Blocul BAZA DE TIMP (BBT)

Blocul bazA de timp (BBT)

1. Functii realizate de BBT

Pentru ca, folosind sistemul de deflexie Y-X al tubului catodic, sa se poata obtine o imagine stationara a unei zone din evolutia temporala a marimii periodice stabilizate u_y(t), BBT indeplineste doua functii:

F1: simuleaza axa timpului, asigurand dupa orizontala ecranului un coeficient de scara sec/cm cunoscut;

F2: asigura rescrierea pe ecran a unor imagini identice, prin 'decuparea' din evolutia temporala a marimii periodice stabilizate u_y(t) a unor zone cu evolutii identice.

Cele doua functii sunt indeplinite de generatorul baza de timp si respectiv blocul de sincronizare al generatorului baza de timp.

2.Generatorul de baza de timp (GBT)

A. Forma tipica a tensiunii GBT

Indeplinirea functiei F1 impune deplasarea spotului dupa orizontala ecranului cu viteza constanta aceasta se obtine daca la placile de deflexie pe verticala ale tubului catodic se aplica o tensiune linear variabila, u_B(t), tensiune al carei domeniu de valori trebuie sa asigure deplasarea spotului pe intreaga deschidere orizontala a ecranului.

Pentru ca sa poata fi repetata descrierea imaginii pe ecran, tensiunea u_B(t) trebuie sa asigure si o cursa de intoarcere a spotului rezultand pentru u_B(t) forma tipica de 'dinte de ferastrau' prezentata in fig.6.1.5.a, in care: TD -perioada cursei directe, cand (du_B/dt)=const, si Ti ‑perioada cursei inverse (de intoarcere), de durata minima.

B. Structura principiala a GBT

Forma standard pentru u_B(t), prezentata in fig.6.2.10.a, se poate obtine cu ajutorul unei scheme principiale ca in fig.6.2.10.b, in care: C‑con-densator comutabil in trepte; K‑cheie electronica de tensiune; SC‑sursa de curent constant.

Regimul de functionare al GBT este de tip declansat, ceeace inseamna ca o unda standard -de tip dinte de ferastrau- este generata doar atunci cand, GBT fiind in stare de asteptare (u_B(t)=-U₀ si K‑on), o comanda externa (de la blocul de sincronizare) este primita.

3. Blocul de sincronizare (BS) al gbt

3.1. Principiul sincronizarii in nivel

Daca uy(t) este periodica stabilizata, indeplinirea functiei F2 - de 'decupare', in vederea afisarii, a unor zone identice din u_y(t)- este echivalenta cu sincronizarea evolutiei lui u_B(t) cu u_y(t).

Daca GBT, de tip declansat, este in asteptare, comandand ca u_B(t) sa inceapa cursa directa atunci cand u_y(t) atinge - pentru un sens de evolutie (panta) dat- un nivel prestabilit, u_p se obtine, implicit, in-deplinirea functiei F2, deci evolutia coordo-nata (sincronizata) a lui u_B(t) si u_y(t)); aceasta metoda de sincronizare este numita in nivel si este singura folosita pentru toate tipurile de osciloscoape.

In fig.6.2.11 se exemplifica principiul sincronizarii in nivel:

in fig.6.2.11.a) sunt prezentate: semnalul de vizualizat u_y(t), semnalul de sincronizare u_s(t) -proportional cu u_y(t)-, precum si u_B(t) -pentru doua valori ale factorului de scara ale axei timpului ( K_T);

in fig.6.2.11.b) sunt prezentate imaginile ce se obtin pe ecran pentru cele doua valori ale factorului de scara K_T.

Observatie: In primele variante de osciloscoape s-a folosit sincronizarea, numita naturala (sau in durata); elementara constructiv, varianta utiliza un GBT functionand intr‑un regim autooscilant si presupunea modificarea manuala (printr-un buton numit de sincronizare) a perioadei cursei directe, TD, pana ce perioada de oscilatie a GBT devenea un multiplu intreg al perioadei semnalului de vizualizat. Sincronizarea in durata a fost abandonata datorita unor multiple dezavantaje functionale: axa timpului nu poate fi calibrata, nu se poate vizualiza mai putin decat o perioada a lui u_y(t).

