книги / Электрорадиоизмерения

a R 2 — сопротивление утечки. Выходное напряжение сни­ мается со второй части делителя, т. е. с R 2.

Компенсирующими элементами делителя, уменьшаю­ щими влияние частоты сигнала па коэффициент деления, являются емкости. Элементы схемы делителя подбираются так, чтобы постоянные времени обеих половин делителя были равны. При этом коэффициент деления не будет за­ висеть от частоты. При низких частотах емкости параллель­ ных цепочек шунтирующего действия на резисторы не ока­ зывают и делитель состоит как бы из двух резисторов. На высоких частотах большее влияние на распределение напряжения оказывают емкости схемы, которые берутся заведомо больше паразитных емкостей, что уменьшает влияние частоты на коэффициент деления. Конденсатор Сг служит для подгонки постоянной времени = R XCU ко­ торая должна быть равна постоянной времени второй части делителя т2 = R 2C2.

Кроме делителя, входное устройство осциллографа иногда содержит также катодный (эмиттерный) повторитель и линию задержки, назначение и устройство которой будет рассмотрено позже. Катодный (эмиттерный) повторитель служит для согласования высокоомного входа осциллографа с малым сопротивлением линии задержки.

б) УСИЛИТЕЛИ ОСЦИЛЛОГРАФА

Усилители вертикального и горизонтального отклонения осциллографа предназначены для обеспечения соответст­ вующей его чувствительности, при которой получаются удобные для наблюдения размеры осциллограммы.

Необходимая чувствительность осциллографа опреде­ ляется диаметром рабочей части экрана трубки, исполь­ зуемой в осциллографе, и минимальной величиной иссле­ дуемого сигнала и равна:

h0= K h lt

где h0 — чувствительность осциллографа, мм/В;

К— коэффициент усиления усилителя вертикального отклонения;

Ат чувствительность трубки, мм/В. Чувствительность осциллографов промышленного типа

лежит в широких пределах (от сотых долей до сотен мВ/см). В технических характеристиках приборов их чувствитель­ ность определяется как минимальный коэффициент откло­ нения и измеряется в мВ/см или мВ/дел.

однако такая развертка является нелинейной. Нелинейный характер изменения напряжения на кон­

денсаторе объясняется непостоянством величины тока за­

или разрядного тока, обеспечивающего линейное измене­ ние возрастающего или убывающего напряжения на кон­ денсаторе при его заряде или разряде.

Постоянную величину зарядного или разрядного тока можно получить двумя способами.

Рис. 6-21. Идеальная (а) и реальные (б и в) вольт-амперные характе­ ристики стабилизаторов тока (пентода и транзистора с общей базой).

При первом способе постоянство величины тока обеспе­ чивается изменением величины сопротивления R по мере изменения напряжения на конденсаторе. Для этой цели используются нелинейные сопротивления — электронная лампа (пентод) или полупроводниковый триод, включенный по схеме с общей базой, вольт-амперные характеристики которых приближаются к идеальной характеристике ста­ билизатора тока (рис. 6-21). Используя участок аб вольтамперной характеристики, на котором ток, протекающий через активный элемент, почти не зависит от приложен­ ного напряжения, можно получить высокую линейность развертки.

Второй способ заключается в изменении (увеличении) напряжения в цепи по мере заряда конденсатора на величину равную в идеальном случае напряжению на конденсаторе,

= ------ ^— — остается постоянным в течение всего времени

заряда.

Рассмотрим примеры схем генераторов развертки. Схема генератора пилообразного напряжения на тират­

роне и графики, поясняющие принцип его работы, изобра­ жены на рис. 6-23.

При включении анодного питания Ей происходит заряд конденсатора Ci через резистор R x в течение времени t[ по экспоненциальному закону до тех пор, пока напряжение

жения источника питания Е а и от величин элементов R x и Сх. С увеличением Еа и уменьшением R x и Сх частота гене­ ратора возрастает, так как заряд конденсатора происхо­ дит быстрее.

Из графика следует, что время заряда конденсатора tx больше времени его разряда t2. Это может быть при условии, если ток заряда меньше тока разряда конденсатора. Для этого необходимо, чтобы сопротивление R x было больше внутреннего сопротивления тиратрона при его горении.

Принцип синхронизации частоты генератора на тират­ роне основан на том, что изменение потенциала сетки тиратрона, на которую подается синхронизирующее на­ пряжение, сильнее влияет на его зажигание, а следова­ тельно, и на частоту переключений конденсатора с заряда на разряд, чем изменение анодного напряжения тиратрона.

Синхронизация частоты развертки осциллографа иссле­ дуемым напряжением иу поясняется кривыми, изображен­ ными на рис. 6-24.

В левой части рис. 6-24 расположена кривая зависи­ мости потенциала зажигания тиратрона от напряжения на его сетке. При подведении исследуемого синусоидального

'р

Ч)

Рис. 6-23. Простейшая схема генератора пи­ лообразного напряжения на тиратроне (а)

и график его выходного напряжения (б).

напряжения иу к сетке тиратрона соответственно по такому же закону будет изменяться и переменная составляющая напряжения зажигания ил..

Кривая напряжения на конденсаторе (<а, б, з, и, к и т. д.) соответствует отсутствию синхронизации, когда на сетку тиратрона подаетсИ одно лишь постоянное смещение £ см, оп­ ределяющее его потенциал зажигания U3. В этом случае

Тр Ф Ту и осциллограмма будет скользить по экрану трубки осциллографа.

