PL101417B1 - Uklad podstawy czasu oscyloskopu elektronicznego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad podstawy czasu oscyloskopu elektronicznego.

Zadaniem ukladu podstawy czasu w oscyloskopie elektronicznym jest wytworzenie napiecia liniowo zmiennego w czasie. Napiecie to przylozone po wzmocnieniu do plytek odchylania poziomego lampy oscyloskopowej powoduje przesuwanie plamki na jej ekranie proporcjonalne do szybkosci narastania napiecia.

Dla uzyskania liniowej w czasie zmiany napiecia nalezy zapewnic stalopradowe ladowanie kondensatora.

Start zmiany napiecia wytworzonego w ukladzie generatora podstawy czasu winien nastepowac po otrzymaniu sygnalu z ukladu synchronizacji, przy czym dalsze sygnaly nie moga powodowac zmian w pracy ukladu. Po osiagnieciu okreslonej wartosci poziomu napiecia, powinno nastapic zakonczenie ladowania kondensatora i powrót do stanu poczatkowego. Uklad winien zapewnic okreslony czas wyczekiwania konieczny do uzyskania ustalonych stanów napiec. Po zakonczeniu procesów ustalania napiec uklad moze byc wrazliwy na sygnaly z ukladu synchronizacji.

Dla zapewnienia startu obrazu na ekranie lampy oscyloskopowej z okreslonego punktu wymagany jest uklad umozliwiajacy przesuw skladowej stalej wytworzonego napiecia. Ze wzgledu na liniowosc wytworzonego napiecia najkorzystniejszy jest uklad wykorzystujacy zródlo pradowe do ladowania kondensatora. Uklad ten odznacza sie tez latwoscia polaczenia z ukladem logicznym sterujacym praca generatora podstawy czasu. Znane dotychczas uklady sterujace wytwarzaniem napiecia liniowo zmiennego w czasie zawieraja przerzutniki Schmidta wykonane przy uzyciu tranzystorów dyskretnych.

Wada stosowania tego rodzaju przerzutników jest duza zaleznosc potencjalów dyskryminowanych napiec przez przerzutnik od wartosci jego elementów, co powoduje koniecznosc korekcji i regulacji ukladu przy jego uruchamianiu. Polaczenie w dotychczasowych rozwiazaniach dwóch funkcji to jest zakonczenia biegu roboczego i zapewnienia opóznionego startu podstawy czasu wymaga budowania przerzutnika o duzej stabilnosci dyskrymi¬ nowanych napiec przy równoczesnej duzej histerezie poziomów dyskryminacji.

Inna wada przerzutników Schmidta wykonywanych przy wykorzystaniu elementów dyskretnych jest ograniczony zakres czestotliwosci ich pracy spowodowany pojemnosciami montazowymi ukladu.2 101 417 Trudnosc pogodzenia sprzecznych wymogów majacych na celu ograniczenie skutków wymienionych wad powoduje w praktyce ograniczony zakres temperatur stabilnej pracy ukladów przerzutników Schmidta. • Uklady realizowane przy pomocy elementów dyskretnych wymagaja ponadto wiekszej ilosci miejsca, sa drogie oraz trudne do uruchomienia.

Koniecznosc uzyskania krótkich czasów przerzutów wymaga duych pradów plynacych przez tranzystory, a to z kolei wplywa na rozbudowanie ukladu zasilajacego uklad generatora.

Znane dotychczas uklady przesuwu poziomu napiecia piloksztaltnego i ekspansji nie zawieraja ukladu ograniczania poziomu napiec wyjsciowych, co powoduje przesterowywanie wzmacniacza koncowego osi „X".

