es el modo "Iluminación B A": en esta posición del interruptor "Vista de escaneo", se resalta el área que se va a ver con ampliación. Pero el procedimiento aquí es bastante complicado y no hay necesidad particular de iluminación, ya que el área deseada se puede encontrar sin ella. La similitud fundamental entre los dos dispositivos considerados es que la sincronización del escaneo no se realiza mediante la señal visible en la pantalla, sino mediante otra. Gracias a esto, es posible considerar flancos de pulso y señales cuya amplitud es insuficiente para desencadenar la sincronización. No es aconsejable utilizar un generador en un osciloscopio sencillo y barato, ya que no se logra su alta precisión. Por supuesto, esto es una cuestión de gustos y capacidades de los usuarios, pero es mejor complementarlo con un osciloscopio bueno, preciso y que no tenga barrido retardado. También se puede realizar como una unidad independiente con fuente de alimentación autónoma. Luego la salida del generador se conecta a la entrada “X” del osciloscopio. El generador se sincroniza tanto mediante una señal externa como mediante pulsos de reloj de uno de los canales de desviación vertical, cuyas salidas están disponibles en cada osciloscopio. También puedes utilizar la salida de voltaje de rampa de un osciloscopio para esto. Luego tendrás que instalar un interruptor de tipo sincronización y un divisor de voltaje en el decodificador, si es necesario. Literatura
Autor: M. Dorofeev, Moscú
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