Для чего нужна синхронизация в осциллографе

Какие виды синхронизации применяются в осциллографах?

В автоколебательном режиме выполнения условия кратности периодов частот развертки и исследуемого сигнала добиваются изменением коэффициента развертки с помощью регулировок на передней панели. Однако непрерывное поддержание выполнения этого условия вручную практически весьма сложно из-за нестабильностей частот генератора развертки и сигнала. Поэтому для поддержания стабильности настройки используется цепь синхронизации, на которую подается входной сигнал. Из входного сигнала цепь синхронизации формирует короткие импульсы с периодом этого сигнала, к которым привязывается начало развертки.

При ждущей развертке генератор не работает до тех пор, пока не приходит запускающий, т.е. синхронизирующий импульс, который обычно формируется из исследуемого сигнала. Запуск ждущей развертки исследуемым сигналом приводит к некоторой задержке начала развертки относительно начала импульса и, следовательно, к потере изображения части переднего фронта сигнала. Для исключения этого явления исследуемый сигнал задерживается с помощью линии задержки, расположенной в канале вертикального отклонения. Ждущий режим используется для наблюдения импульсных сигналов с большой и переменной скважностью. В остальных случаях могут использоваться как ждущий, так и автоколебательный режимы. Имеются осциллографы, у которых переход от автоколебательного режима к ждущему осуществляется автоматически. После включения осциллографа генератор развертки работает в автоколебательном режиме (на экране ЭЛТ видна горизонтальная линия), а с появлением запускающего импульса внутренней или внешней синхронизации генератор развертки автоматически переводится в ждущий режим.

Рассмотренная синхронизация в автоколебательном режиме и запуск развертки в ждущем от входного сигнала (из канала Y) носят название внутренней синхронизации. Однако в осциллографах предусматривается также внешняя синхронизация от внешнего источника и внешняя синхронизация от сетевого напряжения (50 Гц).

Объясните назначение линии задержки в канале вертикального отклонения.

Как с помощью осциллографа измерить напряжение, период и частоту?

Измерение напряжений и временных интервалов с помощью ЭО осуществляется весьма просто с использованием координатной сетки, которой снабжен экран. Для этого надо подать на вход Y осциллографа исследуемое напряжение и получить на экране его устойчивое изображение. Погрешности измерения амплитуды сигнала и его периода будут наименьшими, если их изображения максимальны. Это достигается регулировкой коэффициента отклонения (ось y) и коэффициента развертки (ось x). Результаты измерения амплитуды и периода будут соответствовать: U = = K_откл∙N_y и Т = K_разв N_x, где N_y и N_x – число делений шкалы, занимаемое изображениями амплитуды и периода соответственно. Погрешности измерения амплитуды и периода определяются из технического описания используемого осциллографа.

Какие новые возможности появляются в двухканальных осциллографах по сравнению с одноканальными?

Двухканальные осциллографы применяют для одновременного наблюдения на экране одной ЭЛТ изображений двух синхронных сигналов, например при измерении фазового сдвига. Такие осциллографы содержат два канала Y, выходы которых с помощью коммутатора попеременно подключаются к отклоняющим пластинам Y электронно-лучевой трубки. Обычно предусматриваются следующие режимы работы двухканального осциллографа:

1) одноканальный режим, при котором работает либо первый, либо второй канал;

2) попеременный режим, при котором происходит поочередное подключение каналов после каждого хода развертки;

3) прерывистый режим, при котором работают оба канала, но за время рабочего хода развертки переключение каналов производится с высокой частотой.

«Попеременный» режим используется для наблюдения быстрых процессов, а «прерывистый» – для относительно медленных процессов по сравнению со временем переключения каналов.

Как измерить разность фаз с помощью двухканального осциллографа? Одноканального?

Сложнее выглядит процесс измерения фазового сдвига. Пусть даны два напряжения одинаковой частоты, но сдвинутые по фазе:

Если напряжение U₂ отстает по фазе от U₁ на угол φ, то перед φ надо поставить знак «минус». φ = – arctgω RC = – arctg(2πfRC). Если 2πfRC = 1, то фазовый сдвиг будет равен π/4, т.е. 45 о . При указанных значениях R и C примерно такой сдвиг по фазе будет при частоте напряжения U₁, равной 50 Гц.

Если осциллограф двухканальный, то напряжения U₁ и U₂ следует подать на входы Y₁ и Y₂ соответственно, запуск генератора развертки производить внешним сигналом U₁. При устойчивом изображении на экране будут видны U₁ и U₂. Их взаимное расположение дает искомый сдвиг .

Если осциллограф одноканальный, то по-прежнему необходимо использовать внешнюю синхронизацию развертки напряжением U₁. На вход Y подают сначала напряжение U₁, отмечая на экране положение некоторой опорной точки периода. Затем, оставляя на входе синхронизации по-прежнему напряжение U₁, на вход Y подают напряжение U₂, сдвинутое по фазе относительно U₁. При этом ручки синхронизации обязательно должны оставаться в том же положении, при котором была отмечена опорная точка на экране. Отмечают вторую опорную точку на экране . Измерив по координатной сетке отрезок X между опорными точками и длину периода X₀, рассчитывают фазовый сдвиг, как и ранее, по формуле .

что такое внутренняя, внешняя и синхронизация от сети? и для чего каждая? в осциллографе.

Для получения неподвижного изображения на экране каждые последующие траектории движения луча по экрану в циклах развёртки должны пробегать по одной и той же кривой. Это обеспечивает схема синхронизации развёртки, запускающая развёртку на одном и том же уровне и фронте исследуемого сигнала.
Поэтому, схема синхронизации имеет как минимум две настройки, доступные оператору:
Уровень запуска: задаёт напряжение исследуемого сигнала, при достижении которого запускается развёртка.
Тип запуска: по фронту или по спаду.
Правильная настройка этих органов управления обеспечивает запуск развёртки всегда в одном и том же месте сигнала, поэтому изображение сигнала на осциллограмме выглядит стабильным и неподвижным.
Во многих моделях осциллографов имеется ещё один орган управления схемой синхронизации, ручка «СТАБИЛЬНОСТЬ» , изменением её положения изменяют чувствительность синхронизации к запускающему событию, меняя её положение можно «загрубить» или, наоборот, облегчить чувсвительность к запуску и даже перевести в автоматический режим развёртки.
Как было сказано, почти всегда предусмотрен вход синхронизации, при этом имеется переключатель запуска развёртки «ВНЕШНИЙ/ВНУТРЕННИЙ» , при положении «ВНЕШНИЙ» на вход схемы синхронизации подаётся не исследуемый сигнал, а напряжение со входа синхронизации.
Часто имеется переключатель на синхронизацию от питающей сети (в европейских странах и России — 50 Гц, в некоторых странах — 60 Гц) , при синхронизации от сети на вход схемы синхронизации подаётся напряжение с частотой сети. Такая синхронизация удобна для наблюдения сигналов с частотой сети, или кратных этой частоте, например, сетевых помех, измерении параметров сетевых фильтров, выпрямителей и др.

Остальные ответы

Внутрення — от измеряемого сигнала
Самая простая, ничего кроме сигнала не нужно, но и самая неустойчивая, особенно ести сигнал мал и с шумами
Внешняя — от внешнего генератора. очень удобна, когда вы исследуете не сигнал, а систему его преобразования или передачию Например — усилитель: на вход синхронизации подаётся синхросигнал (большой) от того же генератора, от которого сигнал (маленький) подаётся на вход исследуемого четырёх полюсника

От сети удобна, когда вы измеряете устройства, использующие напряжение сети.. . Или наводки 🙂 от той же сети, от которой питается и осциллограф.

внутренняя и внешняя соответственно от внутреннего/внешнего источника синхронизации (ГИ) . от сети опорный импульс берётся от эл. сети 50 гц.

Внутренняя синхронизация (в осциллографе) это исследуемый сигнал синхронизируется от генератора развёртки осцил., а внешняя — это синх. по фронту или спаду самого ислед. сигнала. Нужно это для того чтобы как можно точней и лучше увидеть и исследовать сигнал на осцил.

Синхронизация сигналов — это важно!

Многие из наших заказчиков, покупая коммутатор, рассчитывают осуществлять прямую коммутацию сигналов в эфире. После покупки коммутатора некоторые из них очень удивляются, когда при переключении входных каналов видят подрыв на выходной картинке.

Подрыв, или сбой синхронизации, выглядит как резкое исчезновение или искажение картинки в течение нескольких кадров, вызывается нарушением целостности последовательности синхроимпульсов в телевизионном сигнале. Для обеспечения “гладкого” переключения (без подрыва синхронизации) необходимо выполнение нескольких условий (сразу нужно оговориться, что речь идет о сигналах одного стандарта PAL или SECAM и одного формата композитного или компонентного, т. к. даже в случае синхронности сигналов разных стандартов, при переключении на выходе коммутатора срыва синхронизации не происходит, но на приемнике сигнала обязательно произойдет пропадание цвета на время распознавания стандарта входного сигнала.):

— синхронность переключаемых сигналов на уровне кадров (рис.1), что на осциллограмме видно как совпадение кадровых синхроимпульсов. (Мы не будем вдаваться в тонкости PAL и SECAM, требующих синхронности 4-х для PAL и 2-х для SECAM кадровых блоков, определяемых фазой поднесущей цветности);

рис. 1, отсутствие кадровой синхронизации на экране монитора и осциллографа (внизу — синхронные сигналы)

— синхронность переключаемых сигналов на уровне строк, что на осциллограмме видно как совпадение строчных синхроимпульсов (рис 2);

рис. 2, отсутствие строчной синхронизации на экране монитора и осциллографа (внизу синхронные сигналы)

— обеспечение одинаковой фазы поднесущей цветности (в композитном PAL);

— одинаковый уровень черного у двух переключаемых сигналов.

При нарушении любого из перечисленных требований переключение может сопровождаться подрывом или цветовой вспышкой.

Порой бывает достаточно трудно определить источник возникновения подрыва. Одна из ситуаций: на вход транскодера TBS-24Т подается композитный сигнал от двух видеомагнитофонов Betacam SP тысячной серии. Синхронные сигналы от видеомагнитофонов переключаются коммутатором. При переключении на выходе транскодера присутствует подрыв. Казалось бы, все условия выполнены.

Причиной подрыва оказался “закрытый” мониторный выход видеомагнитофона, который приводит к зависимости постоянной составляющей от средней яркости картинки. При переключении между двумя такими источниками на входе транскодера происходит скачок постоянной составляющей, который воспринимается входным синхроселектором транскодера как срыв синхронизации (рис.3). На восстановление синхропоследовательности уходит достаточно большое время (до двух секунд), что хорошо заметно на мониторе.

рис. 3, возникновение «подрыва» при переключении между сигналами с различной постоянной составляющей

Итак, для того, чтобы иметь возможность чисто (без подрывов) переключаться в эфире, можно использовать два основных способа:

1. Синхронизация всех сигналов на входе при помощи установки синхронизаторов или корректоров временных искажений (TBC) на каждую входную линию. Так происходит работа практически любого микшера. Цифровые микшеры типа Sony DFS-300/DFS-500, Snell&Wilcox Magic Dave и другие позволяют практически не заботиться о синхронности источников, обеспечивают огромное количество цифровых эффектов при сохранении высокого качества тракта, но обходятся достаточно дорого. Кроме того при вещательных требованиях к качеству тракта может понадобиться внешний генератор опорного сигнала для обеспечения стабильности выходного сигнала (рис 4).

рис. 4, схема синхронизации с многовходовым цифровым микшером

2. Более дешевый способ, который применяется повсеместно — синхронизация всех “ведущихся” источников от одного генератора опорного синхросигнала (black burst). При этом все сигналы от внешних линий или “неведущихся источников” можно синхронизировать при помощи TBC. При использовании матричного коммутатора для нормальной работы достаточно двух ТВС. В такой схеме единственный вид перехода — прямая склейка. Введение дополнительного аналогового микшера, например JVC КМ-3000, позволяет добавить большое количество эффектов перехода, а также luma и chroma key, при сохранении высокого качества тракта (рис. 5).

рис. 5, схема синхронизации всех источников от генератора опорного синхросигнала

Помимо синхронизации необходимо обеспечить выравнивание уровня черного во входных сигналах. Хотя ГОСТ 7845-79 допускает для композитных сигналов постоянную составляющую 2 В, выходы большинства профессиональных устройств обеспечивают положение полки черного на уровне 0 В. Этого нельзя сказать только о мониторных выходах, которые, как правило, являются закрытыми. Для того, чтобы выровнять уровень черного на всех входах, используют устройства привязки уровня черного. Они стоят на входах практически всех устройств: видеомагнитофонов, мониторов, микшеров, модуляторов и т.д. Привязчик анализирует входной сигнал и, в зависимости от уровня черного, вносит в сигнал дополнительную постоянную составляющую. Самый дешевый способ привязки уровня черного — это использование пикового детектора на одном диоде, который осуществляет привязку вершины синхроимпульса. Стоимость такого решения составляет порядка 2-5 долл. на канал. Но за его простоту приходится платить: перекос вершин требует баланса между скоростью привязки и величиной искажений. Другой способ основан на измерении уровня черного непосредственно во время полки черного. Измеренное значение запоминается в УВХ и затем вычитается из входного сигнала. Это обходится в 25-80 долл. на канал, но обеспечивает точное восстановление уровня черного без внесения низкочастотных искажений. Именно такой способ применяется во всех устройствах фирмы ЛЭС, содержащих привязку.

«Чистый переход» в эфире — это одна из составляющих качества вещания. Использование коммутатора или комбинации коммутатор + аналоговый микшер для организации переходов в эфире позволяют легко реализовать полную полосу пропускания тракта, но требует очень внимательного отношения к перечисленным выше тонкостям. Использование многовходового цифрового микшера, уже содержащего все необходимые цепи привязки и синхронизации, зачастую гораздо удобнее всеобщей синхронизации, но при одинаковом качестве тракта и количестве источников, обходится существенно дороже.

Для тех, кто еще не окончательно испугался трудностей на пути к высокому качеству телевизионного вещания, приводим несколько полезных правил:

— проектируя эфирную аппаратную, выберите один из двух путей — либо цифровой микшер + коммутатор на входе (если входов микшера не хватает), либо коммутатор + схема синхронизации всех сигналов;

— при использовании цифрового микшера недопустимо коммутировать «рабочий» вход, выдающий сигнал на эфирный выход — подрыв будет неизбежен;

— при использовании прямых переходов коммутатором позаботьтесь об обязательной синхронности его входных сигналов и, желательно, равных уровнях черного. Привязка момента переключения к КГИ (вход SYNC IN на коммутаторе) делают переход еще чище;

— только привязка момента переключения коммутатора к КГИ (использование входа SYNC IN на коммутаторе), в случае несинхронности входных сигналов, не приводит к устранению подрыва;

— при синхронизации всех сигналов от общего источника опорного сигнала, следите за его корректным форматом и стабильностью. Ряд дешевых генераторов black burst PAL не поддерживают правильную и стабильную фазу SC/H, из-за чего некоторые Betacam’ы не «ведутся», выдавая сообщение «Non-std Ref.» (нестандартный опорный сигнал) или «No Sync. detected» (нет синхросигнала);

— в зависимости от вида схем привязки в устройствах, включенных после коммутатора, привязка уровня черного всех сигналов может понадобиться, а может и нет. Проверить это можно только опытным путем.

Внешний сигнал синхронизации

В современном мире электронная техника развивается семимильными шагами. Каждый день появляется что-то новое, и это не только небольшие улучшения уже существующих моделей, но и результаты применения инновационных технологий, позволяющих в разы улучшить характеристики.

Не отстает от электронной техники и приборостроительная отрасль – ведь чтобы разработать и выпустить на рынок новые устройства, их необходимо тщательно протестировать, как на этапе проектирования и разработки, так и на этапе производства. Появляются новая измерительная техника и новые методы измерения, а, следовательно – новые термины и понятия.

Для тех, кто часто сталкивается с непонятными сокращениями, аббревиатурами и терминами и хотел бы глубже понимать их значения, и предназначена эта рубрика.

Синхроимпульс, который является внешним по отношению к измерительному прибору (осциллографу, генератору, логическому анализатору и т.п.) и обычно синхронизируется с тестируемой системой.

Анимация ниже демонстрирует синхронизацию входного синусоидального сигнала с помощью сигнала синхронизации, подключенного ко входу внешней синхронизации EXT TRIG осциллографа АКТАКОМ.

Материалы по теме:

Расширение возможностей осциллографов АКТАКОМ серии ADS-6ххх с помощью дополнительных опций
Tektronix: analog+digital+RF = неожиданное решение. Один удивительный осциллограф
Специалисты FLUKE расскажут о своих осциллографах