Устройство автосдвига строб-импульсов стробоскопического осциллографа Советский патент 1984 года по МПК G01R13/24 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к схемам стробоскопических осциллографов, и может быть использовано при конструировании стробоскопических осциллографов, Устройство автосдвига строб-импульсов стробоскопического осциллографа должно обеспечивать постоянный шаг временного сдвига строб-импульса в заданном интервале времени, жестко связанном с исследуемым сигналом. При этом заданный интервал времени, определяющий длительность развертки, составляет малую часть от задержки начала этого интервала по сравнению с моментом прихода синхронизирующих импульсов. Причем эта задержка должн устойчиво регулироваться в широких пределах. Это приврдит к весьма жест КИМ требованиям,относительно уровня шума и наводкам. Исследования показывают, что, несмотря на принятые меры по улучшению монтажа и экранизации, в современных строб-осциллографах не удается в достаточной мере устранить наводки и шумы, которые, воздействуя на фазу строб-импульса, приводят к J„значительной нестабильности при набл дении субнаносекундных фронтов. Установлено, что наибольшее влиян на стабильность фазы строб-импульса оказывает устройство автосдвига стро импульса, а именно его часть, осущес вляющая регулируемую задержку стробимпульса. Известна система автосдвига стробоскопического осциллографа, содержа щая генератор пилообразного напряжения задержки, источник постоянного регулируемого напряжения, два блока сравнения и генераторы быстрого и медленного пилообразных напряжений 11 3. Известная система автосдвига не обеспечивает необходимую стабильност .фазы строб-импульсов, что приводит к тому, что при наблюдении субнаносекундного фронта на экране стробоскопического осциллографа он дьшгит т.е. его изображение является не только размытым и подвергнутым фазовому дрейфу, но и колеблющимся около своего истинного положения. Регулируемая задержка строб-импул са в известном устройстве осуществля ется сравнением пилообразного напряжения задержки с плавно регулируемым уровнем постоянного напряжения. Диапазон изменения задержки определяется длительностью нарастания пилообразного напряжения. На быстрых развеЬтках необходимый диапазон задержки составляет несколько эффективных длительностей развертки. Поэтому длительность нарастания пилообразного напряжения задержки должна быть значительно больше, чем длитель ность быстрого пилообразного напряжения системы автосдвига стробимпульсов . Допустим, что на входе блока сравнения уровень шума и наводок находится в пределах Цщ. Тогда нестабильность фазы выходного импульса первой , схемы сравнения будет в пределах .t, -Ш , где К, - крутизна пилообразного напряжения задержки. Плавная регулировка задержки осуществляется изменением нижнего уровня медленного пилообразного напряжения или изменением величины напряжения, от которого начинается Линейное нарастание импульса быстрого пилообразного напряжения. Нестабильность фазы выходного импульса второй схеьйл сравнения относительно выходного импульса первой схемы сравнения будет и БП tкрутизна быстрого пилообразного напряжения. Общая нестабильность фазы стробимпульсов складывается из At, и At. Поскольку Kgf, Kj, то основную долю в нестабильности фазы стробимпульса вносит At. Цель изобретения - повьш1ение фазовой стабильности строб-импульсов относительно исследуемого сигнала. Указанная цель достигается тем, что в устройство автосдвига стробимпульсов стробоскопического осциллографа, содержащее последовательно соединенные первый блок сравнения, генератор быстрого напряжения и второй блок сравнения,второй вход которого соединен с первьм выходом генератора медленного пилообразного напряжения, а также источник регулируемого напряжения, первый выход которого подключей к первому входу первого блока сравнения, введены генератрр ступенчатого сигнала, интегратор и генератор стабилизирующих импульсов, при этом выход генератора ступенчатого сигнала через интегратор соединен с вторым входом, а через генератор стабилизирующих импульсов - с третьи входом первого блока сравнения, и второй выход источника регулируемого напряжения подключен к третьему входу второго блока сравнения.