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wymienionych wad i niedogodnosci i uzyskanie generatora podsta¬ wy czasu dzialajacego poprawnie i stabilnie w szerokim zakresie temperatur, zapewniajacym krótkie czasy startu generatora podstawy czasu, duza szybkosc zmian napiecia liniowego w czasie, nieprzesterowywanie wzmacniacza koncowego oscyloskopu przy ekspansji i przesuwie oraz latwosc uruchomienia ukladu, a wytyczonym do rozwiazania zagadnieniem technicznym jest opracowanie ukladu elektronicznego umozliwiajacego osiagniecie tego celu.

Cel ten osiagnieto przez zastosowanie scalonych ukladów logicznych w postaci dwuwejsciowych bramek typu NAND polaczonych w uklad przerzutnika R-S, przy czym jedno wejscie tego przerzutnika sterowane jest przez sygnal wyzwalajacy z ukladu synchronizacji, a do drugiego wejscia doprowadzony jest sygnal pozwolenia lub zakazu wytworzony w drugim przerzutniku R—S, którego jedno wejscie sterowane jest przez ^tranzystorowy wzmacniacz pelniacy funkcje dyskryminatora amplitudy, okreslajacego zakonczenie biegu roboczego liniowo narastajacego napiecia, a drugie wejscie sterowane jest przez tranzystorowy wzmacniacz pelniacy wraz z ukladem kondensatora w jego bazie funkcje ukladu opóznienia startu podstawy czasu. Uklad ten polaczony jest z wejsciem glównego przerzutnika podstawy czasu poprzez diode. Ponadto w ukladzie zastosowano przelacznik zawierajacy kondensator opózniajacy start podstawy czasu, a to w celu uzyskania pracy jednorazowej przy zwarciu tego kondensatora. < Uklad zawiera tez róznicowy wzmacniacz do przesuwu skladowej stalej napiecia wyjsciowego z genera¬ tora, w którym zastosowany jest uklad ograniczania poziomu napiecia wyjsciowego przy pomocy diod przy przesuwie lub ekspansji. • Przedstawione rozwiazanie posiada szereg zalet. Uklad odznacza sie prostota logiczna, latwoscia urucho¬ mienia, niezawodnoscia dzialania przy malej ilosci zajmowanego miejsca i niskim poborze mocy.

Zastosowanie scalonych ukladów logicznych umozliwia krótkie czasy przelaczania ukladu dyskryminacji amplitudy, a to zapewnia krótki czas startu napiecia liniowo zmieniajacego sie w czasie w szerokim zakresie temperatur.

Zastosowanie tranzystorowych wzmacniaczy sterujacych wejscia przerzutnika R—S zapewnia duza stalosc dyskryminowanego napiecia w szerokim zakresie zmian temperatury.

Wprowadzenie do ukladu opóznienia startu podstawy czasu diody laczacej wejscie przerzutnika glównego podstawy czasu z kondensatorem opóznienia startu zapewnia powolne narastanie napiecia na tym kondensatorze, a to pozwala na latwe uzyskanie wymaganych opóznien przy wykorzystaniu kondensatorów o malej pojemnosci, przy równoczesnie szybkim ich rozladowaniu przez diode w czasie biegu roboczego.

Zastosowanie zwieracza zwierajacego kondensator opóznienia startu podstawy czasu umozliwia prace jednorazowa generatora, gdyz nie powstaje wtedy sygnal pozwolenia na wyjsciu przerzutnika opóznienia startu podstawy czasu. * Zaleta zastosowania róznicowego wzmacniacza z ukladem diod ograniczajacym poziom napiecia wyjscio¬ wego z ukladu podstawy czasu jest zapewnienie nieprzesterowywania wzmacniacza koncowego „X" przy ekspansji lub przesuwie.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykladzie wykonania na zalaczonym rysunku, który przedstawia schemat ideowy ukladu podstawy czasu oscyloskopu elektronicznego.

