Корректирующий усилитель сигнала развертки электронного луча

10 15 Г 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к устройствам, осуществляющим развертку электронного луча по поверхности исследуемоо обьекта, например, в электронной и рентгеновской растровой микроскопии,Целью изобретения являтся повышение точности коррекции,На фиг,1 приведена блок-схема корректирующего усилителя сигнала развертки электронного луча; на фиг.2 - процесс усиления пилообразного тока развертки; на фиг.3 - принципиальная электрическая схема корректирующего усилителя сигнала развертки электронного луча,Корректирующий усилитель сигнала развертки электронного луча содержит (фиг.1) операционный усилитель 1, выходной усилитель 2, отклоняющие катушки 3, цепь 4 обратной связи, датчик 5 тока, источник 6 напряжения, два вентиля 7 и 8, накопитель 9, усилитель-ограничитель 10, сумматор 11, управляемый вентиль 12, дополнительный усилитель 13, дополнительный источник 14 напряжения,Корректирующий усилитель сигнала развертки электронного луча работает следующим ооразом.Ток отрицательной обратной связи поступает от датчика 5 тока (резистора) через цепь 4 обратной связи, выполненную, например, на резисторе, на вход операционного усилителя 1, где он суммируется с входным током 1 х(т) (фиг.2 а), Если разностное напряжение ( д) в точке А (фиг,2 в) мало, что справедливо при большом ксзффициенте усиления операционного усили 1 еля 1 и выходного усилителя 2, то ток отрицательной обратной связи пропорционален напряжению на датчике 5 тока, и, следовательно току от(1) (фиг,2 б), Ток отрицательной обратной связи практически равен входному току. Поэтому отклоняющий ток О(1) пропорционален входному вх(т).Раэностное напряжение (Од), усиленное операционным усилителем 1, складывается в сумматоре 11 с выходным напряжением усилителя-ограничителя 10, которое появляется лишь при превышении абсолютным значением раэностного напряжения (Од) порога (Ор) (фиг,2 в).Во время прямого хода развертки разностное напряжение значительно меньше по абсолютной величине порога (Ор) (фиг,2 в). Усилитель-ограничитель 10 закрыт и не вносит статических погрешностей усиления: сдвиг и дрейф отклоняющего тока (развертки). Управляемый вентиль 12 закрыт, а вентиль 7 открыт. Выходной усилитель 2 питается напряжением (Ол) источника 6 напряжения, поэтому потребление энергии невелико. Во время обратного хода разностное напряжение (Од) превышает порог (Ор), усилитель-ограничитель 10 открывается и усиливает разностное напряжение в обход менее быстродействующего операционного усилителя 1 (особенно приего перегрузке),Усиленное усилителем-ограничителем 10 разностное напряжение поступает на управляющий вход управляемого вентиля 12, а также на вход выходного усилителя 2 через сумма.ор 11. Чем больше напряжение рассогласования (ОА), тем больше напряжение на входе управляемого вентиля 12, тем большая часть напряжения дополнительного источника 14 напряжения прикладывается к клемме питания В выходного усилителя 2, При этом вентиль 7 закоывается, отключая от клеммы В источник 6 напряжения, Во время обратно; . хода напряжение на выходе выхсдного усилителя 2 (точка С) может достигать значения (Оп+ Олв, фиг,2 г). Таким образом, обеспечивается подача высокого напряжения на отклоняющие катушки 3 через выходной усилитель 2, что необходимо для ускорения изменения отклоняющего тока при резких изменениях входного тока.Усилитель-ограничитель 10, срабатывая только при достаточно большом значении раэностного напряжения (Од), не входит при этол 1 в насыщение в отличие от операционного усилителя 1. Поэтому обеспечивается эффективное управление переходным проце:.ом о цепи отрицательной обратной связи во время обратного хода (резких изменениях входного тока) и в начале прялюго хода развертки,Выходное напряжение выходного усилителя 2 еще усиливается неинвертирующим дополнительным усилителем 13 и прикладывается к клемме питания В, Поэтому при отсутствии значительной перегрузки по входу, когдаЧдЧри управляемый вентиль 12 закрыт, обеспечивается поддержание выходного усилителя 2 в активном (ненасыщенном) состоянии, Кольцо отрицательной обратной связи не разрывается и не возникает повторной перегрузки, когда недостаточное в некоторый момент напряжение питания источника 6 напряжения(вследствие пульсаций и др,) приводит к перегрузке операционного усилителя 1,Во время прямого хода и большую часть времени обратного хода вентиль 8 закрыт, Поэтому к точке В можно подключать для фильтрации накопитель 9 (конденсатор со значительной емкостью), что повышает устойчивость усиления, Это не приводит к увеличению длительности обратного хода, 16725835 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зависящей от собственной распределенной емкости отклоняющих катушек 3 и между- электронных емкостей активных элементов выходного усилителя 2.Так как выходной усилитель 2 не входит в ограничение, то исключается увеличение длительности обратного хода. Уменьшению длительности обратного хода способствует также то, что усилитель-ограничитель 10 своим входом ограничивает напряжение рассогласования на уровне порога (Ор), Тем самым предотвращаются чрезмерное насыщение операционного усилителя 1 и снижение его быстродействия,Все это, помимо постоянно действующей отрицательной обратной связи, не только дополнительно уменьшает длительность обратного хода, но и увеличивает точность усиления в начале прямого хода развертки,На фиг,2 в штрихпунктирной линией показано разностное напряжение, пропорциональное погрешности усиления при традиционном построении усилителей развертки, усилитель-ограничитель 10 (фиг.3) состоит из двух усилиелей, реагирующих на положительное (транзисторы 15 и 16) и отрицательное (транзисторы 17 и 18) разностное напряжение Ол) в точке А Их выходные токи суммируются с выходными токами операционноо усилителя 1 и с токами, сформированными транзисторами 19 и 20 в эмиттерных цепях транзисторов 21 и 22. Потенциалы баз транзисторов 21 и 22 фиксируются с помощью потенциометров 23 и 24,Выходные напряжения сумматора 11 транзисторов 21 и 22, необходимые для управления двухтактным выходным усилителем 2, образуются на резисторах 25 и 26, В выходном усилительном каскаде 2 используются источники 27 и 28 напряжения смещения. Выход выходного усилительного каскада (точка С) шунтирован диодом 29, а напряжение питания на клемму В от источника 6 напряжения псступает через диод 30,В качестве дополнительного усилителя 13 используется повторитель напряжения на транзисторе 31, на вход которого напряжение подается через цепь 32 и 33 смещения.Управляемый вентиль 12 выполнен на транзисторах 34 и 35 и резисторе 36, Если напряжение рассогласования (отрицательное) превышает по абсолютной величине порог(фиг,2 в), открываются транзисторы 17 и 18. Транзистор 35 отпирается, и его коллекторный ток, протекая через резистор 36, вызывает открывание транзистора 34. Чем больше рассогласование, тем больше открывается транзистор 34 и большаядоля высокого напряжения поступает наклемму В питания выходного усилительного каскада,Напряжение обратной связи образуе"я на резисторе 37. Это напряжение вызывает ток отрицательной обратной г.вязи врезисторе 38. Конденсатор 39 подавляет высокочастотные колебания е цепи питания,обеспечивая устойчивость усиленияЭкономия энергии, потребляемой отдополнительного источника 14 напряжения,достигается применением в усилителе развертки многоступенчатого регулятора (управляемого вентиля) . частности, двухступенчатый регулятор функционирует следую щим образом, Выход ое на г. ря ж. ни э(Оо) усилителя-огранилиеле сравниваетсяв регуляторе г, двумя порогами Ор 11 и.),(Ор 1)10 я 2) Если (Оуо)(Ов то регуляторзакрыт и дополнительный источник напряжения отключен от клеммы Р (фиг 3) Если(Ор 1) (Оуо)Яр 2), то к клемме В черезключ подключается головина напряжениядополнительного источника напряжения,например, с отвода выпрямителя, входящего в него.Если (Оув); (Ор 2), то к клем е В черездругой ключ подключа.-ся полностью напряжение дополнительноо ис 1 очнииа напряженияФормулазсбретенияКорректирующий усилитель сигнала развертки электронного луча, содержащий операционный усилитель, последовательно соединенные выходной усилитель, отклоняющие катушки и датчик тока, а также цепь обратной связи, два вентиля, накопитель и источник напряжения, при этом цепь обратной связи подключена одним концом к точке подключения отклоняющих катушек и датчика тока а другим концом - к входу операционного усилителя, плюсовой вывод источника напряжения через первый вентиль подключен к первому входу питания выходного усилителя. выход которого через второй вентиль соединен с первым входом питания выходного усилителя, минусовой вывод источника напряжения соединен с вторым входом питания выходного усилителя, первый вывод накопителя соединен с первым входом питания выходного усилителя, а второи вывод накопителя соединен с соответствующим выводом датчика тока иобщей шиной корректирующего усилителя,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности коррекции. введеныусилитель-ограничитель, управляемый вентиль, дополнительный усилитель, дополнительный источник напряжения и сумматор, при этом вход операционного усилителя через усилитель-ограничитель соединен с первым входом сумматора и входом управления управляемого вентиля, плюсовой вывод дополнительного источника напряжения соединен через управляемый вентиль с первым входом питания выходного усилителя, минусовой вывод дополнительного источника напряжения соединен с входом первого вентиля, выход выходно го усилителя через дополнительный усилитель соединен с первым входом питания выходного усилителя, информационный вход которого через сумматор подключен к выходу операционного усилителя.101672583Составитель О, Канатчикова Редактор Л, Гратилло Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид Заказ 2847 Тираж 380 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101