Блок горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа. Пояснительная записка 2. Блок горизонтального отклонения электроннолучевого осциллографа курсовой проект пояснительная записка
 Скачать 2.33 Mb.
|
Разработка структурной схемы БГОНа рисунке 1 представлена общая структурная схема проектируемого прибора.  Рисунок 1 – Структурная схема БГО Дадим описание блоков, представленных на рисунке. Схема запуска предназначена для формирования запускающего импульса на схеме управления ГЛИН. Входной сигнал на схему запуска может подаваться с УВО или источника внешней синхронизации; Схема управления ГЛИН управляет работой генератора линейно-изменяющегося напряжения, формируя прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности. Может работать в автоколебательном (непрерывная генерация импульсов) или ждущем (включение по сигналу от схемы запуска) режиме; Генератор линейно изменяющегося напряжения формирует выходное напряжение, пропорциональное временному интервалу, с заданным коэффициентом усиления. ГЛИН управляет ходом луча на ЭЛТ. Фазоинвертор и оконечный каскад составляют усилитель вертикального отклонения и предназначены для преобразования сигнала, снимаемого с ГЛИН, в дифференциальный и усиления его до необходимых значений. Схема гашения луча необходима для открывания трубки на время прямого хода луча и закрывания ее во время обратного хода. Калибратор является отдельным независимым блоком, предназначенным для генерации фиксированных (по амплитуде и частоте) прямоугольных импульсов, служащих для точной установки коэффициента усиления (УВО) и длительности развертки (БГО). Задание технических требований к БГОВыбор минимальной длительности рабочего хода проводится по критерию:  где tимин – минимальная длительность входного сигнала, мкс Tрабмин=0,05 мкс Максимальная длительность рабочего хода:  где Tмакс – максимальный период следования входного сигнала Tрабмакс=600 мкс Время обратного хода выбирается как  Выходное напряжение рассчитывается по формуле:
где l – ширина рабочей части экрана, мм Sгор – чувствительность отклоняющих пластин трубки, мм/В Для трубки 13ЛО3И: Sгор=0,35 мм/В l=108 мм Uвых БГО=309 В Обеспечим запас UвыхБГО=340 В Для диапазона Tрабмин≤Tи Таблица 1. – Технические требования к БГО
Расчет блока горизонтального отклонения Расчет схемы ГЛИН Генератор линейно изменяющегося напряжения реализован на операционном усилителе с положительной обратной связью. Принципиальная схема ГЛИН представлена на рис. 2. Основное преимущество данной реализации – применение ПОС позволяет добиться высокой линейности выходного сигнала.  Рисунок 2 – Принципиальная схема ГЛИН В качестве усилительного элемента был выбран ОУ LM6171 фирмы National Semiconductors, его характеристики приведены в приложении 1. При приходе положительных импульсов со схемы управления, ключ VT1 запирается, происходит заряд емкости С1 и формирование ЛИН на выходе – прямой ход луча на ЭЛТ. При приходе отрицательных импульсов со схемы управления, ключ отпирается, происходит разряд емкости, это соответствует обратному ходу. Исходные данные для расчета UСмакс=1 В – максимальное напряжение на емкости Tраб=(0,05÷1250)мкс – время рабочего хода ГЛИН Tобр=(0,05÷1250)мкс – время обратного хода ρ=1% - коэффициент нелинейности ГЛИН Расчет параметров схемы ГЛИН Определим постоянную времени заряда емкости C1:
Возможны три случая, от которых зависит форма сигнала на выходе: Rэкв>0, R3>|rвх| - заряд емкости происходит с убывающей скоростью; Rэкв<0, R3<|rвх| - заряд емкости происходит с нарастающей скоростью; Rэкв→∞, R3=|rвх| - заряд емкости происходит с постоянной скоростью. Исходя из представленных случаев, можно сделать вывод, что для обеспечения линейности выходного сигнала необходимо выполнить условие балансировки:
Тогда максимальное напряжение на емкости рассчитывается по формуле:
где Eзар – напряжение заряда емкости. Выберем его равным -5 В, а максимальное напряжение на емкости – -1 В Коэффициент усиления ОУ можем рассчитать по формуле для неинвертирующего усилителя:
С другой стороны,
где UвыхГЛИН – максимальное выходное напряжение ГЛИН Зададим UвыхГЛИН=-2В, чтобы не превысить входной динамический диапазон фазоинвертора, тогда К=2, а R2=R1. Выберем R2=R1=511 Ом, исходя из рекомендаций производителя ОУ. Зададим ток заряда емкости: Iзар=2мА, тогда
Тогда, исходя из соотношения (5), R4=2,49 кОм. Поскольку БГО имеет несколько разверток, рассчитаем значение емкости С1 для каждой из разверток. Для этого выразим С из формулы (6):
Результаты расчета представлены в таблице 2 Таблица 2 Tраб, мкс 0,05 0,125 0,25 0,5 1,25 2,5 5 12,5 25 50 C, нФ 0,1 0,25 0,5 1 2,5 5 10 25 50 100 Tраб, мкс 125 250 500 1250 C, нФ 250 500 1000 2500 Расчет погрешностей по постоянному току ОУ не проводился, так как в БГО предусмотрена схема сдвига уровня, которая скомпенсирует, в том числе, и эти погрешности. Расчет транзисторного ключа В качестве ключа был выбран PNP транзистор КТ361А, специфицируемый производителем как ключевой транзистор. Технические данные на КТ361А представлены в Приложении 1. Пусть ток коллектора в насыщении Iк нас=50 мА, Uбзап≈0,6 В. Тогда ток базы насыщения определяется по формуле:
где β=42 – статический коэффициент передачи тока транзистором. Iб нас=1,19 мА Зададим степень насыщения S=2. Тогда включающий ток базы определяется по формуле:
Iб1≈2,3 мА. Включающий ток базы задается резистором Rб=R6.
где e0б – напряжение перехода база-эмиттер. e0б0,6 В Uвх= 3,5 В. Rб=1,3 кОм. Рассчитаем времена включения и выключения транзистора:
где tзадвкл – время задержки при включении ключа tф1 – время переключения ключа
τзад=RбCвх=11нс, Cвх=Сэ+Ск где CК=9 пФ, СЭ определить не удалось, так как данные на транзистор неполные. tзадвкл=8 нс
где τα=1/2πfα, fα – граничная частота передачи тока. fα=250 МГц tф1=14 нс Итого, время включения, определенное по формуле (14): tвкл=22 нс Рассчитаем время выключения схемы
где Iб2=460 мкА – выключающий ток базы tзадвыкл=14 нс
tф2=3 нс Итак, время выключения ключа: tвыкл=17 нс. Расчет выбранных элементов по мощностям Мощности, рассеиваемые на резисторах, рассчитаем по формуле:
Зная напряжения, падающие на резисторах, либо токи через них, можем рассчитать рассеиваемые мощности: PR1=3,5 мВт PR2=7,8 мВт PR3=10 мВт PR4=0,4 мВт PR5=50 мВт PR6=7 мВт Исходя из полученных результатов, можем выбрать резисторы мощностью 0,125 Вт, что обеспечит большой запас. Расчет схемы управления ГЛИН Схема управления ГЛИН должна обеспечивать прямоугольный импульс положительной и отрицательной полярности со следующими параметрами: Uвых= 3,5 В, U+вых=+3,5 В tи=Tраб tи min=0,05 мкс tи max=1250 мкс Схема управления выполнена в виде мультивибратора на ОУ LM6171 и может работать в ждущем или автоколебательном режиме. Расчет автоколебательного мультивибратора Принципиальная схема АМВ представлена на рисунке 3.  Рисунок 3 – Принципиальная схема АМВ В исходном состоянии на выходе схемы напряжение U+вых=+3 В. Через резистор R1 происходит заряд емкости С до напряжения Uпор=αU+вых=1 В, установленного на неинвертирующем входе усилителя,с постоянной времени τ=(R1+RвыхОУ)C. При достижении напряжением на емкости порогового уровня происходит переключение схемы, на выходе мультивибратора устанавливается Uвых= 3,5 В, и начинается разряд емкости с той же постоянной до напряжения U=-1 В (напряжение на неинвертирующем входе).Далее происходит обратное переключение и циклы повторяются бесконечное число раз. Магазин емкостей выбирается исходя из требуемых времен заряда. Исходя из того, что Uвых=±3,5 В, а Uпор=±1 В, зададим α:
 С другой стороны, α определяется как коэффициент передачи делителя в цепи ПОС ОУ:
Получим соотношение:
Выберем R10 = 500 Ом, тогда R9 = 700 Ом. Определим магазин емкостей для обеспечения необходимых разверток. Зададим ток заряда емкости Iзар=4 мА. Тогда сопротивление обратной связи ОУ можно вычислить по формуле:
где rвых ОУ=14 Ом – выходное сопротивление ОУ. Тогда R8 = 889 Ом. Поскольку скважность входного сигнала q=5, то tи1=tи2=tи. Значение tи определяется по формуле:
Отсюда:
Для различных временных разверток рассчитали значения емкостей. Результаты приведены в таблице 3 Таблица 3. tи, мкс 0,05 0,125 0,25 0,5 1,25 2,5 5 12,5 25 50 C, нФ 0,067 0,16 0,33 0,67 1,6 3,3 6,7 16 33 67 tи, мкс 125 250 500 1250 C, нФ 160 330 670 1600 Расчет элементов по мощностям По формуле (22) рассчитаем мощности, рассеиваемые на резисторах. PR8 = 17 мВт; PR9 = 15 мВт; PR10 = 14 мВт; P11 = 2,5 мВт. Все резисторы можем взять мощностью 0,125 Вт, чтобы обеспечить значительный запас. Расчет ждущего мультивибратора Схема ждущего мультивибратора представлена на рис. 4. Для реализации ЖМВ был выбран ОУ LM7171 и диод КД522А. Технические данные на диод КД522А представлены в Приложении 2. В исходном состоянии на выходе схемы Uвых=-3,5 В. На неинвертирующем входе ОУ установлено пороговое напряжение Uпор=-1 В. При приходе запускающего импульса со схемы запуска Uзап>Uпор, проиходит переключение схемы. Начинается заряд емкости C с постоянной времени τ=(Rоос+rвыхОУ)С до порогового напряжения. При достижении напряжением на емкости порогового уровня происходит переключение схемы и начинается разряд емкости до уровня, равного Uд=-0,6 В. Таким образом, диод не дает схеме снова переключиться и перейти в автоколебательный режим.  Рисунок 4 – Схема ЖМВ Длительность выходного импульса будет определяться по формуле:
где Uд=-0,6 В – напряжение открытого pn-перехода в диоде КД522А. Если мы хотим совместить АМВ и ЖМВ на одном ОУ, необходимо рассчитать сопротивление Rдоп=RООС-R1, необходимое для корректировки постоянной времени заряда емкости C. из формулы (14) определим RООС:
RООС = 1,08 кОм. Отсюда Rдоп = 186 Ом. Сделаем это сопротивление подстроечным с номиналом R = 300 Ом. Таким образом, набор емкостей для ЖМВ будет таким же, как и для АМВ. Мощность, рассеиваемая на резисторе Rдоп, мала и не превышает значения 0,125 Вт. Расчет фазоинверсного каскада Фазоинверсный каскад предназначен для согласования несимметричного выхода ГЛИН с дифференциальным входом ОК. Фазоинверсный каскад реализован на двух ОУ LM7171A1 с коэффициентами усиления ±2. Кроме того, предусмотрен буферный каскад для реализации схемы сдвига уровня. Принципиальная схема фазоинверсного каскада представлена на рис. 5  Рисунок 5 – Фазоинверсный каскад Значения сопротивлений в цепях ООС усилителей подобраны исходя из рекомендаций производителя: R14 = R15 = R17 = 510 Ом. Коэффициенты усиления рассчитываются по формулам: Для неинвертирующего усилителя:  Для инвертирующего усилителя:  Таким образом, имеем на выходе напряжения ±4 В. 3.4. Расчет схемы сдвига уровня Схема сдвига уровня реализована в виде буферного каскада на ОУ LM7171A, включенного после ГЛИН, и необходима для компенсации статических погрешностей усилителей, используемых в БГО, а также для смещения начального положения луча относительно центра. Принципиальная схема каскада представлена на рисунке 6. Нулевое напряжение между отклоняющими пластинами ЭЛТ соответствует положению луча в центре экрана. Для смещения в левый край экрана необходимо подать на пластины смещение, определяемое по формуле:
где l=108 мм – ширина рабочей области экрана Sгор=0,35 мм/В – чувствительность горизонтальной отклоняющей системы. Произведя вычисления, получим Uсм=154 В.  Зная коэффициенты усиления оконечного каскада (KОК=50) и фазоинвертора (KФИ=4), получим, что на выходе схемы сдвига уровня мы должны иметь смещение Uсдв=0,8 В. Учитывая запас, обусловленный возможной необходимостью компенсации погрешностей каскадов, возьмем Uсдв=2 В.Рисунок 6 – Схема сдвига уровня В данном случае ОУ LM6171 работает как повторитель, исходя из этого его, коэффициент задаётся равным единице. Для получения значения К = 1 были использованы следующие значения сопротивлений Rвх и Rоос: Rвх = Rоос = R1= R5 = 510 Ом. Данные значения сопротивлений взяты из рекомендованных производителем, для коэффициента усиления K = 1. Сначала сдвинем ЛИН так, чтобы его середина проходила через нулевой уровень. UвыхГЛИН = 2В, UВЫХСМ = ± 1 В. Зададим сопротивление стабилизации, таким образом, что бы изменение уровня сигнала по постоянной составляющей почти не влияло на переменную: RСТАБ >> RОС; Возьмем: RСТАБ = R2 = 10 кОм; UСМ = 1,96 В. Входной ток ОУ (I0 в ОС): I0 = 2 мА. Ток делителя Iдел намного больше I0: Iдел = 50 ∙ I0 = 100 мА. Напряжение питания берем Еп = ±12 В Величина ограничительного сопротивления: RОГР = R3 = 110 Ом. Теперь рассчитаем сопротивление смещения (переменное сопротивление) дающее возможность перемещать луч по горизонтали. Перемещение луча влево и вправо на экране осциллографа должно происходить более чем за середину. То есть необходимо осуществить сдвиг ЛИН полностью либо выше, либо ниже нулевого уровня. Величина сопротивления смещения в цепи смещения луча: где Rогр в данном случае Rогр = 0 Ом Тогда: RСМ = R4 = 136 Ом. Расчет мощности, потребляемой резисторами: RСМ = 200 Ом, регулируемый. PRСМ = 1,6 Вт. RСТАБ = 10 кОм. PRСТАБ = 40 мВт. Таким образом, можем осуществлять сдвиг развертки по горизонтали правее и левее центральной вертикальной линии. Рассчитаем плавную регулировку усиления ЛИН. Она необходима для компенсации сдвигов и воздействий на ЛИН вносимых всей схемой. В данном случае ОУ LM6171 работает как повторитель, исходя из этого его, коэффициент задаётся равным единице. Таким образом, коэффициент усиления: где Rпер и Rсоо - сопротивления в цепи обратной связи. Для получения значения K = 1 и возможности установки ручки регулирования переменного сопротивления в среднее положение, были использованы следующие значения сопротивлений Rпер и Rсоо: Rсоо = R7 = 1кОм; Rпер = R6 = 2кОм. Данные значения сопротивлений взяты из порядка рекомендованных производителем, для коэффициента усиления K = 1. Rпер в среднем положении ручки имеет Rпер = 1кОм. И, следовательно, будем иметь K = 1. Мощности рассеиваемые на резисторах расчитываем по формуле (3.16). PRоос = 0,01Вт; PRвх = 0,0006Вт; PRстаб = 0,004 Вт; PRогр = 1,5 Вт; PRсм= 1,3 Вт; PRсоо = 0,004Вт; PRпер = 0,009Вт. 3.5. Расчет оконечного каскада Оконечный каскад служит для усиления сигнала, поступающего с фазоинвертора, и подачи его на временные пластины ЭЛТ. ОК реализован по схеме дифференциального каскада на транзисторах BSR19 фирмы NXP (Philips). Параметры транзисторов представлены в Приложении 1. Принципиальная схема оконечного каскада представлена на Рис. 7  Рисунок 7 – Оконечный каскад Подробная методика расчета оконечного каскада была представлена при расчете УВО. Здесь представим основные параметры оконечного каскада: Таблица 4 – Параметры оконечного каскада
Максимальная амплитуда выходного дифференциального сигнала оконечного ДК, Uоткл. 340 В Выходное напряжение с плеча оконечного ДК, Uпл, вых. 170 В Напряжение линейного диапазона одного плеча ДК, Uпл, max 200 В Максимально допустимый тока коллектора,  200 мА Коэффициент усиления, K 50 Верхняя граничная частота, Fв 3 МГц Напряжение EК между шиной питания и эмиттером транзистора, E1 175 В Сопротивление коллектора, Rк = R1 = R2 850 Ом Емкость нагрузки, Сн 11 пФ Сопротивление эмиттера, Rэ = R3 = R4 18,2 Ом Режимное сопротивление, Rреж = R5 39 Ом Питание ОК, E2 12 В Мощность на коллекторе, PRk 4 Вт Мощность на эмиттере, PRe 0,23 Вт Максимально допустимый ток коллектора, А 0,1 Видим, что ввиду большой мощности, рассеиваемой на сопротивлениях коллектора, придется их разбить на несколько резисторов мощностью 2 Вт. Резистор R0, задающий ток в плечах КДК, рассеивает 0,5 Вт, Мощность, рассеиваемая на сопротивлениях в эмиттере, не превышает 0,125 Вт. 3.6. Расчет цепи синхронизации Схема запуска в случае ждущей развертки формирует прямоугольный импульс, достаточный для запуска ждущего мультивибратора. Для запуска ждущего мультивибратора необходим короткий импульс амплитудой большей амплитуды напряжения на неинвертирующем входе ОУ ждущего мультивибратора в начальном состоянии, то есть больше: Umin ≥ 2,1 В. Для этой цели схема запуска спроектирована на компараторе AD8561. Характеристики компаратора приведены в приложении 2. Требования таковы, что данная схема должна работать как с внутренней синхронизацией (сигнал с БВО), так и с внешней (сигнал с какого либо генератора). Сигнал подается на схему сравнения (компаратор). Если входной импульс имеет большую амплитуду, чем пороговое напряжение компаратора, то на выходе компаратора имеем логическую единицу. В случае внешней синхронизации сигнал на компаратор подается с соответствующего входа осциллографа. Чтобы не превысить входное напряжение и не вывести из строя компаратор, поставлен ограничитель напряжения на двух диодах КД212А, включенных обратно и параллельно. Данный диод имеет малую входную емкость, а, следовательно, и малое время нарастания, он является высокочастотным, обладает относительно высоким обратным напряжением.  Рисунок 8 – Схема цепи синхронизации Внутренняя синхронизация При внутренней синхронизации на один из входов компаратора подается сигнал с предварительного усилителя блока вертикального отклонения. Когда входной сигнал становится меньше, чем опорное напряжение, т.е. Uвх < Uоп, на выходе компаратора присутствует логический «0» = 0В. Когда входной сигнал превышает или равен опорному напряжению, на выходе формируется логическая «1» = 4,6В, запускающая однократную развертку. Опорное напряжение возьмем равным: Uоп = 0,5 В. Реализуем возможность регулирования Uоп = 0 ÷ 1 В, Eпит = 5В. Нам необходимо преобразовать Eпит в Uоп, для этого воспользуемся делителем. Зададим ток делителя равный: Iдел = 0,5 мА. Тогда Rпост = R7 = 8 кОм. И тогда при выставлении резистора Rпер на середину, получим: Uоп = 0,5 В. Таким образом получаем: уровень Uоп подстраивается при помощи переменного резистора Rпер, он совместно с Rпост выступает в качестве резистивного делителя и выдает на инвертирующий вход соответствующее напряжение деления. Диапазон регулировки от 0 В до 1 В. После компаратора ставится дифференцирующая RC-цепь для укорачивания импульсов, приходящих с компаратора. Элементы для RC-цепи выбирались таким образом, чтобы обеспечить малую длительность укороченного импульса. Минимальная длительность развертки составляет 50нс, поэтому необходимо обеспечить длину импульса, запускающего ждущий мультивибратор, порядка 10 ÷ 15нс. Взяв R5 = 1 кОм, получаем С1 = 10 пФ. Для возможности регулировать амплитуду запускающего сигнала в RC-цепь введем делитель, то есть в схему вставим переменное сопротивление: R4 = 1 кОм Что даст возможность регулировать амплитуду запускающего сигнала от максимального до половины максимального. После дифференцирующей RC–цепи ставится ограничитель положительной полярности, выполненный на диоде PMBD6050. Сопротивление, которое надо включить для падения напряжения на нем: Rогр = R6 = 17 Ом Внешняя синхронизация В случае внешней синхронизации сигнал на компаратор подается с соответствующего входа осциллографа. Чтобы не превысить входное напряжение и не вывести из строя компаратор, поставлен ограничитель напряжения на двух диодах КД212А, включенных обратно и параллельно. Данный диод имеет малую входную емкость, а, следовательно, и малое время нарастания, он является высокочастотным, обладает относительно высоким обратным напряжением. Схема диодного ограничителя представлена на рисунке 9.  Рисунок 9 – Схема диодного ограничителя Данный диод должен удовлетворять условию, что где Q – скважность нашего сигнала (Q = 5). Максимальный пиковый ток диода Iдпикмах= 1 А. Следовательно, диод выбран правильно. Для предотвращения его пробоя выберем максимальный ток диода при подаче максимального напряжения: Uвх max = 50 В Iдmax = 100 мА. Напряжение открытия диода Uоткр = 1 В. Сопротивление, которое надо включить для падения напряжения на нем:
где Uд пр – постоянное прямое напряжение диода (Uд пр=1 В). Rогр = R1 = 490 Ом. Так как по условию ТЗ имеем, что сопротивление источника синхросигнала Ri = R2= 1 кОм, то в схему диодного ограничителя вводим сопротивление в 1кОм и подключаем его одним концом на землю, тем самым создавая делитель. 3.7. Расчет схемы гашения луча Схема гашения луча необходима для запирания трубки во время обратного хода БГО, чтобы не дать возможность пользователю увидеть его. В качестве ключевого транзистора был выбран KT940В, его технические данные представлены в приложении 1. При положительном сигнале на входе (прямой ход), транзистор открыт, при отрицательном (обратный ход) – закрыт. Таким образом, во время обратного хода на катод подается положительное напряжение и трубка оказывается заперта. Величину напряжения определим из технических данных трубки: для запирания трубки напряжение на модуляторе должно составлять от 0 В до -125 В относительно катода. Следовательно, для надежного запирания трубки можем подать на катод положительный потенциал 50 В.  Рисунок 10 – Схема гашения луча Расчет схемы ключа на транзисторе Пусть ток коллектора в насыщении Iк нас=10 мА, Uбзап=±3,4 В. Тогда ток базы насыщения определяется по формуле:
где β=25 – статический коэффициент передачи тока транзистором Iб нас=0,4 мА Сопротивление цепи коллектора:
где Ek=50 В R5=5 кОм Зададим степень насыщения S=2. Тогда включающий ток базы определяется по формуле:
Iб1 – включающий ток базы. Iб1≈0,8 мА. Включающий ток базы задается резистором Rб=R1.
