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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 오실로스코프의 지연 스위프. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 기사의 저자는 오실로그래픽 측정의 정확도를 높이는 방법에 대해 앞서 언급한 주제를 계속 이어갑니다. 그가 추천하는 간단한 장치를 사용하면 집에서 만든 또는 간단한 산업용 오실로스코프를 신호 지연 장치나 디지털 스윕이 있는 오실로스코프에서만 제공되는 수준으로 향상시킬 수 있습니다. 오실로스코프의 수직 편향 채널에서는 연구 중인 신호의 시간 지연이 발생하며 이는 초기 섹션을 관찰하는 데 필요합니다. 이는 일반적으로 지연선(DL)에 의해 달성됩니다. 오실로스코프에 지연을 도입하기로 결정한 무선 아마추어는 어려움에 직면할 수 있습니다. 필요한 매개변수를 사용하여 LZ를 독립적으로 계산하고 제조하는 것은 실제로 매우 어렵습니다. 공업적으로 생산된 LZ를 사용하는 것은 가능하지만, 일반적으로 광대역 오실로스코프에 적합한 상용 LZ는 없습니다. 특히, 집중 매개변수가 있는 LM은 상당한 다양성에도 불구하고 여전히 광대역 작동에 적합하지 않습니다. 출력에서 펄스 상승 시간이 길기 때문입니다[1]. 특수한 지연 케이블로 만들어진 분산 매개변수가 있는 LZ는 더 나은 매개변수를 가지지만[2] 부피가 너무 큽니다. 따라서 LZ 광대역 오실로스코프 S1-79의 크기는 160x180x30mm이고 무게는 600g으로 일반적으로 소형 아마추어 오실로스코프에 비해 약간 큽니다. 또한, 이러한 LZ를 제작하고 구성하는 것도 상당히 어렵다. 사실, 오실로스코프의 산업용 모델의 경우 최신 고품질 소형 LZ가 마이크로 전자공학 방법을 사용하여 제조되지만 [1, 3] 매장에서는 구입할 수 없습니다. 그러나 상황은 그리 절망적이지 않습니다. 매개변수를 측정할 때 무선 아마추어가 사용하는 주기적으로 반복되는 신호의 경우 지연된 스캔을 사용하면 LS 없이도 문제를 완전히 해결할 수 있습니다. 단순화를 위해 일련의 펄스를 연구한다고 가정해 보겠습니다. 연구 중인 펄스가 아니라 이 펄스가 스캔 생성기를 트리거하는 시간을 지연시키는 것이 가능합니다. 다음 펄스의 시작이 화면에 보이는 스윕 섹션에 떨어지도록 트리거 순간이 선택됩니다. 트리거 지연 기간을 변경하면 연구 중인 신호의 이미지를 오실로스코프 화면에서 이동하고 세부 사항을 자세히 검사할 수 있습니다. 그리고 선형적으로 변하는 전압(LV) 펄스의 지속 시간도 변경될 수 있으므로 이 부분은 마치 현미경으로 확대하여, 즉 시간이 크게 늘어나는 것처럼 검사됩니다. 어떤 LZ도 그러한 기회를 제공하지 않습니다. 물론 이것이 지연 스위프가 있는 오실로스코프에 필요하지 않다는 의미는 아닙니다. 어쨌든 설치하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 오실로스코프의 기능이 확장됩니다. 모든 LP에는 왜곡이 발생하므로 필요하지 않을 때만 지연 라인을 끄는 것이 바람직합니다. 