Тракт вертикального отклонения электронно-лучевого осциллографа Советский патент 1984 года по МПК G01R13/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электронно-лучевых осциллографах.

Известен тракт вертикального от- 5 клонения электронно-лучевого осциллографа (ТВО зло), содержащий аттенюатор, предварительный дифференциальный усилитель, оконечный усилитель, который собран по дифферен- Ю циальной схеме общий эмиттер - общая база со сложением коллекторных токов и включает два дополнительных операционных усилителя для коррекции искажений; вызванных тепловой инерцион- 15 ностью транзисторов ij ,

Недостатком устройства является отсутствие существенной компенса.ции искажений импульсных сигналов, обусловленных тепловой инерционностью 20 транзисторов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является тракт вертикального отклонения электрондолучевого осциллографа, содержащий 25 аттенюатор, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход - с первым входом предваритель-. ногО дифференциального усилителя, выход которого подключен к вхрду зо блока вертикального смещения изображения сигнала, первым выходом связанного с входом оконечного дифференциального усилителя, выход которого соединен с отклоняющей системой злектронно-лзгчевой трубки, и цепь боковой обратной связи, включающую два операционных усилителя и блок низкочастотных ЕС-филЫ-ров, вход которогоподключен к выходу первого операцион,д НОГО усилителя, а выход - к инвертирующему входу второго операционного усилителя, выход которого связан с вторым входом предварительного дифференциального усилителя, первым . входом соединенного с инвертирующим входом первого операционного уси« ителя, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, причем оконечный дифференцирующий усилитель выполнен по схеме общий эмиттер - обая база, а неинвертирующий вход второго операционного усилителя связан с общей шиной 2j ,

Недостатком известного устройства является большая величина искажений, . обусловленных тепловой инерционно- стью транзисторов, при вертикальном мещении изображения на экране элек

тронно-лучевой трубки из-за перепад температуры переходов транзисторов, вызванного перераспределением токов покоя в дифференциальных каскадах при вертикальном смещении изображения за время, равное суммарной тепловой постоянной времени симметричных транзисторов. При этом имеет место наплыв изображения в сторон смещения. Цель изобретения - уменьшение искажений импульсных сигналов, обусловленных тепловой инерционностью транзисторов, при вертикальном смещении изображения на экране электроино-лучевой трубки.

Цель достигается тем, что тракт, вертикального отклонения электронно-лучевого осциллографаj содержащий аттенюатор, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, 3 выход с первым входом предварительного дифференциального усилителя, вьйсод которого подключен к входу блока вертикального смещения изображения сигнала, первым выходом связанного с входом оконечного дифференциального усилителя, выход которого соединен с отклоняющей системой электронно-лучевой трубкиj и цепь боковой обратной связи, включающую два операционных усилителя и блок низкочастотных RC-фильтров, вход которого подключен к. выходу первого операционного усилителя, а выход к инвертирующему входу второго операционного усилителя, выход которого связан с вторым входом предварительного дифференциального усилителя, первым входом соединенного с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, причем оконечный дифференцирующий усилитель выполнен по схеме общий эмиттер - общая база, снабжен интегратором, вход которого соединен с вторым вькодом блока вертикального смещения изображения сигнаЛа, а выход - с неинвертирующим входом второго операционного усилителя.

На фиг.1 показана структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы.