3.2. Structura standard a blocului de sincronizare

A. Forma structurala a BS

Forma structurala standard a blocului de sincronizare este prezentata in fig.6.2.12, in care pe langa blocurile cu care BS interactioneaza (BDV si BBT) sunt prezentate componentele propriu‑zise ale BS si anume: ‑sumator; CS₁ CS₂‑circuite de selectie; TS‑Trigger Schmitt; CDS‑circuit de derivare si selectie.

B. Facilitatile functionale ale structurii standard de BS

1B. Alegerea semnalului dupa care se face sincronizarea (prin K_S1

Sincronizarea se poate face dupa:

un semnal proportional cu u_y(t), in faza sau in opozitie de faza cu acesta; acest semnal este oferit de amplificatorul de sincronizare din BDV-,sincronizarea numindu-se interna;

un semnal extern, diferit de u_y(t) dar corelat temporal cu acesta, sincronizarea numindu-se externa

un semnal de frecventa prestabilita (frecventa retelei, frecventa cadrelor TV) sincronizarea numindu-se predeterminata.

2B. Alegerea tipului prelucrarii prealabile a semnalului de sincronizare (prin K_S2

Semnalul de sincronizare poate fi folosit:

fara prelucrare suplimentara (NORN);

cu rejectia componentei de c.c. (LFREJ); facilitatea este folosita atunci cand semnalul de sincronizare contine o componenta de c.c. de valoare mare care poate impiedica sincro-nizarea in nivel;

cu rejectia componentei de inalta frecventa (HFREJ); facilitatea este folosita atunci cand semnalul de sincronizare contine o componenta aleatoare (zgomot) ce impiedica sincro-nizarea;

3B Selectia regimului de comandare a declansarii GBT

Comanda pe care BS o trimite spre GBT (ce functioneaza numai in regim declansat) poate fi elaborata asa incat facilitati suplimentare sa poata fi obtinute; se identifica urmatoarele regimuri de comandare a declansarii GBT:

Regimul automat, cand, in absenta semnalului de sincronizare ales, GBT este comandat periodic; se asigura, astfel, ca pe ecranul OSC sa apara linia de semnal zero, putandu-se fixa nivelul de referinta (zero volti); acest regim este cel folosit de obicei.

Regimul declansat propriu-zis (sau regimul normal), cand, in absenta semnalului de sincronizare ales, GBT nu este comandat si deci nici o imagine nu apare pe ecranul osciloscopului. Regimul se foloseste pentru sesizarea aparitiei unui semnal cu evolutie neprecizata cat si pentru a face posibila utilizarea intreagii deschideri a ecranului pentru vizualizarea fenomenului urmarit;

regimul imagine unica, cand doar o singura comanda spre GBT este transmisa si anume atunci cand nivelul stabilit pentru declansarea GBT este atins, existind in plus si o validare (armare) din partea utilizatorului; regimul este folosit doar pentru inregistrarea foto a unor evolutii neperiodice (impulsuri singulare).

C. Explicitarea functiilor componentelor BS

1C. Triggerul Schmitt (TS)

Triggerul Schmitt, in esenta un circuit basculant bistabil asimetric, reprezinta elementul determinant in implementarea principiului sincronizarii in nivel; folosind notatiile din fig.6.2.12, in fig 6.2.13 este prezentata caracteristica de transfer a TS, nivelele de tranzitie u_pLH, u_pHL - definite ca valori de intrare- fiind active functie de starea iesirii.

Raportandu-ne la fig.6.2.11, daca u_pHL= atunci momentele in care se incearca declansarea GBT vor fi t₁₁,t₁₂,.

Daca semnalul de sincronizare nu are o importanta componenta de c.c. atunci componenta sa de c.a., ce a generat tranzitia u_Lu_H, va determina si tranzitia u_Hu_L; se asigura astfel generarea ciclica a momentelor de declansare a GBT. Pentru facilitarea unei asemenea evolutii nivelele de tranzitie u_pLH, u_pHL trebuie sa fie cat mai apropiate (standard mai mici decat 1/3 din valoarea ce corespunde unei diviziuni de pe verticala ecranului).