Если же на сетку тиратрона дополнительно подавать переменное напряжение синхронизации, представляющее собой исследуемое напряжение иу, близкое по частоте к /р, то вследствие синхронизации генератор развертки будет иметь такую же частоту, как и иу. Это объясняется тем, что в моменты времени, соответствующие точкам б, г, е и т. д.,

напряжение на конденсаторе и на аноде тиратрона дости­ гает величины напряжения U3J при котором происходит зажигание тиратрона несколько раньше, чем при отсутст­ вии синхронизации. В результате Тр и Ту будут одинаковы, а осциллограмма неподвижной.

Для получения высокой линейности пилообразного на­ пряжения генератора с тиратроном в его схемах применяют так называемые линеаризующие лампы, т. е. зарядный триод или пентод. При этом необходимо использовать лампы с большим внутренним сопротивлением, чтобы зарядный ток мало зависел от анодного напряжения. Поэтому при­ менение пентода предпочтительней, чем триода.

Упрощенная схема генератора с тиратроном и лине­ аризирующим пентодом и графики, поясняющие принцип линеаризации пилообразного напряжения, приведены на рис. 6-25 и 6-26 соответственно.

Графики представляют собой анодную характеристику зарядного пентода и кривые зависимости напряжения на конденсаторе ис и на аноде лампы иа от времени.

Рабочему участку аб анодной характеристики пентода соответствует почти постоянная величина его анодного тока Jat являющегося зарядным током конденсатора.

Так как постоянное напряжение источника питания U0 распределяется между зарядным пентодом (иа) и конденсато­ ром (ис), то в момент гашения

мере заряда конденсатора напряжение на нем увеличи­ вается, а анодное напряжение пентода уменьшается с со­ хранением почти постоянной величины его анодного тока, что и обеспечивает линейность пилообразного напряжения при его возрастании.

Плавная регулировка величины зарядного анодного тока пентода, а следовательно, и частоты генератора осуществ­

пряжения иэ увеличивается ток / а, что приводит к увеличе­ нию скорости заряда конденсатора и, следовательно, по­ вышению частоты генератора.

Общим недостатком тиратронных генераторов является их ограниченный частотный диапазон в верхней его части, достигающий лишь 50—100 кГц, обусловленный инерцион­ ными свойствами тиратрона (процесс ионизации и воссое­ динения молекул газа требует некоторого времени).

Достоинством генераторов линейной развертки осцилло­ графа на тиратроне является малая величина времени об­ ратного хода луча и устойчивая их работа на очень малых частотах. Кроме того, они удобны в скоростных осцилло­ графах, в которых для получения высокой скорости разверт­ ки требуются большие разрядные токи, обеспечивающие высокую скорость разряда конденсатора.

Рис. 6-27. Упрощенная схема генератора непрерывной развертки с линеаризующим пентодом.

Для получения более широкого частотного диапазона, чем у тиратронных генераторов, используются генераторы пилообразного напряжения на электронных лампах.

Упрощенная схема генератора непрерывной линейной развертки на электронных лампах с линеаризующим пен­ тодом приведена на рис. 6-27.

Схема генератора выполнена на трех лампах. В данной схеме, обеспечивающей автоматический заряд и разряд конденсатора С4, лампа Л г является управляющей, Л2 — зарядной и Л3 — разрядной.

Объяснение работы схемы начнем с момента времени, при котором конденсатор С4 заряжен до своего определен­ ного максимального значения, когда лампа Л2 будет за­ крыта, а Лх открыта. Дальнейший процесс работы схемы

закл(0чается в разряде конденсатора С4 через пентод Л 3. По Мере разряда конденсатора потенциал катода относи­ тельно управляющей сетки Л.г уменьшается и, когда он достигнет потенциала ее отпирания, лампа открывается. При этом анодное напряжение на ней уменьшается и этот отРиЦательный перепад напряжения передается на сетку лампы Л и что приводит к увеличению ее анодного напряже­ нии» а следовательно, к большему отпиранию лампы Л 2 и затиранию лампы Л х. Таким образом, процесс отпирания лампы Л2 протекает лавинообразно.

Когда ток, проходящий через лампу Л2, станет пре­ вышать ток разряда конденсатора С4 через пентод «/73, конденсатор снова начнет заряжаться, напряжение на нем начнет увеличиваться.

По мере заряда конденсатора С4 потенциал катода лампы Л2возрастает, а потенциал управляющей сетки относительно катода, наоборот, уменьшается. В результате этого умень­ шается анодный ток / а2, анодное напряжение увеличивается и конденсатор Сз подзаряжается от источника анодного питания Е а через резистор /?4, на котором зарядный ток создает напряжение положительного смещения на управляю­ щей сетке лампы Л г. Это вызовет отпирание лампы Л и уменьшение ее анодного напряжения, а соответственно еще большее запирание зарядной лампы Л2. Так как эти процессы взаимно друг друга подталкивают, то они протекают лави­ нообразно. Когда ток / а2 уменьшится до значения, равного току заряда конденсатора С4 (ток через пентод Л я почти постоянен), то последний снова начнет разряжаться и про­ цесс будет повторяться.

Таким образом, сущность работы генератора сводится к попеременному заряду и разряду конденсатора, в резуль­ тате чего на конденсаторе и разрядном пентоде напряжение будет изменяться по закону пилообразной кривой.

В данной схеме генератора заряд конденсатора С4 происходит быстрее, чем его разряд. Это объясняется тем, что С4 заряжается через открытую лампу Л2 с малым вну­ тренним сопротивлением и, следовательно, большим током, а разряжается через лампу Л 3 с большим внутренним со­ противлением и, следовательно, малым током. В результате постоянства величины тока разряда (верхний рабочий учас­ ток характеристики пентода) разряд конденсатора проис­ ходит по линейному закону. Резистор /?0, включенный в цепь отрицательной обратной связи, служит для получе­ ния еще большей Линейности развертки.