Устройство состоит из аттенюатора I, предварительного дифференциального усилителя 2, блока 3 вертикального смещения изображения сигнала, оконечного дифференциального усилителя 4, электронно-лучевой .трубки (ЭЛТ) 5, первого операционного усилителя 6, блока 7 низкочастотных RC-фильтров с регулируемой амплитудно-частотной характеристикой, вто рого операционного усилителя 8 и ин тегратора 9. Вход аттенюатора I соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход с первым входом предварительного . дифференциального усилителя 2, выт ход которого подключен к входу блока 3 вертикального смещений изображенин сигнала, первь1м выходом связанного с входом оконечного дифференциального усилителя 4, выход которого соединен с отклоняющей систе мой ЭЛТ 5. Вход блока 7 низкочастотных RCфильтров подключен к выходу первого Операционного усилителя 6, а выходк инв;ертируюп1ёму входу второго операционного усилителя 8, выход которого связан с вторым входом предват рительиого дифференциального усилителя 2, первым входом соединенног с инвертирующим входом первого операционного усилителя 6, неинвертиРЗпощий вход которого подключен к общей шине. Вход интегратора 9 связан с вторым выводом блока 3 вертикального смещения сигнала, а выход - с неинвертирующим входом второго операционного усилителя 8. Устройство работает следующим образом. Исследуемый после ослабления аттенюатором 1 сигнал усиливается пре варительным дифференциальным усилителем 2 и оконечным дифференциальны .усилителем 4. После развертки сигна ла по горизонтальной оси на зкране ЭЛТ 5 возникает изображение исследуемого сигнала (фиг.2), dp котором измеряются его амплитудные и времен ные параметры. В соответствии с ме тодом боковой обратной связи коэффи циент усиления ТВО ЭЛО понижен на низких частотах до значения, равного коэффициенту усиления на высоких частотах. При этом исследуемый сигнал усиливается первым операционным усилителем 6, фильтруется с помощью блока 7 КС-фильтров и после усиле|ния вторым операционным усилителем j8 воздействует на второй вход предварительного дифференциального усилителя 2. В усилителе 2 производится вычитание низкочастотного сигнала из входного сигнала,в результате чего амплитудно-частотная характериг стика становится равномерной в заданной полосе частот и действие тепловых эффектов в области низких частот сводится к минимуму. При вертикальном смещении изображения. :исследуемого сигнала на экране ЭЛТ, которое осуществляется органами управления блока 3 вертикального смещения изображения, коллекторные токи транзисторов одного из симметричных плеч ТВО увеличиваются, а другого уменьшаются. Изменение коллекторных токов транзисторов приводит к увеличению рассеиваемой мощности на коллекторах транзисторов одного из симметричных плеч ТВО и уменьшению на другом.. Вертикальное смещение изображения прямоугольного импульса на экране ЭЛТ сопровождается возникновением переходного процесса (фиг.2, кривая 10). Пер1еход«ый процесс установления температуры и напряжения на коллекторе каждого транзистора описывается выражением ) 6U,jcT tbexp(-t/tt ) где Л U установившееся значение коллекторного напряжения; , CiRiтепловая постоянная времени транзистора; . соответственно теплоемкость, Дж , сопротивление, °С /Вт И тепловое транзнстора. В то же время поступающее с выхода блока 3 вертикального смещения изображения на вход интегратора 9 постоянное напряжение U интегрируется, в результате чего на выходе интегратора 9 формируется сигнал Uo Л D-exp (-t/At), вых где А коэффициент усиления операционного усилителя интегратора 9 в разомкнутом состоянии;постоянная времени интегратора 9. Поскольку выходной сигнал интегратора 9 имеет экспоненциальную форму, то при воздействии этого сигнала на второй вход предварительного дифференциального усилителя 2 происходит вычитание экспоненциальных составляющих (фиг.2, кривые 10 и 1 и изображение импульса на экране ЭЛТ приобретает прямоугольную форму фиг.2, прямая 2). Постоянная премени Т интегратора 9 должна соответствовать тепловой пос,тоянной времени оконечного дифференциального усилителя 4. В этом случае достигается компенсация искажений, обусловленных тепловой инерционностью транзисторов усилителя 4, поскольку тепловая постоянная времени оконечного диффереициаль ного усилителя 4 определяется главным образом,тепловыми постоянными вре мени транзисторов выходного каскада. Постоянная времени интегратора 9 выбирается из условия ,, i,k,J, H-3KtRt, где коэффициент К 0,5+1,5 учиты:нает максимальный разброс параметров 1 и вклад в эту величину каскадов, предгиествуюпшх выходному каскаду усилителя 4; коэффициент К,2 учитывает |Наличие двух транзисторов в выходном каскаде усилителя 4. Предлагаемое устройство позволяет уменьшить наплыв изображения в сторону смещения сигнала до величины, не превьпиаюцей толщины луча.

ТРАКТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ОТКЛОНЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА, содержап1ий аттенюатор, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход - с первым входом предварительного дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу блока вертикально го смещения изображения сигнала, пе вым выходом связанного с входом око нечного дифференциального усилителя выход которого соединен с отклоняющей системой электронно-лучевой тру ки, и цепь боковой обратной связи, включающую два операционных усилителя и блок низкочастотных RCфильтров, вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя, а выход - к инвертирующему входу второго операционного усилителя , выход которого связан с вторым входом предварительного дифференциального усилителя, первым входом соединенного с инвертирующим входом первого операционногоусилителя, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, причем оконечный дифференцируюпи1й усилитель выполнен по схеме обдий эмиттер общая база, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений импульсных сигналов, обусловленных тепловой инерционностью транзисторов, при вертикальном смещении изображения на экране электронно-лучевой трубки, он снабжен интеграто- ром, вход которого соединен с вторым выходом блока вертикального смещения изображения сигнала, а выход - с неинвертирующим входом второго операционного усилителя.

01.