지연 스위프 장치에는 펄스 지속 시간이 서로 독립적으로 변경될 수 있는 1개의 원샷 모노바이브레이터, RS 트리거, TS(슈미트 트리거) 및 LIN 드라이버가 포함되어 있습니다. 스윕 생성기의 개략도는 비교적 간단합니다(그림 6). 동기화 펄스가 없으면 발전기는 자체 발진 모드로 작동합니다. 공급 전압을 켠 후 로그 레벨은 RS 트리거 DD1.1, DD1.2의 출력 2.1에 설정되므로 단안정 DD1(OB1)의 입력 A에 설정됩니다. 0, 출력 Q - 로그 2.2에서. 단안정 DD2(OB0)의 출력 Q에서 로그 레벨도 작동합니다. 결과적으로 다이오드 VD2, VD3 및 키 트랜지스터 VT2가 닫히고 커패시터 Cτ는 저항 Rτ를 통해 흐르는 전류로 충전됩니다. 즉, LIN 형성이 시작됩니다. 저항 R12 및 R13 연결 지점의 전압이 TS DD1.3, DD1.4의 트리거 레벨에 도달하면 전환되고 핀 11에 로그가 나타납니다. 1은 DD2.2의 입력 B로 전송됩니다. OB가 트리거되고 출력 Q에 1이 나타나고 다이오드 VD2와 트랜지스터 VT2가 열리고 커패시터 Cτ가 방전되고 LIN 형성이 중지됩니다. TS가 원래 상태로 돌아갑니다. 지속 시간이 t = 2C0.45R7인 OB8 펄스가 끝나면 트랜지스터 VT2가 닫히고 새로운 LIN 펄스 형성이 시작됩니다. RS 트리거의 입력 1에 도달하는 DD0의 출력 8에서 1.3에서 5으로의 레벨 차이는 상태를 변경할 수 없으며 자체 진동 프로세스를 방해할 수 없습니다. 전원이 켜져 있습니다. 4.
동기화 펄스가 도착하면 도착 순간이 무작위이므로 두 가지 상황이 가능합니다. LIN이 형성되는 동안 동기화 펄스가 왔다고 가정해 봅시다. 이는 트랜지스터 VT1에 의해 반전 및 증폭되고 스위치되는 RS 플립 플롭의 입력 2에 공급되며 핀 6과 입력 A DD2.1에서 전압 레벨이 로그에서 떨어집니다. 1 ~ 0. 출력 Q DD2.1에서 전압 레벨은 3로 설정됩니다. 다이오드 VD2을 통한 이 전압은 트랜지스터 VT2를 열고 LIN 펄스 형성을 중지합니다. 나중에 도착하는 클럭 펄스는 RS 플립플롭의 동일한 입력 2.1에 도착하기 때문에 회로의 활성 요소 상태를 변경하지 않습니다. LIN 형성 시작을 위한 지연 시간이 계산되기 시작합니다. 지연 시간은 출력 Q DD6의 펄스 지속 시간과 동일하며 시상수 (R7+R4)C(여기서 C - C6 - C2)에 의해 결정됩니다. OB2 상태는 트랜지스터 VT0의 기본 회로에 영향을 미치지 않으며 출력 1V2을 로드하지 않습니다. 이는 닫힌 다이오드 VDXNUMX에 의해 분리되어 있기 때문입니다. 지연 펄스가 끝나면 트랜지스터 VT2가 닫히고 LIN 형성이 시작됩니다. 종료되면 TS가 트리거되고 핀 8의 펄스가 RS 트리거의 입력 5로 이동하여 원래 상태로 돌아갑니다. 생성기는 새로운 동기화 펄스를 수신할 준비가 되었습니다. 이 경우 회로 지점의 응력 다이어그램이 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX. Usync를 제외한 모든 전압은 TTL 레벨에 해당합니다.
