Корректирующий усилитель сигнала развертки электронного луча

 

Изобретение относится к устройствам, осуществляющим развертку электронного луча по поверхности исследуемого объекта, например, в электронной и рентгеновской растровой микроскопии. Цель изобретения - повышение точности коррекции. Корректирующий усилитель сигнала развертки электронного луча содержит операционный усилитель 1, выходной усилитель 2, отклоняющие катушки 3, цепь обратной связи 4, датчик тока 5, источник напряжения 6, вентили 7 и 8, накопитель 9. Цель достигается введением усилителя-ограничителя 10, сумматора 11, управляемого вентиля 12, дополнительного усилителя 13, дополнительного источника напряжения 14. 3 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 N 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I n

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4685417/09 (22) 28.04,89 (46) 23.08,91. Бюл. N. 31 (71) Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (72) А.М.Дорман (53) 621.397(088.8) (56) Патент США М 2341540, кл, Н 04 N 3/16, 1972. (54) КОРРЕКТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ СИГНАЛА РАЗВЕРТКИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА (57) Изобретение относится к устройствам, осуществляющим развертку электронного луча по поверхности исследуемого обьек. Ж«1672583 А1 та, например, в электронной и рентгеновской растровой микроскопии. Цель изобретения — повышение точности коррекции.

Корректирующий усилитель сигнала развертки электронного луча содержит операционный усилитель 1, выходной усилитель

2, отклоняющие катушки 3, цепь обратной связи 4, датчик тока 5, источник напряжения 6, вентили 7 и 8, накопитель 9. Цель достигается введением усилителя-ограничителя 10, сумматора 11, управляемого вентиля 12, дополнительного усилителя 13, дополнительного источника напряжения 14.

3 ил.

1672583

15 Г

55

Изобретение относится к устройствам, осуществляющим развертку электронного луча по поверхности исследуемого объекта, например, в электронной и рентгеновской растровой микроскопии, Целью изобретения являтся повыш ние точности коррекции, На фиг,1 приведена блок-схема корректирующего усилителя сигнала развертки электронного луча; на фиг.2 — процесс усиления пилообразного тока развертки; на фиг.3 — принципиальная электрическая схема корректирующего усилителя сигнала развертки электронного луча, Корректирующий усилитель сигнала разверт".è электронного луча содержит (фиг.1) операционный усилитель 1, выходной усилитель 2, отклоняющие катушки 3, цепь 4 о0ратнои связи, датчик 5 тока, и-.точник 6 напряжения, два вентиля 7 и 8, накопитель 9, усилитель-ограничитель 10, сумматор 11, управляемый вентиль 12, дополнительный усилитель 13, дополнительный источник 14 напряжения, Корректирующий усилитель сигнала развертки электронного луча работает следующим о0разом.

Ток отрицательной обратной связи поступает от датчика 5 тока (резистора) через цепь 4 обратной связи, выполненную, например, на резисторе, на вход операционного усилителя 1, где он суммируется с входным током i»(l) (фиг.2а). Если разностное напряжение (д) в точке А (фиг.2в) мало, что справедливо при большом ксзффициенте усиления операционного усилителя 1 и выходного усилителя 2, то ток отрицательной обратной связи пропорционален напряжению на датчике 5 тока, и, следовательно току 4,(1) (фиг,2б). Ток отрицательной обратной связи практически равен входному току, Поэтому отклоняющий ток 4т(1) пропорционален входному !вх(т}.

Раэностное напряжение (UA), усиленное операционным усилителем 1, складывается в сумматоре 11 с выходным напряжением усилителя-ограничителя 10, которое появляется лишь при превышении абсолютным значением раэностного напряжения (Од) порога (Ор) (фиг.2в).

Во время прямого хода развертки разностное напряжение значительно меньше по абсолютной величине порога (Up) (фиг,2в). Усилитель-ограничитель 10 закрыт и не вносит статических погрешностей усиления: сдвиг и дрейф отклоняющего тока (развертки). Управляемый вентиль 12 закрыт, а вентиль 7 открыт. Выходной усилитель 2 питается напряжением (О,) источника б напряжения, поэтому потребление энергии невелико. Во время обратного хода разностное напряжение (0д) превышает порог (0р), усилитель-ограничитель 10 открывается и усиливает разностное напряжение е обход менее быстродействующего операционного усилителя 1 (особенно при его перегрузке).

Усиленное усилителем-ограничителем

10 разностное напряжение поступает на управляющий вход управляемого вентиля 12, а также на вход выходного усилителя 2 через сумматор 11. Чем больше напряжение рассогласования (UA), тем больше напряжение на входе управляемого вентиля 12, тем большая часть напряжения дополнительного источника 14 напряжения прикладывается к клемме питания В выходного усилителя

2. При этом вентиль 7 закрывается, отключая от клеммы В источник 6 напряжения. Во время обратно; . хода напряжение íà Bblxoде выхсдного усиг,ителя 2 (точка С) может достигать значения (Ув+ U<,â, фиг.2г).

Таким образом, обеспечивается подача высокого напряжения на отклоняющие катушки 3 через выходной усилитель 2, что необходимо для ускорения изменения отклоняющего тока при резких изменениях входного тока.

Усилитель-ограничитель 10, срабатывая только при достаточно большом значении раэностного напряжения (0д), не входит при этол1 в насыщение в отличие от операционного усилителя 1. Поэтому обеспечивается эффективное управление переходным проце",ом чо цепи отрицательной образиной

".âÿçè во время обратного хода (резких изменениях входного тока) и в начале прялюго хода развертки.

Выходное напряжение выходного усилителя 2 еще усиливается неинвертирующим дополнительным усилителем 13 и прикладывается к клемме питания В, Поэтому при отсутствии значительной перегрузки по входу, когда I VA I < I Vp I и управляемый вентиль 12 закрыт, обеспечивается поддержание выходного усилителя 2 в активном (ненасыщенном) состоянии. Кольцо отрицательной обратной связи не разрывается и не возникает повторной перегрузки, когда недостаточное в некоторый момент напряжение питания источника 6 напряжения (еследствие пульсаций и др,) приводит к перегрузке операционного усилителя 1, Во время прямого хода и большую часть времени обратного хода вентиль 8 закрыт, Поэтому к точке В можно подключать для фильтрации накопитель 9 (конденсатор со значительной емкостью), что повышает устойчивость усиления. Это не приводит к уееличению длительности обратного хода, 1672583

f5

35

55 зависящей от собственной распределенной емкости отклоняющих катушек 3 и междуэлектронных емкостей активных элементов выходного усилителя 2.

Так как выходной усилитель 2 не входит в ограничение, то исключается увеличение длительности обратного хода. Уменьшению длительности обратного хода способствует также то, что усилитель-ограничитель 10 своим входом ограничивает напряжение рассогласования на уровне порога (Up), Тем самым предотвращаются черезмерное насыщение операционного усилителя 1 и снижение его быстродействия, Все это, помимо постоянно действующей отрицательной обратной связи, не только дополнительно уменьшает длительность обратного хода, но и увеличивает точность усиления в начале прямого хода развертки, На фиг.2в штрихпунктирной линией показано разностное напряжение, пропорциональное погрешности усиления при традиционном построении усилителей развертки, усилитель-ограничитель 10 (фиг.3) состоит из двух усилителей, реагирующих на положительное (транзисторы 15 и

16) и отрицательное (трэнзи торы 17 и 18) разностное напряжение (Цл) в точке А. Их выходные токи суммируются с выходными токами операционно о усилителя 1 и с токами, сформированными транзисторами 19 и

20 в эмиттерных цепях транзисторов 21 и

22. Потенциалы баз транзисторов 21 и 22 фиксируются с помощью потенциометров

23 и 24.

Выходные напряжения сумматора 11 транзисторов 21 и 22, необходимые для управления двухтактным выходным усилителем 2, образуются на резисторах 25 и 26, В выходном усилительном каскаде 2 используются источники 27 и 28 напряжения смещения. Выход выходного усилительного каскада (точка С) шунтирован диодом 29, а напряжение питания на клемму В от источника 6 напряжения псступает через диод 30, В качестве дополнительного усилителя

13 используется повторитель напряжения на транзисторе 31, на вход которого напряжение подается через цепь 32 и 33 смещения.

Управляемый вентиль 12 выполнен на транзисторах 34 и 35 и резисторе 36. Если напряжение рассогласования (отрицательное) превышает по абсолютной величине порог(фиг,2в), открываются транзисторы 17 и 18. Транзистор 35 отпирается, и его коллекторный ток, протекая через резистор 36, вызывает открывание транзистора 34.

Чем больше рассогласование, тем больше открывается транзистор 34 и большая доля высокого напряжения поступает на клемму В питания выходного усилительного каскада, Напряжение обратной связи образует"я на резисторе 37. Это напряжение вызывает ток отрицательной обратной г.вязи в резисторе 38. Конденсатор 39 подавляет высокочастотные колебания в цепи питания, обеспечивая устойчивость усиления.

Экономия энергии, потребляемой отдополkèòåëьíого источника 14 напряжения, достигается применением в усилителе развертки многоступенчатого регулятора (управляемого вентиля). . частности, двух ступенчатый регулятор функционирует следующим образом. Выход ое наг; я;к..низ (Оуо) усилителя-ограничителя сравнивается в регуляторе г. двумя порогами (Upf> и (U. ), (Upt) < (Up2). Если (Буй) - (Ur,-,, то регулятор закрыт и дополнительный источник напряжения отключен от клеммы 8 (фиг.3) Если (Up1) «(Uvp) < (Up>), To к клемме В через ключ подключается головина напряжения дополнительного источника напряжения, например, с отвода выпрямителя, входящего в него.

Если (U>mj.(Up ), то v. клем е В через другой ключ подключа.-ся полностью напряжение дополнительно o ис1очнииа напряжения

Формула изобретения

Корректирующий усилитель сигíaëý развертки электронного луча, содержащий операционный усилитель, последовательно соединенные выходной усилитель, отклоняющие катушки и датчик тока, э также цепь обратной связи, два вентиля, накопитель и источник напряжения, при этом цепь обратной связи подключена одним концом к точке подключения отклоняющих катушек и датчика тока а другим концом — к входу or ерзционного усилителя, плюсовой вывод источника напряжения через первый вентиль подключен к первому входу питания выходного усилителя. выход которого через второй вентиль соединен с первым входом питания выходного усилителя, минусовой вывод источника напряжения соединен с вторым входом питания выходного усилителя, первый вывод накопителя соединен с первым входом питания выходного усилителя. а второи вывод накопителя соединен с соответствующим выводом датчика тока и общей шиной корректирующего усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности коррекции. введены

1672583 усилитель-ограничитель, управляемый вентиль, дополнительный усилитель, дополнительный источник напряжения и сумматор, при этом вход операционного усилителя через усилитель-ограничитель соединен с первым входом сумматора и входом управления управляемого вентиля, плюсовой вывод дополнительного источника напряжения соединен через управляемый вентиль с первым входом питания выходного усилителя, минусовой вывод дополнительного источника напряжения соединен с входом первого вентиля, выход выходно5 го усилителя через дополнительный усилитель соединен с первым входом питания выходного усилителя, информационный вход которого через сумматор подключен к выходу операционного усилителя.

1672583

Составитель О, Канатчикова

Редактор Л. Гратилло Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид

Заказ 2847 Тираж 380 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101