Устройство автосдвига строб-импульсов стробоскопического осциллографа

 

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 . . -

aQ 69 др С 01 R 13/24

re Anew изовитиний и ом ай

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

» asm»mes»v с»идатипьств» (21) 3562392/18-21 (22) 04.03.83 (46) 23.05.84. Бюл. Р 19 (72) П.А»Мугуревич, P.ß.Ñòàøà и Э.Х»Херманис (71) Институт электроники и вычислителвиой техники АН Латвийской ССР (53) 621. 317. 325 (088. 8) (56) 1. Рябинин Ю.А. Стробоскопическое осциллографирование. М., "Советское Радио", 1972, с. 119. (54)(57) УСТРОЙСТВО АВТОСДВИГА СТРОБИИПУЛЬСОВ СТРОБОСКОПИЧЕСКОГО ОСЦИЛЛОГРАФА, 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 подключен к первому входу первого блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения фазовой стабильности строб-импульсов относительно исследуемого сигнала, в него введены генератор 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 третьим входом первого блока сравнения, и второй выход источника регулируемого напряжения подключен к третьему входу второго блока сравнения.

1093982

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к схемам стробоскопнческих 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 исследуемьм 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 должна устойчиво регулироваться в широких пределах. Это приврдит к весьма жестким требованиям относительно уровня шума и наводкам.

Исследования показывают, что, несмотря на. принятые меры по улучшению монтажа и экранизации,. в сов25 ременных строб-осциллографах не удается в достаточной мере устранить наводки и шумы, которые, воздействуя на фазу строб-импульса, приводят к .значительной нестабильности при наблю дении субнаносекундных фронтов.

Установлено, что наибольшее влияние на стабильность фазы строб-импульса оказывает устройство автосдвига стробимпульса, а именно его часть, осущест 35 вляющая регулируемую задержку стробимпульса.

Известна система автосдвига стробоскопического осциллографа, содержащая генератор пилообразного напряже- 40 ния задержки, источник постоянного регулируемого напряжения, два блока сравнения и генераторы быстрого и медленного пилообразных напряжений Г1 J. 45

Известная система автосдвига не обеспечивает необходимую стабильность .фазы строб-импульсов, что приводит к тому, что при наблюдении субнаносекундного фронта на экране стробо50 скопического осциллографа он "дьппит", т.е. его изображение является не только размытым и подвергнутым фазовому дрейфу, но и колеблющимся около своего истинного положения.

Регулируемая задержка строб-импульса в известном устройстве осуществляется сравнением пилообразного напряжения задержки с плавно регулируемым уровнем постоянного напряжения.

Диапазон изменения задержки определяется длительностью нарастания пилообразного напряжения. На "быст- рых" развертках необходимый диапазон задержки составляет несколько эффективных длительностей развертки. Поэтому длительность нарастания пилообразного напряжения задержки должна быть значительно больше, чем длительность быстрого пилообразного напряжения системы автосдвига стробимпульсов.

Допустим, что на входе блока сравнения уровень шума и наводок находится в пределах Uù. Тогда нестабильность фазы выходного импульса первой схемы сравнения будет в пределах

U и

ht = —, где К вЂ” крутизна пилооб3 разного 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 схемы сравнения относительно выходного импульса первой схемы сравнения будет U ш

3t<= г,це КБ11Кб крутизна быстрого пилообразного напряжения. . Общая нестабильность фазы стробимпульсов складывается из ht u ht

Поскольку К > К, то основную долю в нестабильности фазы стробимпульса вносит 3t3.

Цель изобретения — повьппение 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 первым выходом генератора медленного пилообразного напряжения, о а также источник регулируемого напряжения, первый выход которого под1093982 4

15

55 ключен к первому входу первого блока сравнения, введены генератор 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 третьим 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— энюры 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

l импульсов к ее третьему входу. Выход блока 3 сравнения соединен с входом генератора 6 быстрого пилообразного напряжения, последовательно соединенного 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, сдвйнутые относительно 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 нс. 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 импульсы 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 стробосконического 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 нс. Выходной сигнал генератора 1 ступенчатого сигнала подается параллельно на вход интегратора 2, формирующего пилообразное напряжение задержки (фиг. 2б), 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). Периоп повторения импульсов на выходе генератора 5 стабилизирующих импульсов должен быть таким, чтобы приращение выходного напряжения интегратора 2 эа один период повторения этих импульсов было больше уровня наводок и шумов на входе блока 3 сравнения задержки. Таким образом, блок

S 1093 сравнения 3 задержки может сработать только в дискретные моменты времени, задаваемые генератором 5 стабилизирующих импульсов.

Постоянным напряжением от источника 4 регулируемого напряжения устанавливается порог срабатывания блока 3 сравнения. Когда сумма пилообразного напряжения развертки и стабилизирующих импульсов превышает 10 порог срабатывания блока 3 сравнения, последний переключается и его выходной сигнал (фиг. 2е) поступает на генератор 6 быстрого пилообразного напряжения, который вырабатывает 1S быстрое пилообразное напряжение (фиг. 2э)., С изменением величины ностоянного напряжения, поступающего на вход блока 3 сравнения от источника 4 регулируемого напряжения, дискретно 2р меняется задержка с шагом дискретности равным периоду повторения импульсов от генератора 5. На входы блока 7 сравнения поступает быстрое пилообразное напряжение от генерато-25 ра б быстрого пилообразного напряжения и медленное пилообразное напряжение от генератора 8 медленного пилообразного напряжения. В зависимости от соотношения величин быстрого и медленного пилообразных напряжений момент переключения блока 7 сравнения сдвигается относительно синхроимпульсов запуска (фнг. 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 перемещается по "быстрой пиле" и этим

45 осуществляется плавная регулировка задержки в пределе одного нли двух шагов дискретности задержки.

Таким образом, в предлагаемом устройстве увеличивается стабильность фазы строб-импульсов эа счет увеличения стабильности регулируемой задержки. В известном устройстве

982

50 пс, а нестабильность срабатывания второй схемы сравнения

В

Ю с 5 пс.Общая нестабильность.

Кв» фазы строб-импульса в системе автосдвига известного устройства

gt ht> + Lit© 55 пс. В предлагаемом устройстве нестабильность срабатывания второй схемы сравнения

Ю = 3 t< 5 пс, а нестабильность срабатывания первой схемы сравнения

С àt вследствие высокой стабильности периода повторения выходных импульсов генератора стабилизирующих импульсов. Тогда общая нестабильность фазы строб-импульса в системе автосдвига предлагаемого устройства

gt = Д и отношение 5t

1 1ю, 5t т.е. в предлагаемом устройстве нестабильность фазы строб-импульса пример-. но на порядок меньше. б на стабильность регулируемой задержки влияют шума и наводки на входе пер- . вой схемы сравнения, в предлагаемом устройстве на стабильность регулируемой задержки шумы и наводки не влияют, поскольку блок 3 сравнения может переключиться только в дискретные моменты времени прихода стабилизирующих импульсов, что исключает влияние шумов н наводок на входах блока 3 сравнения в момент ее срабатывания, а стабильность регулируемой задержки определяется только стабильностью периода повторения импульсов генератора 5 стабилизирую- . щих импульсов, которую можно сделать достаточно высокой.

Допустим, что скорость нарастания пилообразного напряжения задержки

Кз 0,2 в/нс, скорость нарастания быстрого пилообразного напряжения

КВ„2 в/нс и размах шумового напряжения на входе схемы сравнения

УШ = 10 мВ. Тогда нестабильность срабатывания первой схемы сравнения в известном устройстве U ф зз

1093982 филиал ППП Матеытп, г. Уагщюд, ул. Проектмая, 4

ВНИМПИ

Тирам 711

Заказ 34 17/36

Подлиское