Способ балансировки тракта вертикального отклонения осциллографа Советский патент 1992 года по МПК G01R13/20 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к методам настройки тракта вертикального отклонения осциллографа.

Важнейшей операцией настройки тракта вертикального отклонения осциллографа является его балансировка, т.е. обеспечение идентичности симметричных плечей тракта, который представляет собой многокаскадный дифференциальный усилитель, нагруженный на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки. Под идентичностью плечей подразумеваются одинаковые параметры симметрично установленных транзисторов и их одинаковые электрические режимы по постоянному току.

Известен способ балансировки тракта вертикального отклонения осциллографа путем изменения режимов транзисторов до установки постоянного напряжения на симметричном выходе тракта, равным нулю 1. Одинаковое по абсолютной величине постоянное напряжение на симметричных плечах выхода тракта устанавливают при его заземленном входе путем регулировки режимов транзисторов в каждом из симметричных плеч тракта. Балансировку ведут до тех пор, пока горизонтальная линия развертки не установится в центре экрана трубки.

Недостаток способа заключается в том, что одинаковые постоянные напряжения на симметричных плечах выхода тракта зачастую получаются при перекошемных по

ч|

Os

со чэ ю о

постоянному напряжению каскадах внутри тракта. Разбаланс выходного напряжения одного каскада (или группы каскадов) компенсируется разбалансом противоположного знака другого каскада (или группы каскадов).

Известен также способ балансировки тракта вертикального отклонения осциллографа по величине температурных искажений переходной характеристики, заключающийся в воздействии на вход тракта гармоническим сигналом, изменением температуры окружающей среды на величину, при которой приращение выходного сигнала тракта превышает разрешающую способность блока выделения выходного сигнала, фиксации значения измененной температуры и величины выходного сигнала при измененной температуре, исходя из которых формируют управляющее напряжение, которым воздействуют на переходную характеристику тракта вертикального отклонения осциллографа, например, путем изменения коллекторных токов транзисторов, компенсируя температурные искажения 2. В результате такого воздействия в тракте вертикального отклонения осциллографа осуществляется автоматическая операция балансировки симметричных плеч дифференциальных усилителей постоянного тока.

Существенным недостатком способа является сравнительно низкая точность балансировки тракта вертикального отклонения осциллографа, поскольку она оценивается визуально по расположению горизонтальной линии развертки или изображения гармонического сигнала. При этом, как и в аналоге 1, одинаковые постоянные напряжения на симметричных плечах выхода тракта могут быть получены при перекошенных по постоянному напряжению каскадах внутри тракта, когда разбаланс одного каскада компенсируется разбалансом противоположного знака другого каскада.

Цель изобретения - повышение точности балансировки тракта вертикального отклонения осциллографа.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе, включающем воздействие гармонического сигнала на вход тракта, изменяют суммарные эмиттерные токи симметрично установленных транзисторов тракта до момента установления минимального значения третьей гармоники сигнала, после чего, наблюдая изображение гармонического сигнала на экране электронно-лучевой трубки, производят смещение изображения сигнала по вертикали

путем изменения режимов транзисторов по постоянному току и регулируют коэффициент усиления каждого плеча тракта до тех пор, пока не будет одновременно достигнуто минимальное значение второй гармоники сигнала и установка изображения гармонического сигнала симметрично относительно нулевой линии экрана электронно-лучевой трубки.

0 Структурная электрическая схема варианта устройства, реализующего способ, представлена на фиг. 1, а принципиальная схема усилительного каскада тракта с элементами регулировки - на фиг. 2. Форма

5 гармонического сигнала на экране электронно-лучевой трубки представлена на фиг. 3, а форма переходной характеристики тракта вертикального отклонения осциллографа - на фиг. А.

0 Устройство состоит из генератора 1 низкой частоты, настраиваемого тракта 2 верти- кального отклонения осциллографа, состоящего из аттенюатора 3, предварительного усилителя 4, линии 5 задержки,

5 выходного усилителя 6 и электронно-лучевой трубки 7, преобразователя 8 симметричного сигнала в несимметричный и селективного вольтметра 9.

Преобразователь 8 симметричного сиг0 нала в несимметричный необходим для подключения симметричного выхода тракта 2 к несимметричному входу селективного вольтметра 9.

Сопротивление каждого резистора пре5 образователя 8 многократного превышает сопротивление нагрузки усилителя 6 и поэтому не сказывает на него шунтирующего действия, Переменный резистор в одном из плеч преобразователя 8 облегчает подбор

0 такой расстройки последнего, которая обеспечивает удобный для селективного вольтметра 9 уровень сигнала.

Усилительный каскад типа общий эмиттер - общая база (фиг. 2) включает в

5 себя транзисторы 10-13, генератор 14 постоянного тока, эмиттерные резисторы 15 и 16, элементы коррекции 17 и 18, резисторы 19 и 20 нагрузки, переменный резистор 21 вертикального смещения изображения и пе0 ременный резистор 22 баланса.

Изменением режимов транзисторов по постоянному току с помощью элементов балансировки (резистор 22) устанавливают одинаковые постоянные напряжения на

5 каждом из симметричных плеч выходного усилителя 6. При этом резистор 21 вертикального смещения изображения устанавливают в среднее положение. С выхода генератора 1 подают на вход тракта 2 вер- тикального отклонения низкочастотный rapмонический сигнал, например, 10 кГц. Амплитуду сигнала устанавливают такой, чтобы изображение сигнала на экране электронно-лучевой трубки 7 занимало не более 2-3 делений (фиг. 3). Селективный вольтметр 9 устанаоливают в положение, соответствующее третьей гармонике, т.е. 30 кГц, после чего осуществляют изменение суммарного эмиттерного тока симметрично установленных транзисторов тракта (гловным образом, выходного усилителя 6) путем изменения регулирующего напряжения Up Б управляющей цепи генератора 14 постоянного тока. Указанное изменение производят таким образом, чтобы третья гармоника сигнала уменьшалась. Если при такой регулировке уменьшение третьей гармоники прекратится, то это свидетельствует о выборе наиболее оптимальных рабочих точек симметрично установленных транзисторов. Минимальная величина третьей гармоники означает одинаковое ограничение (невидимое оператором визуально)сигнала как для верхней, так и для нижней полусинусоид. В этом случае рабочие точки транзисторов ус- тановлены в середине линейной части их вольтамперных характеристик, что создает благоприятные условия для обеспечения высокой степени идентичности симметричных плечей тракта вертикального отклоне- пия,

Затем селективный аольтметр 9 устанавливают в положение, соответствующее второй гармонике (в нашем примере 20 кГц), изменяют режим транзисторов по постоям- ному току (с помощью резисторов 21 и 22) и о небольших пределах коэффициент усиления одного из плеч симметричного тракта (например, изменением резистора 15) до тех пор, пока изображение сигнала не уста- новится симметрично центральной линии экрана (фиг. 3) при минимальном значении второй гармоники. При этом возможное незначительное изменение коэффициента усиления тракта (ориентировочно не более ± 10 %) компенсируется изменением коэффициента усиления в середине тракта органом калибровки 1 . Соответст вне минимума второй гармоники изображению гармонического сигнала симметрично нулевой линии на экране трубки 7 (фиг. За) свидетельствует о том, что в симметричной схеме тракта ввиду высокой идентичности электрических характеристик плечей происходит эффективное подавление второй гармоники сигнала. Минимальное значение второй гармоники отражает ситуацию, при которой не происходит одностороннего ограничения гармонического сигнала 3 Это также указывает на то, что рабочие точки из вольтямперных характеристиках транзисторов выбраны в середине линейных участко в. Поскольку частотные свойства транзисторов улучшаются с возрастанием коллекторных токов, то работа на линейном участке воль- тамперной характеристики способствует стабилизации формы переходной характеристики при изменении температуры окружающей среды (фиг. 4),

Таким образом, поскольку подавление второй гармоники присуще симметричным схемам 1, то степень такого подавления и свидетельствует о степени идентичности плечей тракта причем предпосылкой эффективного подавления является минимум третьей гармоники сигнала, при котором pav бочие точки транзисторов находятся в середине линейной части их вольтамперных характеристик.

Для измерения гармоник преимущественно воздействие на вход тракта низкочастотным сигналом (например, до 100 кГц), поскольку на высокой частоте подавление гармоник может быть ослаблено из-за расхождения сигналов в плечах тракта по фазе.

Предлагаемый способ балансировки не приводит к сколь значительному увеличению трудоемкости, т.к. для проведения этой операции дополнительно требуется только селективный вольтметр. В то же время при , балансировке исключается необходимость корректировки тракта вертикального отклонения при климатических испытаниях и обеспечивается высокая надежность при эксплуатации.

Экспериментальная проверка тракта вертикального отклонения- осциллографа С1-114 (полоса пропускания 50 кГц, время нарастания 7 не) показала, что предложенный способ балансировки в сравнении со способом-прототипом приводит к уменьшению времени нарастания переходной характеристики на 5-10%, снижению выброса в 2 раза и уменьшению времени установления на 30% (при отрицательных температурах).

Формула изобретения

Способ балансировки тракта вертикального отклонения осциллографа, включающий воздействие гармонического сигнала на вход тракта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности балансировки, изменяют суммарные эмиттерные токи симметрично установленных транзисторов тракта до момента установления минимального значения третьей гармо- ники сигнала, по изображению гармонического сигнала на экране электронно-лучевой трубки производят смещение изображения сигнала по вертикали

путем изменения режимов транзисторов по постоянному току и регулируют коэффициент усиления каждого плеча тракта до тех пор, пока не будет одновременно достигнуто минимальное значение второй гармоники сигнала и установка изображения гармонического сигнала симметрично относительно нулевой линии экрана электронно-лучевой трубки.

Использование: настройка тракта вертикального отклонения осциллографа. Цель - повышение точности балансировки. Сущность изобретения: при балансировке тракта вертикального отклонения на его вход воздействуют гармоническим сигналом, устанавливают минимальное значение третьей гармоники сигнала на выходе тракта путем изменения суммарных эмиттерных токов симметрично установленных транзисторов. Затем изменяют режимы транзисторов по постоянному току и регулируют коэффициенты усиления каждого плеча тракта вертикального отклонения до тех пор, пока не будет установлено минимальное значение второй гармоники сигнала на выходе при размещении изображения на экране ЭЛТ симметрично нулевой линии. Положительный эффект: повышение стабильности формы переходной характеристики тракта вертикального отклонения в широком диапазоне температур окружающей среды. 4 ил.

Г

ТРАКТ вертикального OTKMHSHW ffcyu/t/fpmtjФиг, 1

Вх.

1

Фиг. 2

Фиг.З