Существует и режим преобразования, когда в течение стробирующего импульса конденсатор заряжается почти до значения входного напряжения. В этом случае Тс> Тэ и полоса пропускания преобразователя зависит от постоянной времени заряда т,.

Преобразователь с памятью. В современных стробоскопических осциллографах применяют преобразователи с устройством памяти, выходное напряжение которых имеет ступенчатую форму. Такой преобразователь (рис. 7.12) включает преобразователь мостового типа и цепь обратной связи, обеспечивающую формирование ступенчатого напряжения. Пусть перед первым считыванием исследуемого напряжения Uc = 0. Тогда в результате первого считывания на конденсаторе возникает экспоненциальный импульс с амплитудой Ux{t)Kno- Этот импульс после усилителя импульсов рассогласования попадает на вход ключевой схемы, которая представляет собой диодный мост, аналогичный используемому в симметричном преобразователе. Мостом управляют прямоугольные импульсы Ыупр, совпадающие во времени с экспоненциальными импульсами напряжения Uq. За время действия управляющих импульсов ключевая схема открыта и усиленные экспоненциальные импульсы попадают на схему памяти. Постоянное выходное напряжение Ывых поступает на конденсатор С. Коэффициент усиления цепи обратной связи выбирается из соотношения Ку= 1 /Кпо, так что входное напряжение оказывается равным Ux{t). До такого же напряжения заряжается и конденсатор С. По окончании действия управляющего импульса ключевая схема разрывает цепь обратной связи и выходное напряжение схемы не изменяется до прихода следующего стробирующего импульса.

При следующем считывании входное напряжение станет равным Ux(t + Tc), и на конденсаторе возникает импульс напряжения с амплитудой lux(t + Тс) -Ux(t)}Kno- Под воздействием обратной связи постоянное напряжение на выходе схемы получит приращение [ux(t-\-Tc) - Ux{t)]KnoK-;- При многократном считывании исследуемого напряжения на выходе схемы памяти возникает ступенчатое напряжение, повторяющее форму входного.

Преобразователи со схемой памяти имеют ряд достоинств. При каждом считывании схема с памятью реагирует лишь на пришвы;

е То 2Тс зт

ращение исследуемого напряжения за шаг считывания, благодаря чему амплитудная характеристика схемы обладает высокой линейностью. В моменты прихода стробирующих импульсовапря-жение на конденсаторе оказывается близким к исследуемому, поэтому преобразователь мало нагружает исследуемую схему.

На процесс нарастания выходного напряжения существенно влияет общий коэффициент усиления схемы К = КпоКу. Рассмотрим этот процесс при входном напряжении в форме скачка единичной амплитуды в момент t = 0. Пусть первое считывание также происходит при t = 0, тогда по окончании стробирующего импульса на конденсаторе появится импульс с амплитудой Кпо, а в результате действия положительной обратной связи это напряжение увеличится до К. Такое напряжение сохранится до второго считывания, после чего напряжение на конденсаторе возрастет от начального уровня К на значение {\ ~К)Кпо- Импульс с амплитудой {\ - К)Кпо будет усилен и по окончании действия обратной связи напряжение на конденсаторе станет равным + - К)К= = 1 - (1 - Kf- В результате третьего считывания на конденсаторе возникает импульс с амплитудой (1 -KfKno, и выходное напряжение будет равным (I - KfK+\-{\ - Kf = \-{\ - Kf. После п считываний

Мвых=1-(1-/СГ. (7.6)

Отсюда следует, что при К> 2 слагаемое в скобках по модулю больше единицы, и с ростом п выходное напряжение образует расходящийся знакопеременный ряд. При К<2 ряд сходится к единице (рис. 7.12, б). Преобразователь не вносит искажений при К=\. Такую настройку называют оптимальной. Режим К> I дает переходную характеристику с выбросом, а главное возрастают искажения под влиянием собственных шумов схемы. Этот режим на практике не используют. Иногда для уменьшения уровня шумов преобразователя выбирают режим К<\, что приводит к затягиванию фронта исследуемых импульсов. Длительность переходного процесса в преобразователе определяется значением К и числом точек считывания, поэтому при заданном К искажения можно уменьшить, увеличив п.

Пример 7.4. К преобразователю подведена последовательность прямоугольных импульсов с амплитудой 1 В, периодом повторения 0,1 мкс и длительностью т„=10 НС (рис. 7.13, а). Оценим искажения импульса, обусловленные процессом установления выходного напряжения при /( = 0,5. Шаг считывания Д/с=1 не и 0,2 НС.

Прежде всего, согласно (7.6) вычислим уровни ступеней выходного напряжения: 0,5; 0,75; 0,88; 0,94; 0,97 В. Следовательно, после пятого считывания выходное напряжение практически достигнет установившегося значения (рис. 7.13, б). Длительность ступенек одинакова и равна Т-\-Мс» 100 не, поэтому

J00,2mc

5,05 мкс

Рис. 7.13

время установления в обоих случаях составляет 500 не. Длительность же импульса выходного напряжения (Г-(-А/с)т/А/с увеличивается с уменьшением шага считывания и составляет 1,01 и 5,05 мкс (рис. 7.13, б, в), а коэффициенты трансформации времени /(т= 1010/10* 100 и Кт = 5050/10500. Следовательно, с учетом коэффициента трансформации время установления составит 5 и 1 не при Мс= I НС и 0,2 НС.

7.5. ЦИФРОВЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ

В таких осциллографах исследуемый аналоговый сигнал преобразуют в цифровой. Дальнейшая обработка информации в цифровой форме позволяет получать практически любые характеристики сигнала: временные, спектральные, статистические. Современные цифровые осциллографы - многофункциональные приборы с высокой степенью автоматизации процесса измерений.

Особенности преобразования сигналов. Для получения малой погрешности измерений в цифровых осциллографах приходится применять АЦП, имеющие не менее десяти двоичных разрядов.