После написания статьи об осциллографе Н3013 в комментах мне попросили подробнее рассказать о генераторе развертки этого прибора.
Думаю, что читатели знакомы с принципом работы электронно-лучевой трубки осциллографа. Электронный луч отклоняется в электрическом поле отклоняющих пластин. Изменяя потенциалы на этих пластинах мы можем двигать луч по вертикали и по горизонтали. А если будем менять эти потенциалы одновременно на обоих парах пласти, то получим на экране изображение каких-то кривых.
Но чаще всего на пластины, которые отклоняют луч по горизонтали, подают равномерно изменяющееся напряжение, заставляющее луч прочерчивать на экране прямую линию.
Это напряжение имеет пилообразную форму и называется напряжением развертки. Во время прямого хода луча он прочерчивает линию на экране слева направо (или наоборот), а вовремя обратного хода луч возвращается в исходную точку. Время обратного хода как правило на порядок и более короче времени прямого хода. Поэтому линия, которую прочерчивает луч во время обратного хода, имеет очень малую яркость и практически не виден на экране. А в качественных осциллографах на время обратного хода электронный луч вообще запирается.
Как же получить пилообразное напряжение? Очень просто: для этого нужно взять конденсатор и заряжать его через резистор. А когда конденсатор зарядится до определенного напряжения, быстро разрядить его.
При условии R1>>R2 время прямого хода будет гораздо больше времени обратного хода. При этом время прямого хода будет зависеть только от сопротивления R1 и емкости С1 (чем больше эти величины, тем больше время прямого хода).
Однако не все так просто. При заряде конденсатора напряжение на нем будет постепенно возрастать, а разница между ним и напряжением питания будет уменьшаться. Значит будет уменьшаться и ток заряда конденсатора. В результате линейная зависимость напряжения от времени нарушится.
Как же выпрямить кривую? Нужно поддерживать ток заряда конденсатора постоянным. Для этого можно использовать генератор тока.
А как реализовать генератор ПН? Вот простейшая схема.
Пока на верхнем выводе R1 высокий логический уровень, происходит зарядка конденсатора через резистор. В это время на базе транзистора низкий логический уровень и он заперт. Когда на верхнем выводе R1 появляется низкий логический уровень, то диод закрывается, а транзистор, на базе которого высокий ЛУ, открывается. Чез открытый канал транзистора происходит быстрый разряд конденсатора.
Ну а теперь перейдем к генератору развертки осциллографа Н3013.
На рис. 5 нумерация деталей и их номиналы соответствуют схеме осциллографа Н3013. На транзисторе VT1 собран генератор тока, значение которого определяется резистором R10. На транзисторе VT2 собран эмиттерный повторитель, входное сопротивление которого велико и не влияет процессы заряда и разряда конденсаторов С9 и С10. На операционном усилители ОР1 собран генератор прямоугольных импульсов. Его частота определяется временем заряда конденсатора С10 (С10+С9) через источник тока тока и разряда через диод VD12 и R22.
Операционный усилитель охвачен положительной обратной связью с его выхода на неинвертирующий вход через R20, его величина определяется соотношениями сопротивлений резисторов R20/R18+R19. Давайте рассмотрим работу генератора.
Предположим, что в момент включения между входами усилителя небольшая (достаточно единиц милливольт) отрицательная разность потенциалов. При этом на выходе сформируется напряжение + UВЫХ, а на неинвертирующий вход с делителя R18, R19 будет подан положительный потенциал +Un. Конденсатор начнет заряжаться через источник тока, стремясь достичь потенциала + Uвых (при этом диод VD12 будет закрыт). Потенциал на инвертирующем входе начнет расти до тех пор, пока не превысит потенциал на неинвертирующем входе +Uнв. В этот момент усилитель сформирует на выходе отрицательное напряжение -Uвыx и создаст на неинвертирующем входе отрицательный потенциал -Uнв. Теперь конденсатор начнет разряжаться через цепочку VD12,R22, стремясь достичь потенциала -Uвыx. Однако как только потенциал на инвертирующем входе станет ниже потенциала на неинвертирующем входе - Uни, усилитель сформирует на выходе положительное напряжение +Uвыx. Такой скачкообразный процесс изменения выходного напряжения с +Uвых до -Uвых и обратно будет повторяться до тех нор, пока с операционного усилителя не будет снято питающее напряжение. Период колебаний определяется постоянной времени заряда конденсатора, а также тем, насколько потенциал, формируемый делителем R1, R2, меньше напряжения Uвых. Так как ток заряда конденсатора на порядки меньше тока разряда, то время возрастания напряжения на конденсаторе будет намного больше, чем время его падения. Сигнал синхронизации изменяет параметры ПОС, и запускает генератор синхронно с входным сигналом. При этом время развертки не меняется.
Напряжение на конденсаторе С10 будет повторяться на эмиттере VT2, а оттуда поступает на усилитель горизонтального отклонения.
Вот как-то так.
Всем здоровья и успехов.