Рис. 7.9

МОГО импульса, a сам импульс задерживать, как это делают в обычных осциллографах в режиме ждущей развертки. Короткие исследуемые импульсы из-за недостаточной полосы пропускания линии задержки могут сильно искажаться. Устранить этот недостаток можно посредством случайного считывания (рис. 7.9, а, б). Генератор G1 стробирующих импульсов в автоколебательном режиме вырабатывает импульсы «„i по случайным интервалом следования. Эти импульсы попадают на стробоскопический преобразователь UBI, а после задержки на время то, осуществляемой линией задержки,- на преобразователь UB2. В преобразователе UBI считывается исследуемое напряжение, а в преобразователе UB2 - напряжение развертки Ыбп- Последнее вырабатывает генератор быстрого пилообразного напряжения G2, запускаемый фронтом исследуемого импульса с задержкой т, меньшее то. Напряжения Ыу и Ыр с выхода преобразователей после усиления подаются на отклоняющие пластины ЭЛТ. Полученное на экране изображение (рис. 7.9, в) образовано совокупностью точек, случайным образом расположенными на штриховой линии, отражающей форму исследуемого импульса. Некоторые стробирующие импульсы, например третий, приходят во время паузы между исследуемыми импульсами, что приводит к увеличению времени анализа.

Стробоскопические преобразователи. Преобразователь является важнейшим узлом стробоскопического осциллографа, в основном определяющим полосу пропускания прибора. В современных осциллографах применяют преобразователи различных типов, выполняемые на быстродействующих диодах. Широко распространена схема преобразователя (рис. 7.10, а), основу которой составляет мостовая схема из диодов VDI, VD4, подобранных по прямому сопротивлению, проходной емкости и времени восстановления обратного сопротивления. Полезный сигнал снимают с выхо-

Рис. 7.10

да моста, нагруженного емкостью С, образованной емкостью монтажа и входной емкостью последующего усилительного каскада. Иногда к выходу моста подключают конденсатор небольшой емкости, так что С составляет единицы пикофарад.

С помощью постоянных напряжений -j-f и -Е, подключаемых к мосту через развязывающие резисторы R2 и РЗ, рабочую точку диодов смещают в область небольших отрицательных напряжений. Стробирующий импульс подводят к мосту с помощью симметрирующего трансформатора. Если стробирующий импульс отсутствует, то входное напряжение, допускаемая амплитуда которого ограничена долями вольта, не может открыть диоды и входное напряжение не попадает на выход моста.

Под действием стробирующего импульса, амплитуда которого составляет несколько вольт, рабочие точки диодов смещаются в область положительных напряжений, и диоды отпираются. Для относительно небольших входных напряжений сопротивления диодов можно считать не зависящими от мгновенного значения входного напряжения и равными Рд. Следовательно, на время действия стробирующего импульса схему замещения преобразователя можно представить в виде, показанном на рис. 7.10, б, в, где Ri - входное сопротивление источника сигнала; R = Ri-\-R.

За время действия стробирующего импульса конденсатор заряжается до некоторого напряжения, которое и является полезным сигналом - мерой мгновенного значения входного сигнала.

АЧХ преобразователя. Рассмотрим АЧХ стробоскопического преобразователя. Для этого оценим полезный сигнал, обусловленный входным гармоническим напряжением Ux= UmCOSfat. Воспользовавшись эквивалентной схемой преобразователя, запишем значение выходного полезного сигнала

Р{Т)=ис{Т) = - 5

где Т - изменяющийся временной сдвиг между стробирующим импульсом и входным сигналом; Тс - длительность стробирующего импульса. При стробоскопическом преобразовании сдвиг

принимает дискретные значения, отличающиеся на шаг считывания.

Предположим, что напряжение на конденсаторе за время действия стробирующего импульса изменяется мало, оставаясь значительно меньше напряжения сигнала. Тогда

-с/2

i= Ux{t+T)/R, иР{Т) = - J Ur„cos(a{t + T)dt =

--с/2

Ux sinO.StoT

0.5шт,

-cosojT" = PcostoT,

где Тэ = Рэ С.

Следовательно, полезный сигнал представляет собой гармоническое напряжение с амплитудой Р.

Эффективность преобразователя оценивают коэффициентом преобразования

sinO,5(OT

RC 0,5(от,

(7.5)

На низкой частоте (0,5ютс<0,1) л:по = Тс/тэ, где т = РэС. Зависимость отношения \Кп/Кпо\ от частоты, описываемая функцией вида I sinx/xl, показана на рис. 7.11.

Верхняя граница полосы пропускания /в на уровне 0,707 определяется длительностью стробирующего импульса: /в = 0,45/тс. Так, для получения полосы 10 ГГц требуется стробирующий импульс длительностью 45 пс. Заметим, что уменьшение Тс ведет к уменьшению коэффициента передачи преобразователя Кпо, составляющего у широкополосных осциллографов порядка 0,01. Возможности увеличения Кпо за счет уменьшения постоянной времени заряда конденсатора С ограничены. Сопротивление не может быть меньше внутреннего сопротивления диода Ra- Емкость С должна быть намного больше проходной емкости диода Сд во избежание прямого прохождения исследуемого напряжения на выход преобразователя.