Raqamli vattmetrlar

6.8. Stroboskopik ostsillograflar

Nano va pikosekundli davomiylikdagi impulsli jarayonlar signallarini, shuningdek, O'YuCh garmonik tebra- nishlarini ostsillograflashda bir qator o'ziga xos xususiyatlar yuzaga chiqadi, bulardan eng asosiysi, favqulodda keng chastotalar polosasiga bog'liq ravishda, elektron kuchaytirgichlar konstruktsiyasining murakkabligidir. Hozirgi vaqtda o'tkazish polosasi 0 dan 350 MGs gacha bo'lgan Y kanal kuchaytirgichlariga ega asboblar yaratilgan.
Boshqa xususiyatlar quyidagilardan iborat:

• 
  konstruktsiyasining keraksiz rezonanslarni va qisqa impulslar shaklining buzilishini yuzaga keltiradigan nazorat elementlarining (og'diruvchi plastinalar sig'imlarining, signallarni keltiradigan simlar induktivligining) muhim ta'siri;
  
• 
  elektronlar uchib o'tish chekli vaqtining ta'siri: agar tadqiq qilinayotgan signal davri uchib o'tish vaqti bilan o'lchovdosh bo'lsa (bu 100 MGs dan yuqori chastotalarda o'rinli bo'ladi), og'ish bo'yicha sezgirlik kamayadi; agar uchib o'tish vaqti og'diruvchi kuchlanishning butun sonli davrlariga teng bo'lsa, nur umuman og'maydi;
  
• 
  elektron nurning ENT ekraniga nisbatan harakatlanish tezligi ortishi bilan yorug'lanish yorqinligining kuchli kamayishi;
  
• 
  tadqiq qilinayotgan signal chastotasining ortishi bilan yoyish tezligiga qo'yiladigan talablarning keskin ortishi. Masalan, 1 GGs chastotali sinusoidal signalning bitta davrining eni 7 sm bo'lgan ostsillogrammasini hosil qilish uchun 70000 km/s yoyish tezligi zarur bo'ladi.
  

Bularning hammasi tezkor ENTlarni yaratish xususiyatlarini belgilab berdi. Xususan, tezkor ENTlarning og'diruv- chi plastinalari chiqishlarini plastinalar bilan bevosita yaqinlikda (shisha orqali) kavsharlanadi. Bu plastinalar chiqishlarining induktivliklari va sig'imlarini plastinalari chiqishlari umumiy tsokol orqali qilingan odatdagi ENT larga solishtirilganda ancha kamaytiradi. Ostsillografning oxirgi kuchaytirgichlari kaskadlarini plastinalar chiqishlari yaqinida joylashtiriladi.
Elektronlar chekli uchib o'tish vaqtining ENT sezgirligiga ta'siridan ancha katta darajada qutilishga imkon beruvchi muhim chora yuguruvchi to'lqinni og'dirish tizimini qo'llanishdan iborat bo'lib, u o'zaro uncha katta bo'lmagan induktivliklar orqali ulangan qisqa plastinalar to'plamidan tashkil topgan. Plastinalar orasidagi masofa z o'qi bo'ylab (ekranga yaqinlashgani sari) ortib boradi, bu og'gan elektron nurning plastinalarga tushishini bartaraf etadi. Bunday og'diruvchi tizim o'zgarmaslari g'ujlangan uzun liniyadir. Agar kuchaytirgichning chiqish kuchlanishini liniyaning to'lqin qarshiligiga muvofiqlashtirib, chiqishida muvofiqlangan yuklama ulansa, u holda signal liniya bo'ylab qaytarilmasdan tarqaladi.
Agar har bir sektsiyaning sekinlatish vaqti (bu yerda L - plastinalar juftligi orasidagi sig'im) elektronlarning qo'shni sektsiyalar orasidan uchib o'tish vaqtiga teng bo'lsa, u holda umumiy chastotaviy buzilishlar bitta sektsiyaning uzunligi bilan aniqlanadi. Og'ish bo'yicha umumiy sezgirlik sektsiyalar soniga proportsionaldir.
Ekran yorug'lanishining etarli yorqin bo'lishini ta'minlash maqsadida tezlatuvchi kuchlanishni oshirish lozim. Biroq tezlatuvchi kuchlanishni oddiy oshirish (6.2)ga asosan og'ish bo'yicha sezgirlikning pasayishiga olib keladi. Tezkor ostsillograflarda signallarni oshirish ham murakkab masala bo'lganligi sababli bunday yo'l qoniqarsizdir. Shuning uchun nur og'diruvchi tizimdan o'tganidan so'ng elektronlarni tezlatishga asoslangan keyingi tezlatishli tizimiga ega bo'lgan ENT dan foydalaniladi. Buning uchun trubkada uchta anoddan foydalaniladi va ularning oxirgisiga 20 kV gacha bo'lgan yuqori kuchlanish beriladi. Yorug'lanish yorqinligi ko'payadi, chunki uning qiymati tezlatuvchi kuchlanish kvadratiga proportsionaldir.
Tezkor ostsillograflar kuchaytirgichlarida chegaraviy chastotasi 2,5 GGs gacha bo'lgan tranzistorlar qo'llanilib, ularning quvvatiga jiddiy talablar qo'yiladi. Bu fikrni tushuntirish kerak, chunki nurni ENT da og'dirish uchun zarur bo'lgan energiya amalda nolga tengdir. Kuchaytirgichning o'tkazish polosasi qanchalik keng bo'lsa, u ishlaydigan yukla- maning qarshiligi shunchalik kichik bo'lishi lozim. Agar kuchaytirgich to'lqin qarshiligi 150 Om li sektsiyalangan og'diruvchi tizimga ishlasa, u holda 30 V li kuchlanish olish uchun 0,5 A tok zarur. Bu tokni esa tranzistor ta'minlashi lozim bo'ladi.
Nurning harakat tezligini oshirish uchun to'g'ri yo'l tsikli ancha qisqa bo'lgan arrasimon kuchlanish shakllantirilishi lozim. (6.6) dan kelib chiqadiki, kondensator zaryadida kuchlanishning o'sish tezligi RC-zanjirning vaqt doimiysiga bog'liq. Kondensatorning sig'imi 40...50 pF dan kamayishi maqsadga muvofiq emas, chunki bu holda parazit sig'imlar muhim rol o'ynay boshlaydi va yoyish generatori signallarining parametrlari almashtiriladigan detallarga va turli tasodifiy omillarga bog'liq bo'ladi. Biroq S = 40...50 pF/s da kerakli o'sish tezligini etarlicha katta, 0,4...0,6 A tartibidagi zaryad tokidagina ta'minlash mumkin, bu esa ta'minot qurilmasini murakkablashtiradi, quvvatli transformatorlar qo'llanilishini talab etadi va hokazo. Qisqa teskari yo'lni shakllantirishda va sinxronlashda jiddiy qiyinchilik yuzaga keladi.
Tez kechadigan jarayonlar signallarini ostsillograflash masalasi boshqacha texnik echimga ega bo'lib, u maxsus ENT larni va boshqa murakkab qurilmalarni qo'llanish zaruratidan xalos etadi. Bu echimning mohiyati tadqiq qilinayotgan signalni vaqt bo'yicha, masalan, stroboskopik metod bilan transformatsiyalashdan iborat bo'lib, u signalning shaklini o'zgartirmasdan, uni vaqt bo'yicha «cho'zish» va ostsillogrammasini olish uchun odatdagi (tezkormas) ostsillografda foydalanish imkonini beradi.
Signalni stroboskopik o'zgartirish printsipi 6.27-rasmda ko'rsatilgan. T davr bilan takrorlanuvchi boshlang'ich signal U_s bilan qisqa stroblovchi impulslar ketma-ketligi U_strob amplituda bo'yicha modulyatsiyalanadi (6.27-b rasm).


