Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащее последовательно включенные дифференцирующий каскад, амплитудный детектор, генератор ступенчатого напряжения, компаратор, элемент запрета, счетчик и индикатор, детектор знака, включенный между упраЬляющим входом индикаторами выходом блока выделения вершины имг ульса,, соответствующие входы которогосоединены с выходом дифференцирующего каскада и выходом амплитудного детектора , блок сброса, выходом соединенный с управляющими входами генератора ступенчатого напряжения и , счетчика, и ждущий мультивибратор, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости измерений , оно снабжено генератором импульсов и вторым амплитудным детектором , вход которого подключен к выходу блока выделения вершины импульса , а выход - к второму входу компаi ратора, выход генератора импульсов соединен с тактирующим входом генеСЛ ратора ступенчатого напряжения и вторым входом элемента запрета, выход ждущего мультивибратора соединен с третьим входом блока выделения вершины импульса. N3 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(д) 6-01 R 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП ИЙ (21) 3364755/18-21 (22) 11. 12. 81 (46) 15. 07. 83. Бюл. и 26 (72) В.А. Бондарь, А. В .. Топор и И. С. Васильев (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники . (53) 621.317.351(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 742830, кл. G 01 R 29/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР .И 789912, кл. G 01 R 19/02, 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

НЕЛИНЕЙНОСТИ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕ,НИЯ, содержащее последовательно вклю ченные дифференцирующий каскад, амп литудный детектор, генератор ступенчатого напряжения, компаратор, элемент запрета, счетчик и индикатор, детектор знака, включенный между уп„,Я0„„029105 Д равляющим входом индикатора и выходом блока выделения вершины импульса,, соответствующие входы которого соединены с выходом дифференцирующего каскада и выходом амплитудного детектора, блок сброса, выходом соединенный с управляющими. входами генератора ступенчатого напряжения и, счетчика, и ждущий мультивибратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости измерений, оно снабжено генератором импульсов и вторым амплитудным детектором, "вход которого подключен к вы- . ходу блока выделения вершины импульса, а выход - к второму входу компаратора, выход генератора импульсов соединен с тактирующим входом генератора ступенчатого напряжения и вторым входом элемента запрета, выход ждущего мультивибратора соединен с третьим входом блока выделения вершины импульса.

1 1029

Изобретение относится к технике измерения параметров импульсных сиг" налов и может быть использовано для автоматизации контроля коэффициента нелинейности пилообразного, напряжения (ПН) в телевизис нных генераторах раз-:. вертки, в генераторах развертки низких и инфранизких частот и в других областях радиоэлектроники и радиоизмерительной техники. 10

Известно устройство для измерения, коэффициента нелинейности (КН) пилообразного напряжения, содержащее два дифференцирующих каскада, .два амплитудных детектора, схемы стробирования, вычитающий элемент, ключ-модулятор, блок преобразования скорость-скважность и индикатор. Коэффициент нелинейности (ПН) в устройст ве определяется по величине спада. . Zp или подьема вершины продифференциро- . ванного импульса. Начальное и конечное напряжение с выхода дифференцирующего каскада выделяется с помощью схем стробирования 1 ).

Недостатком этого устройства является большое время измерения при определении знакопеременной нелиней,ности, обусловленное необходимостью 1 измерений kH при различных положениях импульсов стробирования..Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения нелинейности IlH, содержащее дифференцирующий каскад, соединенный с входом ,устройства, амплитудный детектор и блок выделения вершины импульса, подключенные к выходу дифференцирующего каскада, ждущий мультивибратор, соединенный с входом синхронизации устройства, счетчик импульсов и соединенный с ним последовательно блок индикации,,генератор ступенчатого напряжения, соединенный с выходом амплитудного детектора. и входом синхро-;45 низации, компаратор, подключенный к выходам генератора ступенчатого напряжения и блока выделения вершин им. пульса, элемент запрета, соединенный с выходами ждущего мультивибратора и компаратора, детектор знака изме" ряемой величины, соединенный с выходом блока выделения вершины импуль-: са и входом блока индикации (2).

Недостатком этого устройства явля-55 ется невозможность определения нелинейности одиночных импульсов и низкая скорость измерения. Так, при из105 2 мерении коэффициента нелинейности в диапазоне от 1 до 103 с погрешностью

104 время измерений составляет около ста периодов исследуемого ПН.