LIN 펄스 사이의 일시 정지 순간에 클럭 펄스가 생성기 입력에 도달하는 경우 OB1은 로그 레벨의 펄스를 생성하는 중입니다. 출력 Q에서 1. RS 트리거 핀 6의 펄스가 OB1을 다시 시작합니다. 첫 번째 클럭 펄스에 의해 트리거된 RS 트리거에 의해 입력이 차단되므로 후속 클럭 펄스는 OB1을 다시 시작할 수 없습니다. 역 출력 DD2.1의 펄스는 다이오드 VD2.2를 통해 트랜지스터 VT2를 열린 상태로 유지하는 출력 Q DD2의 펄스를 중지합니다. 그러나 트랜지스터는 닫히지 않습니다. 조금 더 일찍 DD3의 출력 Q에서 임펄스가 다이오드 VD2.1을 통해 전달되었기 때문입니다. 이 펄스로 다이오드 VD2가 닫힙니다. 따라서 다이오드 VD2와 VD3은 모노바이브레이터가 서로에게 미치는 영향을 제거합니다. 트랜지스터 VT2는 계속 열려 있지만 이 순간부터 LIN 드라이버의 시작 지연 시간이 계산되며 재시작 후 OB1 출력의 펄스 지속 시간에 따라 결정됩니다. 그런 다음 첫 번째 경우와 마찬가지로 모든 일이 발생합니다. 여기서는 LIN 드라이버의 작동을 고려하지 않습니다. 스윕 지연 범위는 세 가지 하위 범위로 나뉩니다. 반복되면 라디오 아마추어가 원하는 대로 선택할 수 있습니다. 그림에서. 그림 3은 그림에 표시된 커패시터 C6 - C4의 커패시턴스 값에 대한 저항 R6의 회전 각도에 대한 지연 시간의 의존성을 보여줍니다. 커패시터 C3은 마이크로 회로와 설치의 커패시턴스의 합입니다. SA1의 이 위치와 저항 R6 슬라이더의 낮은 위치에서 OB1 펄스의 지속 시간이 수백 마이크로초를 초과하지 않기 때문에 발전기는 사실상 지연 없이 작동합니다. 이 커패시턴스가 충분하지 않은 경우 5~10pF의 외부 커패시터를 추가할 수 있습니다.
그림에서. 1 SA2 스윕 기간 하위 범위 스위치는 표시되지 않습니다. 이는 [4, 그림 2]의 Sweep Time 전환과 유사하게 수행된다. XNUMX]. 장치를 복제하는 데 필요한 생성기의 주요 매개변수와 기타 데이터도 여기에 제공됩니다. 발전기 회로의 요소는 MPH-14-1 커넥터가 있는 인쇄 회로 기판에 배치되며 스위치 SA1 및 SA2는 기판 외부에 있습니다. 리드 스위치를 사용하여 만들어집니다. 이러한 스위치의 작동 원리와 설계에 대한 자세한 설명은 [5]에 나와 있습니다. 허용 편차가 있는 저항 및 커패시터의 유형과 값은 [4]에 설명되어 있습니다. 유형 B의 기능적 특성을 갖는 가변 저항 R6 - SPZ-9g. KT316B 트랜지스터는 흡수 시간이 316분 이하인 KT4A 또는 기타 마이크로파 트랜지스터로 교체 가능합니다. KT326B 트랜지스터를 KT326A 또는 KT363A, B로 교체하고 KP303A 트랜지스터를 약 303V의 차단 전압을 갖는 다른 KP0,5 시리즈로 교체하는 것이 허용됩니다. KD512A 다이오드 대신 KD513A 또는 KD514A를 사용하고 KR1533 시리즈 미세 회로 대신 , MS K155 및 K555 시리즈를 사용하십시오. 이 경우 스캐너 속도는 감소하지만 대부분의 경우 충분합니다. 이 경우 일반 고주파 트랜지스터와 다이오드가 적합합니다. 미세 회로를 설치할 때 1kOhm 저항을 통해 +Up에 자유 입력을 연결하는 것이 좋습니다. 여러 입력이 여기에 연결됩니다 [6]. 스캔 생성기 설정은 [4]에 설명되어 있습니다. LIN 펄스의 진폭은 5V 이상으로 설정하면 안 됩니다. 이 값을 초과하면 시각적으로 눈에 띄지는 않지만 LIN의 비선형성이 급격하게 증가합니다. 스캔의 선형성을 설정하는 가장 쉬운 방법은 눈으로 확인하는 것이지만 생성기를 사용하면 수백 퍼센트를 초과하지 않는 비선형성으로 스캔을 얻을 수 있으므로 완전히 논리적이지는 않습니다. 