Generator podstawy czasu posiada zródlo pradowe, którym jest tranzystor 1, w obwodzie emitera którego znajduje sie przylaczony zakresowo rezystor 2. Koniec rezystora 2 jest polaczony z równoleglym regulatorem napiecia w postaci tranzystora 3, którego baza polaczona jest z rezystorem 4. Zródlo pradowe 1 laduje stalym pradem zmieniany zakresowo kondensator 5, zbocznikowany kluczem tranzystorowym 6, którego baza sterowana jest z dzielnika na rezystorach 7, 8. Rezystor 7 polaczony jest z wyjsciem bramki 9, polaczonej z bramka 10 w ukladzie przerzutnika R-S. Wejscie bramki 10 tego przerzutnika polaczone jest z dzielnikiem 11, 12. Punkt ten stanowi wejscie dla impulsów wyzwalajacych start generatora podstawy czasu z ukladu synchronizacji. Wyjscie 9 przerzutnika polaczone jest poprzez diode 13, i rezystor 14 z baza tranzystora 15, którego emiter polaczony jest poprzez diode 16 do masy. Do bazy tranzystora 15 polaczony jest kondensator101 417 3 17, do którego równolegle zalaczony jest zwieracz 18. Kolektor trazystora 15 polaczony jest z wejsciem drugiego przerzutnika R-S, wykonanego na bramkach 19, 20. Do wejscia bramki 19 polaczony jest uklad rezystora 21 i kondensatora 22, które poprzez zwieracz 23 polaczone sa z masa. Wyjscie przerzutnika 19 polaczone jest z wejsciem przerzutnika 9. Do wyjscia 19 polaczona jest baza tranzystora 24. Wejscie przerzutnika 20 polaczone jest z kolektorem tranzystora 25, którego baza zalaczona jest do rezystora 26. Rezystor 26 polaczony jest równolegle z dioda Zenera 27, której katoda polaczona jest ze zródlem tranzystora polowego 28. Bramka tranzystora 28 polaczona jest z ladowanym kondensatorem 5. Anoda diody 27 polaczona jest z kolektorem tranzystora 29, który stanowi zródlo pradowe zasilajace zródlo tranzystora 28.

Kolektor tranzystora 29 polaczony jest poprzez rezystor 30 z dzielnikiem 31 i 32 oraz baza tranzystora 33.

Emiter tranzystora 33 poprzez przelaczany rezystor 34 polaczony jest z emiterem tranzystora 35, którego baza polaczona jest ze slizgiem potencjometru przesuwu 36. Kolektor tranzystora 35 polaczony jest z baza wtórnika emiterowego 37, do której polaczone sa diody 38,39, zalaczone do odpowiednich potencjalów stalych.

Dzialanie ukladu wedlug wynalazku przedstawione jest ponizej.

Na wejscie bramki 9 podany jest sygnal zakazu „O" otrzymany z wyjscia bramki 19 i na wyjsciu bramki 9 jest sygnal „1", który powoduje przewodzenie tranzystora 6 i zwarcia kondensatora 5. Kondensator opózniajacy 17 ladowany jest poprzez rezystor 14 z wyjscia bramki 9. Przekroczenie napiecia odetkania tranzystora 15 spowoduje podanie do wejscia bramki 19 sygnalu „O", który powoduje na wyjsciu 19 powstanie sygnalu pozwolenia „1" — dla bramki 9. W przypadku pracy jednorazowej kondensator 17 zwarty jest przelacznikiem 18 i na kolektorze nie powstanie sygnal „O" sterujacy bramke 19. Sygnal ten moze jednak powstac po nacisnieciu zwieracza 23, który spowoduje chwilowe podanie sygnalu „O" do bramki 19 i powstanie sygnalu pozwolenia na wejsciu bramki 9. Jezeli z ukladu synchronizacji podany zostanie do wejscia bramki 10 sygnal „O", to na wyjsciu bramki 9 pojawi sie sygnal „O" i spowoduje zatkanie tranzystora 6, co umozliwi ladowanie kondensatora 5 ze zródla pradowego 1. Sygnal „O" na wyjsciu bramki 9 spowoduje szybkie rozladowanie kondensatora 17 przez diode 13 i zatkanie tranzystora 15, a pojawianie sie na wejsciu bramki 19 sygnalu „1".