Введение интегратора, генератора ступенчатого сигнала и генератора стабилизирующих импульсов позволяет повысить стабильность фазы строб-импульсов за счет перехода от непрерывного к дискретному регулированию задержки. Стабильность фазы строб-импульсов определяется стабильностью периода, повторения импульсов генератора стабилизирующих импульсов, которую можно сделать достаточно высокой..

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства автосдвига стробоскопического осциллографа на фиг. 2 эпюры напряжений; на фиг. 3 - принципиальная схема генератора стабилизированных импульсов.

Устройство автосдвига строб-импульсов стробоскопического осциллографа (фиг. 1) содержит генератор 1 ступенчатого сигнала, интегратор 2, блок 3 сравнения, первый вход кото рого соединен с первым выходом источника 4 регулируемого напряжения. Выход генератора 1 ступенчатого сигнала через интегратор 2 подключен к второму входу блока 3 сравнения и через генератор 5 стабилизирующих импульсо к ее третьему входу. Выход блока 3 сравнения соединен с входом генератора 6 быстрого пилообразного напряжения, последовательно соединен ного блоком 7 сравнения, второй вход которого соединен с первым выходом генератора 8 медленного пилообразного напряжения, а третий вход с вторым выходом источника 4 регулируемого напряжения.

Вход, генератора 1 ступенчатого сигнала является входом устройства, автосдвига, на который поступают импульсы синхронизации.

На выходе блока 7 сравнения снимают импульсы, сдвинутые относительн импульсов синхронизации. С второго

выхода генератора 8 медленного пилообразного напряжения снимается сигнал развертки осциллографа.

Генератор 1 ступенчатого сигнала должен обеспечить генерирование ступенчатого сигнала с фронтом не более 5 не. Генератор ступенчатого сигнала и источник регулируемого напряжения могут быть выполнены по схемам, описанным в техническом описании блока развертки 7РС-1.

Генератор 5 стабилизирующих импульсов может быть выполнен, например, по схеме (фиг. 3), содержащей туннельный диод 9, короткозамкнутый отрезок кабеля 10, резисторы 11-14 и конденсатор 15.

Такой генератор генерирует импульс почти прямоугольной формы на частотах порядка 1 ГГц, частота генерации определяется длиной короткозамкнутого кабеля и поэтому отличается высокой стабильностью. Генератор работает в режиме жесткого возбуждения, т.е. начало генерации не сопровождается многопериодным переходным процессом. Для получения коротких импульсов на выходе генератора включена дифференцирующая цепочка (конденсатор 15 резистор 14).

Остальные блоки являются стандартными.

Устройство автосдвига строб-импульсов стробоскопического осциллографа (фиг. 1) работает следующим образом.

Выходные импульсы устройства синхронизации (фиг. 2а) запускают генератор 1 ступенчатого сигнала (фиг. 1) фронт на выходе которого имеет длительность не более 5 не. Выходной , сигнал генератора 1 ступенчатого сигнала подается параллельно на вход интегратора 2, формирующего пилообразное напряжение задержки (фиг. 26) и на генератор 5 стабилизирующих импульсов. Последний должен жестко возбудиться от фронта генератора 1 ступенчатого сигнала и генерировать короткие импульсы со стабильным периодом повторения (фиг. 2в). Период повторения импульсов на выходе генератора 5 стабилизирующих импульсов должен быть таким, чтобы приращение выходного напряжения интегратора 2 за один период повторения этих импульсов было больше уровня наводок и шумов на входе блока 3 сравнения задержки. Таким образом, блок 5 сравнения 3 задержки может сработат только в дискретные моменты времени задаваемые генератором 5 стабилизирующих импульсов. Постоянным напряжением от источ ника 4 регулируемого напряжения устанавливается порог срабатывания блока 3 сравнения. Когда сумма пипо образного напряжения развертки и стабйлизирукицих импульсов превьвпает порог срабатывания блока 3 сравнени последний переключается и его выход ной сигнал (фиг, 2е) поступает на генератор 6 быстрого пилообразного напряжения. Который вырабатывает быстрое пилообразное напряжение (фиг. 2з). С изменением величины по тоянного напряжения, поступающего н вход блока 3 сравнения от источника регулируемого напряжения, дискретно меняется задержка с шагом дискретности равным периоду повторения импульсов от генератора 5. На дхода блока 7 сравнения поступает быстро пилообразное напряжение от генерат ра 6 быстрого пилообразного напряже ния и медленное пилообразное напряжение от генератора 8 медленного пилообразного напряжения. В зависимости от соотношения величин быстрого и медленного пилообразных напр жений момент переключения блока 7 сравнения сдвигается относительно синхроимпульсов запуска (фиг. 2а). Таким образом, автосдвиг стробимпульсов осуществляется как обычно в стробоскопических осциллографах. Для плавного изменения задержки в пределах одного шага дискретности на блок 7 сравнения поступает постоянное напряжение от регулируемого источника 4 напряжения. При изменении величины этого постоянного напряжения окно стробирования перем щается по быстрой пил и этим осуществляется плавная регулировка задержки в пределе одного или двух шагов дискретности задержки. Таким образом, в предлагаемом устройстве увеличивается стабильность фазы строб-импульсов за счет Увеличения стабильности регулируемой задержки. В известном устройстве 82 на стабильность регулируемой задержки влияют шуьал и наводки на входе первой схемы сравнения, в предлагаемом устройстве на стабильность регулируемой задержки туыал и наводки не влияют, поскольку блок 3 сравнения может переключиться только в диекретные моменты времени прихода стабилизирующих импульсов, что иск шчает влияние шумов и наводок на входах блока 3 сравнения в момент ее срабатывания, а стабильность регулируемой задержки определяется только стабильностью периода повторения импульсов генератора 5 стабилизирующих импульсов, которую можно сделать достаточно высокой. . Допустим, что скорость нарастания пилообразного напряжения задержки Kj 0,2 в/НС, fcKopocTb нарастания быстрого пилообразного напряжения Kgj 2 Б/НС и размах шумбвого напряжения на входе cxetm сравнения Uyj 10 мВ. Тогда нестабильность срабатывания первой сравнения в известном устройстве 50 ПС, а нестабильность срабатывания второй схемы сравнения и. At « 5 ПС.Общая нестабильность. фазы строб-импульса в системе автосдвига известного устройства At 4tJ + t 55 ПС. В предлагаемом устройстве нестабильность срабатывания второй схемы сравнения At 4tj. 5 ПС, а нестабильность срабатывания первой схемы сравнения Atj .dtjl вследствие высокой стабильности периода повторения выходных импульсов генератора стабилизирукяцих импульсов. Тогда общая нестабильность фазы строб-импульса в системе автосдвига предлагаемого устройства ЛС 2it. и отношение At --- t1. At т.е. в предлагаемом устройстве нестаильность фазы строб-импульса пример-, о на. порядок меньше.

III I I

II I I r

tintf t

УСТРОЙСТВО АВТОСДВЙГА СТРОБИМПУЛЬСОВ СТРОБОСКОПИЧЕСКОГО ОСЦИП- . ЛОГРАФА, содержащее последовательно соединенные первый блок сравнения, генератор быстрого пилообразного напряжения и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с первым выходом генератора медленного пилообразного напряжения, а также источник регулируемого напряжения, первый .выход которого подклочен к первому входу первого блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения фазовой стабильности строб-импульсов относительно исследуемого сигнала, В него введены генератор ступенчатого сигнала, интегратор и генератор стабилизирующих Ю4пульсов, при ЭТОМ выход генератора ступенчатого сигнала через интегратор соединен с вторьм входом, а через генератор стабилизирующих импульсов - с третьим входом первого блока сравнения, и ,второй вьжод источника регулируемого напряжения подключен к третьему входу второго блока сравнения . . -