где e0б – напряжение перехода база-эмиттер. e0б-0,6 В Rб=5,2 кОм. Рассчитаем времена включения и выключения транзистора:
где tзадвкл – время задержки при включении ключа tф1 – время переключения ключа
где Uвх=Uбзап=3,6 В. τзад=RбCвх=29 нс tзадвкл=20 нс
где τα=1/2πfα, fα – граничная частота передачи тока. fα=90 МГц tф1=44 нс tвкл=64 нс Рассчитаем время выключения схемы
где Iб2=460 мкА – выключающий ток базы tзадвыкл=14 нс
tф2=3 нс Итак, время выключения ключа: tвыкл=17 нс. Рассчитаем разделительную емкость. При максимальной длительности развертки трубка должна быть заперта в течение 1250 мкс. Чтобы не допустить скол вершины и открытие трубки, выберем C=7 мкФ. 3.8 Расчет калибратора Калибратор – это устройство для генерации фиксированных (по амплитуде и частоте) прямоугольных импульсов, служащих для точной установки коэффициента усиления (УВО) и длительности развертки (БГО). Калибратор выполнен в виде отдельного блока, используется для выработки сигнала-эталона. Калибратор построен на ОУ (LM6171) с кварцевой стабилизацией частоты. Требования к этому устройству будут состоять в высокой стабильности собственных параметров. Длительность и амплитуда генерируемых импульсов должны лежать пределах соответствующих значений входного сигнала согласно ТЗ, а именно Uвх0,025 25 В и tи.вх0,45 100 мкс. Выбор длительности и амплитуды импульсов производится, исходя из ТЗ, и составляют: Uвых = ±5 В, = 10 мкс, что соответствует значениям входящим в заданный диапазон. Требования, предъявляемые к калибратору, которые определены, исходя из усредненных параметров входных исследуемых сигналов: частота колебаний: f = 100 кГц; период повторения: T = 50 мкс; скважность: q = 5; длительность импульса: tи = 10 мкс; напряжение стабилизации Uвых = 3,9 В.  Рисунок 11 – Схема калибратора Для реализации калибратора используется кварцевый резонатор с резонансной частотой fрез = 100 кГц. В качестве ОУ используем LM6171. В исходном состоянии Uвх = Uс = 0 В, Uвых = +Uвых max. Заряд емкости C1 идет через резистор R2 в ООС до уровня Uвх = U+пор. По достижении данного уровня происходит смена знака напряжения на выходе ОУ Uвых= -Uвыхmax. Конденсатор C1 начинает разряжаться через резистор R2 до тех пор, пока U+вх не превысит уровень Uпор. После этого снова происходит изменение выходного напряжения скачком до уровня, Uвых= +Uвых max. Емкость С1 снова начинает перезаряжаться. Значения сопротивлений R2, R3, R4 были взяты из расчета АМВ. Емкость С1 также взята из расчета АМВ для развертки tи = 5 мкс: С1 = 9,34 нФ. R2 = 511 Ом, R3 = 500 Ом, R4 = 700 Ом. Сопротивление R1 = 100 Ом необходимо для развязки неинвертирующего входа по постоянному току. Для подстройки частоты кварцевого резонатора в цепь ПОС необходимо включить переменную емкость C2 на порядок меньшую собственной емкости кварцевого резонатора. Переменная емкость C2 = 10 пФ. По сформулированным требованиям, на выходе калибратора должны иметь положительный и отрицательный импульсы амплитуды Uстаб= 3,9 В, а на выходе ОУ имеем UвыхОУ = 5 В. На выходе ОУ ставим два стабилитрона KC139А, включенных обратно и параллельно Мощности рассеиваемые на резисторах: PR1 = 0,08 Вт; PR6 = 0,09 Вт. 3.9. Расчет цепи питания ЭЛТ Резистивный делитель напряжений ЭЛТ необходим для установки потенциалов на электродах трубки. Делитель напряжения также должен содержать элементы плавной регулировки яркости и фокуса. Резисторы для цепи питания ЭЛТ подбираются, исходя из требований к потенциалам. Схема цепи питания ЭЛТ  Рис. 12Параметры трубки 13ЛО3И представлены в приложении 4. Сопротивление R43 необходимо для исключения пробоя между катодом и подогревателем, R42 – регулировка яркости, R45 – регулировка фокуса, R40, R41 – устанавливуют напряжение катода. Выберем потенциал катода в допустимых пределах, предусмотренных техническими данными трубки: Uк=-350 В Тогда потенциал третьего анода UA3=3900 В Соответственно, остальные потенциалы распределяются следующим образом: UA2=0 В UA1=-50..-10 В UM=-200..-100 В Определение значений сопротивлений Сопротивление R1 зададим очень большим: R1=1 МОм Зададим ток в цепи питания ЭЛТ, много больший, чем ток утечки катода: Iдел=1 мА Определим значения сопротивлений, зная падения напряжений и ток через резисторы: R42=135 кОм (переменное); R40=550 кОм; R45=100 кОм (переменное); R41=15 кОм; Вычислим мощности, рассеиваемые на резисторах: PR1=1 Вт; PR2=0,135 Вт; PR3=0,55 Вт; PR4=0,1 Вт; PR5=0,015 Вт; 3.10. Требования к источникам питания |