이 기회를 활용하려면 비선형성을 측정하는 특별한 방법이 필요합니다. 간단하지만 별도의 설명이 필요합니다[7]. 스캔 생성기의 작동 개선에 대해 조금. 스캔의 우수한 선형성에도 불구하고 LIN 펄스의 진폭과 지속 시간은 온도에 따라 달라지므로 고정밀 장치라고 할 수 없습니다. LIN 드라이버 자체는 트랜지스터 VT3 및 VT4에 대한 피드백을 추적하는 소스 팔로워를 사용하기 때문에 매우 안정적입니다. 전계 효과 및 바이폴라 트랜지스터의 불안정성과 깊은 피드백에 대한 부분적인 보상으로 인해 이 중계기의 매개변수는 온도에 거의 의존하지 않습니다[8]. 열 안정성 요소 Ct 및 Rt를 사용하면 LIN의 경사각은 실제로 변하지 않습니다. LIN의 온도 의존성은 TS의 응답 임계값 변화로 설명됩니다. 온도에 대한 임계값의 의존성은 반도체 서미스터와 마찬가지로 비선형적이므로 양호한 열 보상을 비교적 쉽게 수행할 수 있습니다. 보정 회로의 회로도는 그림 4에 나와 있습니다. 10. 마이크로 회로 본체 근처에 서미스터를 배치하면 온도에 따른 LIN 펄스의 진폭과 지속 시간의 불안정성이 20배 이상 감소했습니다. 온도 범위 50~0,7°C에서는 1%를 초과하지 않습니다. 보정 회로는 T = 20°C에서 1660Ω의 저항을 갖는 저항기 MMT-4을 사용합니다. 공칭 값의 편차가 +5% 이하인 2W 전력의 저항기 R29 및 R0,125 - C0,25-XNUMX.
보정을 도입한 후 LIN 진폭은 0,8V 증가하지만 이전 진폭을 복원하려고 노력할 필요는 없습니다. 이로 인해 열 보정 위반이 발생할 수 있습니다. 수평 편향 증폭기의 이득을 변경하는 것이 더 쉽습니다. 두 개의 LIN 생성기와 두 가지 유형의 동기화가 있는 듀얼 스캔 오실로스코프와 달리 지연 스캔 장치에는 동기화된 LIN 생성기가 하나만 포함되어 있습니다. 그러한 발전기로 작업하는 것이 더 쉽습니다. 오실로스코프 컨트롤의 일반적인 조작 외에도 "스위프 지연" 노브(R6)만 사용해야 하는 경우가 가장 많고 드물게 하위 범위 선택 스위치(SA1)도 사용해야 합니다. 이중 스위프 오실로스코프를 사용하여 수행되는 대부분의 측정은 이 지연 스위프가 장착된 장비를 사용하여 수행할 수 있습니다. 예외는 "B 조명 A" 모드입니다. "스캔 보기" 스위치의 이 위치에서는 확대하여 볼 영역이 강조 표시됩니다. 그러나 여기의 절차는 매우 복잡하며 조명 없이도 원하는 영역을 찾을 수 있기 때문에 조명이 특별히 필요하지 않습니다. 고려 중인 두 장치 간의 근본적인 유사점은 스캔 동기화가 화면에 표시되는 신호가 아닌 다른 신호에 의해 수행된다는 것입니다. 덕분에 동기화를 트리거하기에 진폭이 부족한 펄스 에지 및 신호를 고려할 수 있습니다. 높은 정확도가 실현되지 않기 때문에 간단하고 저렴한 오실로스코프에서 생성기를 사용하는 것은 거의 권장되지 않습니다. 물론 이는 사용자의 취향과 능력의 문제이지만, 지연된 스윕이 없는 훌륭하고 정확한 오실로스코프를 사용하여 보완하는 것이 좋습니다. 자율적으로 전원을 공급하는 별도의 유닛 형태로도 제작 가능하다. 그런 다음 발생기 출력은 오실로스코프의 "X" 입력에 연결됩니다. 발생기는 외부 신호와 수직 편차 채널 중 하나의 클럭 펄스에 의해 동기화되며, 그 출력은 각 오실로스코프에서 사용할 수 있습니다. 이를 위해 오실로스코프의 램프 전압 출력을 사용할 수도 있습니다. 그런 다음 필요한 경우 셋톱박스에 동기화 유형 스위치와 전압 분배기를 설치해야 합니다. 문학
저자: M. Dorofeev, 모스크바
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