Liniowo narastajacy sygnal na kondensatorze 5 poprzez wtórnik 28 spowoduje przewodzenie tranzystora po przekroczeniu napiecia jego odetkania i powstanie sygnalu „O" na wejsciu bramki 20, to zas spowoduje na wyjsciu 19 sygnal zakazu „O".

Sygnal zakazu „O" na wejsciu bramki 9 powoduje powstanie sygnalu „1" na jej wyjsciu, a to spowoduje przewodzenie tranzystora 6 i rozladowanie kondensatora 5. Czas ladowania kondensatora 17 poprzez rezystor 14 do napiecia odetkania tranzystora 15 wyznacza czas, po którym moze nastapic nastepny start generatora podstawy czasu. < Sygnal napiecia piloksztaltnego podany zostaje do bazy tranzystora 33 i poprzez zmienny rezystor 34 do emitera tranzystora 35. W bazie tranzystora 35 znajduje sie potencjometr 36 do zmiany skladowej stalej na wyjsciu ukladu. Zaleznie od wartosci rezystora 34 wzmocnienie wzmacniacza to jest nachylenie lub szybkosc zmian napiecia piloksztaltnego jest rózne. • Zalaczone do bazy tranzystora 37 diody 38, 39 polaczone do odpowiednich potencjalów nie pozwalaja jednak na przekroczenie pewnych zalozonych poziomów napiecia wyjsciowego z ukladu podstawy czasu.

Zapewnia to nieprzesterowywanie wzmacniacza koncowego oscyloskopu niezaleznie od wartosci wzmocnienia wzmacniacza 35 lub poziomu potencjalu potencjometru przesuwu 36.

Claims (3)

Zastrzezenia patentowe

1. Uklad podstawy czasu oscyloskopu elektronicznego zawierajacy uklad ladowania kondensatora ze zródla pradowego i posiadajacy uklad klucza tranzystorowego sterowanego przez przerzutnik, znamienny tym, ze klucz tranzystorowy (6) polaczony równolegle z kondensatorem (5) polaczony jest poprzez rezystor (7) z wyjsciem bramki (9), która polaczona jest z bramka (10) w uklad przerzutnika R-S, przy czym wejscie bramki (10) polaczone jest z wyjsciem ukladu synchronizacji, a wejscie bramki (9) polaczone jest z wyjsciem bramki (19) polaczonej z bramka (20) w uklad przerzutnika R-S, przy czym wejscie bramki (20) polaczone jest z kolektorem tranzystora (25), którego baza sterowana jest poprzez uklad wtórnika (28) wytworzonym na kondensatorze (5) napieciem liniowo zmiennym w czasie, natomiast wejscie bramki (19) polaczone jest z kolektorem tranzystora (15), którego baza polaczona jest poprzez diode (13) i równlegly z nia rezystor (14) z wyjsciem bramki (9) ponadto do bazy tego tranzystora (15) polaczony jest kondensator (17), przy czym druga koncówka tego kondensatora polaczona jest do masy ukladu. <4 101 417

2. Uklad wedlug zastrz. 1; znamienny tym, ze równolegle do kondensatora (17) zalaczony jest zwieracz (18).

3. Uklad wedlug zastrz. 1; znamienny tym, ze sygnal wyjsciowy z wtórnika (28) steruje wzmacniacz róznicowy (33, 35) w którym rezystor (34) polaczony pomiedzy emiterami tych tranzystorów jest zmieniany, a baza tranzystora (35) polaczona jest z regulowanym potencjalem stalym, natomiast w obwodzie kolektora tego tranzystora znajduja sie diody (38, 39) polaczone drugimi koncówkami z okreslonymi potencja¬ lami stalymi. > Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl