Устройство для калибровки электронно-лучевого осциллографа Советский патент 1986 года по МПК G01R13/20 

Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть . использовано в универсальных электронно-лучевых осциллографах.

Цель изобретения - повышение точ . ности установки амплитуды выходного сигнала .независимо от величины, входного сопротивления тракта вертикального отклонения осциллографа и уменьшения уровня создаваемых помех.

На фиг. 1 показана структурная злектрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений. I ,1

Устройство состоит из источмик-а 1 опорнрго напряжения, электронного переключат.еля 2, кварцевого генератора 3 тактовых импульсов, операционного усилителя 4,- составного транзистора 5, стабилитрона 6, первого 7 и второго 8 генераторов постоянного тока, источников 9 и 10 питания.

Электронный переключатель 2 выполиен на. микросхеме 564КП1. Кварцевый генератор 3 тактовых импульсов содержит кварцевый резонатор (частота to МГц) и два транзистора 2ТЭ16Д. В качестве операционного, усилителя 4 используется микросхема 140УД8. В устройстве используется составной транзистор.2Т825 А. Функции стабилитрона выполняет стабистор 2С119А. В качестве генераторов 7 и 8 постоянного тока .используются генераторы тока на транзисторе, включенном по схеме с общей базой.

Напряжение на выходе первого источника 9 питания имеет положительную полярность, на выходе второго источ-. ника 10 питания - отрицательную.

Первый вход электронного переключателя 2 соединен с выходом источника 1 опорного напряжения, второй вход - с общей шиной, а управляющий вход - с выходом кварцевого генератора 3 тактовых импульсов.

Первый вывод стабилитрона 6 соединен с общей шиной, а второй вывод - с выходом второго генератора 8 постоянного тока и коллектором составного транзис-тора 5, эмиттер которого соединен с выходом первого генератора 7. постоянного тока, инвертирующим входом операционного усилителя 4 и выходом устройства, а база - с выходом операционного усилителя 4, неинверти- рукиций вход которого соединен с выходом электронного переключателя 2,

входы генераторов 7 и 8 постоянного тока соединены с выходами источников ,9 к 10 питания.

Устройство работает следующим

образом.

Кварцевый генератор 3 тактовых , импульсов генерирует прямоугольные импульсы, стабильные по длительности (фиг. 2а), которые управляют электронным переключателем 2. В промежутках времени , когда управление переключателем 2 производится импульсами .положительной полярности,выход переключателя 2 подсоединяется к его вхоДУ и опорное напряжение , с выхода источника 1 поступает на неикверти- рующий вход операционного усилителя 4, Б- промежутках времени t -t. выход переключателя 2-подсоединяется к общей шине. Поскольку разность между напряжениями сигнала на входах операционного усилителя 4, работающего в линейном режиме, близка к нулю, то напряжение на инвертирующем входе

операционного усилителя 4 и, следовательно, на выходе всего устройства , всегда равно напряжению, поступающе- му на неинвертирующий вход усилителя 4 с выход а -электронного переключателя 2. Благодаря высокому входному сопротивлёишо операционного усилителя 4 ток. через переключатель 2 не протекает и падение напряжения на нем бJJИзкo к нулю. Таким образом, ампли

туда выходного, сигнала типа меандр с высокой точностью соответствует напряжению источника 1 опорного нап- ряжения. .

В режиме формирования устройством калибровочно го сигнала типа меандр, например, положительной полярности . выходной ток 3, первого генератора 7 постоянного тока --разделяется между сопротивлением R., нагрузки (фиг. 1)

И эмиттером составного транзистора 5. Первая сос тавляющая зтого тока 3:, протекает по цепи: первый источник 9 питания - генератор 7 тока -. сопротивление R, -общая шина - первый источник 9 питания, а вторая - по цепи: первый источник 9 питания - генератор 7 тока - составной транзистор 5 - генератор В тока - второй источник 10 питания - общая шина первьй источник 9 питания. При этом часть тока Д, ,протекающего через состаЕ1Ной транзистор 5, а именно ток ., ток нагрузки поступают на

3 1242-833 .4

второй генератор 8 постоянного тока, генератора 7 поступает через состав- который в данном случае является то- коотводом и служит для компенсации

ной транзистор 5 на второй генератор 8, причем ток через .стабилитрон 6 равен . .

тока Ij.. Нескомпенсированная составляющая I выходного тока 3 второго 5

6ЯЛ

,

Следовательно, условие, которому должен удовлетворять ток 1„ второгр

г - -( -баи.мин.

(4)

генератора 8 тока, равная -1 ол 3 -(1 -1„) , поступает через областную нагрузку - стабилитрон 6 на общую шину. На стабилитроне 6 создаетсяпадение напряжения Ug 0, необходи- О генератора 8, мое для обеспечения работы составного транзистора 5 в активной области и ненасыщенном режиме, поскольку выходгде д,ич минимальный ток через стабилитрон 6, при котором он работает в режиме стабилизации напряжения.

Используя в выражениях (3) и (4) . 20 Это дает возможность использовать

малые значения тока ° высить тем самым экономичность всего устройства. .

При формировании вершины импульса, 25увеличении Rgj, относительно Rg, и при

когда выходное напряжение равно U уменьшении Uon относительно U нера(промежуток времени t,-t, фиг. 2б) ,венств-а (3) и (4) могут только уситок нагрузки составляетлиться, что гарантирует правильную

работу предлагаемого устройства. Сле(1) 30довательно, для определения номинальное напряжение U 0. Использование в качестве балластной нагрузки стаби- 5 литрона 6 позволяет зафиксировать потенциал коллектора составного транзистора 5 на уровне, равном напряжению стабилизации в большом диапазоне изменения тока БОА

знак равенства, можно найти минималь- ные значения токов I и I-,. которые обеспечат .наиболее экономичный режим работы предлагаемого устройства при заданных величинах U.

оп

и Кд, . При

°„

ч оо /.вх

ных. значений 3 и СЕ нужно воспольа через составной транзистор 5 протекает ток

ных. значений 3 и СЕ нужно восполь:i, 1,-и,„/к,.

Ток через стабилитрон 6 равен

(2)

зоваться наименьшим входным сопротивлением калибруемого осциллографа, обычно 50±1 Ом, и максимальной ампли- 35 тудой выходного сигнала, например 10В.

При выполнении условий (3) и (4) выходные токи генераторов 7 и 8 постоянного тока во времени не изменяются и равны их входным токам сортветНа основании формул (1) и (2) по- 0 ственно. Следовательно, входные токи

генераторов 7. и 8, поступающие от соответствующих источников питания, «.. остаются постоянными (фиг. 2г) независимо от мгновенлого значения

2 - (1. /R..)лучается условие., которо 1у должен удовлетворять ток 1, первого генератора 7 постоянного тока

3,

Uon/Rex

+ 3

т. мин

где 1 д, - минимальный ток через составной транзистор 5« при котором гарантируются его характе- ристики (быстродействие , коэффициент передачи и т.д.). Промежуток времени tj-t- выходное напряжение всего устройства равно нулю (фиг. 26) и ток через нагрузку Rg не протекает, т.е. I 0 (фиг. 2г). В этом случае весь ток первого

генератора 7 поступает через состав-

ной транзистор 5 на второй генератор 8, причем ток через .стабилитрон 6 равен . .

6ЯЛ

,

Следовательно, условие, которому должен удовлетворять ток 1„ второгр

генератора 8,

г - -( -баи.мин.

(4)

8,

Используя в выражениях (3) и (4)

увеличении Rgj, относительно Rg, и при

знак равенства, можно найти минималь- ные значения токов I и I-,. которые обеспечат .наиболее экономичный режим работы предлагаемого устройства при заданных величинах U.

оп

и Кд, . При

°„

ных. значений 3 и СЕ нужно восполь(2)

45 ходного сигнала Ugt,iv tof или

5055

, 0 от сопротивления нагрузки (Rg 50 Ом или RBK ) и от амплитуды выхрдного сигнала (, 1 В или 0,1 В) .

Как показали экспериментальные исследования макета устройства для калибровки, выполненные на осциллографе С9-14, погрешность установки амплитуды выходного сигнала независимо от величины входного сопротивления Rgy тракта вертикального отклонения составляет 0,3%. Неизменное потребление тока в моменты переключения электронного переключателя и в промежутках между ними, что вытекает и-з постоянства токов, отбираемых генераторами постоянного тока от источников питания, обеспечивает отсутствие помех, которые могли бы нарушить работу остальных узлов осциллографа.

Формула изобретения Устройство для калибровки электронно-лучевого- осциллографа, содержащее электронный переключатель, первый вход которого соединен с выхо дом источника опорного напряжения, второй вход - с общей шиной, а управляющий вход - с выходом кварцевого генератора тактовых импульсов, и источники питания, о т л и ч а. ю щ е- е с я тем, что, с целью повышения точнос ти установки амплитуды выходно

ii г tj

фаг. 2

Составитель В. Лившиц Редактор А. Козориз Техред О„Сопко Корректор В, Бутяга

Заказ 3698/42

Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобрет.ений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

го сигнала независимо от величины входного сопротивления тракта вертикального отклонения осциллографа и 5 уменьшения уровня создаваемых помех, о.но снабжено операционным усилителем, составным транзистором, двумя генераторами постоянного тока и стабилитроном, первый выход которого соединен 10 с общей шиной, а второй вывод - с вьпсодом второго генератора постоянного тока и коллектором составного транзистора, эмиттер которого соединен с выходом первого генератора пос- 15 тоянного тока, инвертирующим входом операционного усилителя и выходом устройства, а база - с выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом 20 электронного переключателя, входы ге- нераторов постоянного тока соединены с выходами источников питания.

Подписное

Изобретение относится к электроизмерительной технике и ожет быть использовано в универсальных электронно-лучевых осциллографах. Цель изобретения - повышение точности установки амплитуды выходного сигнала независимо от величины входного сопротивления тракта вертикального отклонения осциллографа и уменьшение уровня создаваемых помех. Достигается цель введением в устройство операционного усилителя 4, составного транзистора 5 и генераторов 7 и 8 постоянного тока. Кроме того, устройство содержит источник 1 опорного напряжения, злектронный переключатель 2, кварцевый генератор 3 тактовых импульсов и источники 9 и 10 питания. Сни жение уровня создаваемых помех обеспечивается неизменным потреблением тока в моменты переключения переключателя 2 и в промежутки между ними. Это достигается постоянством, токов, отбираемых генераторами 7 и 8 от ис точников питания. 2 ил. (Л , I Ji to 4 IsD 00 со со фиг.1