Файл: Видершайн, М. Н. Производственный контроль параметров элементов цифровой автоматики.pdf

стности с применением схем на туннельных диодах или использованием полупроводниковых диодов с накоплением за­ рядов.

В работе [11 ] приведен ряд схем импульсных генераторов на диодах с накоплением зарядов. Эти схемы позволяют получить устройства с высокими характеристиками при относительней их простоте сравнительно с другими устройствами. Схема простей­ шего формирователя на диоде с накоплением зарядов показана на рис. 38. В исходном состоянии через диод проходит прямой ток, величина которого определяется сопротивлением резистора R2. При подаче на вход схемы импульса Uг с полярностью, соответ­ ствующей запирающему напряжению на диоде, он в течение фазы высокой проводимости (соответствующей времени рассасыванию накопленного заряда) шунтирует сопротивление нагрузки RH. Во время фазы спада обратного тока, характеризуемого весьма малым временем (порядка единиц и долей пикосекунды) происхо­ дит формирование переднего фронта импульса с необходимыми параметрами. Применением дифференцирующей цепочки возможно получение коротких строб-импульсов. Одновременно необходимо отметить, что длительность фазы спада обратного тока диода незначительно зависит от величины прямого тока диода, в то время как длительность фазы высокой проводимости определяется величиной прямого тока. Используя эти свойства диодов с накоп­ ленным зарядом, возможно создать очень простые схемы генера­ тора строб-импульса с временным сдвигом стробирующих импуль­ сов, применяя в качестве источников прямого тока генераторы с пилообразным законом изменения тока от времени и соответству­ ющими корректирующими цепями для обеспечения заданного закона сдвига строб-импульсов во времени.

Если длительность фронта формируемого сигнала, подавае­ мого на вход схемы велика (больше времени фазы высокой обрат­ ной проводимости диода), необходимая длительность фронта вы­ ходного сигнала получается путем применения двухили много­ каскадных схем формирования. Для обеспечения работоспособ­ ности таких многокаскадных схем необходимо применение в цепях связи между каскадами развязывающих диодов, причем для пико­ секундного диапазона они должны иметь время восстановления, измеряемое также пикосекундами при малом прямом сопротивле­ нии и большом обратном напряжении.

В работе [28] описан трехкаскадный формирователь, в кото­ ром для развязки каскадов относительно друг друга используют отрезки коаксиальных кабелей. В устройстве применены крем­ ниевые быстродействующие диффузионные диоды (аналогичные отечественным диодам типа 2Д503Б). Участки коаксиального кабеля, отделяющие каскады, задерживают сигналы и исключают влияние каскадов друг на друга. При дифференцировании сфор­ мированного сигнала в схеме получаются импульсы длительностью около 0,2 нс.

107

Наиболее целесообразно построение смесителя на полупровод­ никовых диодах. Смесители на электровакуумных приборах и транзисторах значительно уступают по своим основным параме­ трам и сложности смесителям, построенным на полупроводнико­ вых диодах. В то же время диодные смесители обладают и рядом недостатков, из которых основным является влияние сигнала на входную цепь через обратное сопротивление диодов. Построение смесителей возможно по однодиодной (рис. 39) или мостовой схе­ мам (рис. 40)'. Чувствительность прибора при применении одно­ диодной схемы порядка 2— 3 мВ/см при отношении сигнал/шум, равном 30.

Преимуществом однодиодного смесителя является простота схемного и конструктивного исполнения, недостатком — значи­ тельная нелинейность амплитудной характеристики, вследствие чего увеличивается ошибка измерения параметров исследуемого импульса.

Хорошие результаты можно получить применением мостовой схемы смесителя стробирующего устройства, хотя при этом появ­ ляется необходимость подбора диодов схемы, а также применения строб-импульсов как положительной, так и отрицательной по­ лярности. В то же время при применении мостовой схемы к ста­ бильности амплитуд строб-импульсов не предъявляются особо жесткие требования, так как нестабильность этих амплитуд в мо­ стовой схеме частично компенсируется. Кроме того, при мостовой схеме повышается входное сопротивление смесителя, что важно при исследовании импульсных параметров элементов цифровой автома­ тики для снижения шунтировки их измерительным прибором.

Выпускаемые промышленностью стробоскопические осцил­ лографы имеют полосу пропускания до 4000 мГц. В литературе [41] описывается стробоскопический осциллограф с шириной полосы пропускания 15 мГц, чувствительностью 500 мкВ/см и низким дрейфом нуля — 2 мм в неделю. Осциллограф имеет 50-омный вход и специальный щуп с катодным повторителем, с помощью кото­ рого возможно проведение измерений высокоомным входом.

Длительность схемы развертки с помощью 13-позиционного переключателя выбирается такой, чтобы обеспечить воспроизве­ дение сигнала. Схема развертки градуирована в реальном масштабе

108

Времени в нс/см или мкс/см. «Медленная» развертка в виде ступен­ чатого напряжения отклоняет луч в горизонтальном направлении. Быстрая и медленная развертки сравниваются при помощи схемы сравнения; в моменты равенства обоих напряжений вырабаты­ вается запускающий импульс, который управляет генератором

дается исследуемый сигнал. Стробирующий импульс при отпира­ нии ключа обеспечивает пропускание части исследуемого сигнала, амплитуда которого пропорциональна его мгновенному значению.

Схема стробирующего ключа показана на рис. 42. Он представ­ ляет собой симметричную мостовую схему, к двум диодам которой подаются стробирующие импульсы противоположной полярности. К подаче этих импульсов диоды отпираются на время их действия. Одновременно по цепи обратной связи на схему подается напряже­ ние с выхода интегрирующей схемы (рис. 43).

Выходной сигнал ключа равен разности мгновенных значений входного напряжения и напряжения обратной связи. Этот сигнал усиливается, интегрируется с помощью интегрирующего конден­ сатора и запоминается. Длительность выходного сигнала выби­ рается малой по сравнению с расстоянием между стробирующими импульсами.

Примером автоматического устройства, построенного на прин­ ципе стробоскопического преобразования, может служить авто­ матическая установка для из­ мерения времени восстановления диодов, описанная в литературе [38]. Установка обеспечивает измерение времени восстанов­ ления в диапазоне 1— 50 нс при использовании внутреннего ге­ нератора стимулирующих им­ пульсов и до 300 нс при внешнем генераторе. Блок-схема уста-

Рис. 44. Блок-схема автоматической установки, предназначенной для из­ мерения времени восстановленных диодов:

1 — проверяемый диод; 2 — кварцевый резонатор стимулирующих импульсов (f =

= 2 мГц); 3 — кварцевый резонатор гене­ ратора стробимпульсов ( f = 1,996 мГц);

4 — генератор стробимпульсов; 5 — гене­ ратор стимулирующих импульсов; 6 — пре­

образователь импульсных (^гналов; 7 — переключатель уровня ограничения; 8 — усилитель; 9 — вычислительное устройство; 10 — генератор маркерных сигналов; 11 — осциллограф; 1 2 — ограничитель; 1 3 — ин­ дикатор «ДА —НЕТ»; 1 4 — устройство от­ счета времени; 15 — стрелочный индикатор

по