Signalning davri stroblovchi impulslarning kelish davridan At vaqtga kichik. Agar birinchi stroblovchi impuls signalning birinchi davri boshlanishi bilan ustma-ust tushsa (6.27-a rasmdagi a₁ nuqta), u holda ikkinchi stroblovchi impuls davr boshlanishiga nisbatan At vaqtga, uchinchisi 2At vaqtga surilgan bo'ladi va hokazo. Amplitudaviy modulya- tsiyalash natijasida shunday impulslar ketma-ketligi U_yo ni hosil qilamizki (6.27-v rasm), unda har bir impuls signalning stroblanayotgan nuqtadagi kuchlanishga teng qulochga ega bo'ladi. Masalan, stroblovchi impuls 4 tadqiq qilinayotgan signal maksimal qiymatga ega bo'lganida paydo bo'ladi (6.27-a rasmdagi a₄ nuqta), bunga mos ravishda, to'rtinchi modulyatsiyalovchi signalning qulochi a₄ (6.27-b rasm) maksimal qiymatga ega bo'ladi. Modulyatsiyalangan impulslar uchlarining o'rama egri chizig'i shtrixli chiziq bilan ko'rsatilgan. 6.27-a va b rasmlarni qiyoslashdan ko'rinadiki, o'rama egri chiziq shakli boshlang'ich signal shaklini takrorlaydi, biroq uning davri boshlang'ich signal davridan n marta ortiqdir. Signalni vaqt ichida transformatsiyasi ana shunday sodir bo'ladi.
6.27-rasmdan ko'rinib turibdiki, stroblovchi signallar go'yoki boshlang'ich signalga nisbatan, har bir tsiklda ulardan At vaqtga o'zib, ko'chadi. Ko'rib chiqilgan misolda ettita tsikldan so'ng so'rov signali U_c = 0 ga mos a₇ nuqta bilan ustma-ust tushadi va jarayon yana takrorlanadi. Shunday qilib, bu misolda n = 7. n ning qiymati At ning tanlanishiga bog'liqligini aniqlash qiyin emas. At qancha kichik bo'lsa, boshlang'ich signal egri chizig'ida sanoqlar shuncha ko'proq joylashadi va signalning bitta davrini o'zgartirish uchun ko'proq tsikllar zarur bo'ladi.