2C. Sumatorul pentru controlul de NIVEL

Prezenta in fig.6.2.12. a sumatorului , prin care se poate suprapune, peste semnalul u_s2, o componenta de c.c., u_o, permite alegerea, folosind potentiometrul NIVEL, a punctului de pe u_y(t) cu care incepe imaginea pe ecran (de ex. punctul A₁₁ din fig.6.2.12). Pentru a nu exista probleme de stabilitate a imaginii se recomanda ca punctul cu care incepe imaginea pe ecran sa se gaseasca pe o zona de panta maximaa semnalului de sincronizare (pe un front, nu pe un palier).

3C. Circuitul de validare a comenzii GBT

Circuitul de derivare si selectie CDS din fig.6.2.12 asigura o comanda de tip impuls ce corespunde tranzitiei peste u_pHL a lui u_s3; CS₂ permite transmiterea spre GBT doar a comenzilor elaborate de CDS care gasesc GBT in asteptare si sunt in acord cu regimului ales prin K_S3. Informatia despre starea GBT este data de semnalul 'STARE'.

Pentru cazul unor semnale complexe este posibila atingerea unor conditii de comanda a GBT, ce ar determina nesincronizari evidente (cazul punctelor A, B, C, din fig.6.2. 14 -ce indeplinesc aceleasi conditii de trigerare- pot fi oricare puncte cu cre poate incepe o noua scriere a imaginii semnalului Uy pe ecran).

Evitarea acestei situatii se face prin prezenta unui buton ce controleaza Hold-off Time; acest timp este introdus intre momentul finalizarii generarii unei unde standard de catre GBT si momentul in care o noua comanda de la blocul de sincronizare poate fi luata in considerare; se asigura astfel utilizatorului sa stabilizeze -din reglarea acestei intarzieri- imaginea pe ecran (asigurandu-se ca doar acelasi punct din cele posibile sa controleze GBT).

D. Implicatia liniei de intarziere din BDV asupra vizualizarii evolutiilor temporale

De la momentul in care tensiunea de sincronizare atinge U* (fig.6.2.15.a), pana la activarea GBT apare o intarziere T*, proprie BBT; prezenta acestei intarzieri determina ca zona din u_y(t) imediat urmatoare momentului U* sa nu fie vizualizata, rezultand inconveniente semnificative (imposibilitatea masurarii timpilor de front, etc.).

Pentru eliminarea dezavantajului mentionat, BDV contine o linie de intarziere ce asigura ca u_y(t) sa ajunga la placile de deviatie pe verticala ca u_y*(t), deci cu o intarziere T** superioara lui    T*; se poate astfel vizualiza din u_y(t) si o zona pretrigger.

In fig. 6.2.15 se prezinta ce imagini se obtin pe ecran atunci cand nu exista (fig.6.2.15.b) si cand exista (fig.6.2.15.c) linie de intarziere.

E. Implicarea blocului de deflexie pe orizontala asupra vizualizarii evolutiilor temporale

Amplificatorul din blocul de deviatie pe orizontala (ABDO), prin care, in regim Y-t, se aplica la placile de deflexie semnalul u_B(t), are, de obicei, posibilitatea modificarii factorului de amplificare, valorile posibile fiind 1 si 5 sau 1 si 10.

In regimul Y-t, la cresterea de 5 sau 10 ori a factorului de amplificare al ABDO rezulta o dilatare a imaginii de pe ecran, dupa axa timpului, de 5 sau 10 ori, efectul numindu‑se 'efect de lupa'(magnified). Imaginea obtinuta (ce contine aceeasi deschidere temporala din semnalul vizualizat) se intinde pe echivalentul a 5, 10 ecrane concatenate pe orizontala si permite o vizualizare in detaliu a imaginii din regimul fara lupa. Vizualizarea imaginii obtinute nu este posibila decat pe portiuni, in 'regim de tip fereastra', zona de interes fiind selectata folosind butonul de deplasare pe orizontala a imaginii .