Цель изобретения - повышение: ско-. рости измерений коэффициента нелинейности пилообразного напряжения.

Цель достигается, тем что в устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее последовательно включенные дифференцирующий каскад, амплитудный детектор, генератор ступенчатого напряже.ния, компаратор, элемент запрета, счетчик и индикатор, детектор знака, включенный между управляющим входом индикатора и выходом блока выделения вершины импульса, соответствующие входы которого соединены с выходом дифференцирующего каскада и выходом амплитудного детектора, блок сброса, выходом соединенный с управляющими входами генератора ступенчатого напряжения и счетчика, и ждущий мультивибратор, введены генератор импульсов и второй амплитудный детектор, вход которого подключен к выходу блока выделения вершины импульса, а выход — к второму входу компаратора, выход генератора импульсов, соединен с тактирующим входом генератора ступенчатого напряжения и вторым входом элемента запрета, выход ждущего мультивибратора соединен с третьим входом блока выделения вершины импульса.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит дифференцирующий каскад 1, вход которого является сигнальным входом устройства, блок 2 выделения вершины импульса, первый амплитудный детектор 3, генератор ступенчатого напряжения 4, ждущий мультивибратор 5, вход которо"

ro является входом синхронизации

v .. „„устройства, детектор знака 6, синх„ второй амплитудный детектор 7, компаратор 8, элемент запрета 9, счетчик 10 и индикатор 11, генератор импульсов 12, блок сброса 13.

На фиг. 2 показаны временные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства: 14 - входное пилообразное напряжение; 15 входные импульсы синхронизации; 16 ". выходное напряжение дифференцирурщего каска"

3 1029 да 1; 17 -, выходное напряжение ждущего мультивибратора 5; 18 - выходное напряжение блока 2 выделения вер шины импульса; 19 †. выходное напряжение блока,сброса; 20 - выходное напряжение амплитудного детектора 7 и генератора ступенчатого напряжения 4; 21 - выходное напряжение компаратора 8; 22 - напряжение на выхо-. де элемента запрета,, о

Устройство работает следующим об-

:разом.

В режиме измерейия на вход диф. Ференцирующего каскада поступает контролируемое пилообразное напряжение 14. Одновременно на вход ждущего мультивибратора 5 поступают импульсы синхронизации 15, определяющие частоту повторения исследуемых импульсов.

На выходе дифференцирующего каскада

1 формируются импульсы прямоугольной формы 16, амплитуда которых пропор циональна максимальной скорости нарастания входного напряжени, а спад вершины соответствует изменению этой скорости, т.е. характеризует нели, нейность пилообразного напряжения.

Эти импульсы поступают на вход блока 2 выделения вершины импульса.

На другие его входы поступают прямоугольные импульсы 17 с выхода ждущего мультивибратора 5 и постоянное напряжение с выхода амплитудного детек" тора 3, который запоминает амплитуду входного напряжения 16, пропорциональную максимальной скорости нарастания исследуемого. напряжения 14.

Блок 2 выделения вершины представляет собой суммирующий усилитель. Он выполняет следующую операцию суммирования:

vg "(ч х ч 6 ч11) 1 где k - коэффициент усиления суммирующего усилителя 2.

На выходе блока 2 формируется на- 4 пряжение 18, амплитуда которого пропорциональна величине .спада вершины продифференцированного импульса на участке прямого хода, определяемого длительностью импульсов 17, Формиру- 50 емых ждущим мультивибратором 5. Иаксимальное. значение напряжения 18 фик. сируется амплитудным детектором 7.

На его выходе Формируется постоянное ..напряжение ч:., величина которого ss пропорциональна величине изменения скорости нарастания входного напряжения 14, 105 4

Генератор ступенчатого напряжения

4 работает совместно с двоичным счетчиком 10. В качестве напряжения, питающего резистивную матрицу генератора, используется напряжение с выхода амплитудного детектора 3, пропорциональное максимальной скорости нарастания пилообразного напряжения, т,е. равное амплитуде продифференцированного импульса 16. Счетчик 10 управляется импульсами, формируемыми генератором импульса 12. В результате на выходе генератора ступенчатого напряжения 4 формируется ступенчатое напряжение, величина отдельной ступени которой пропорциональна значению максимальной скорости измеряемого напряжения. Причем, каждая ступень формируется синхронно с импульсами, поступающими с генератора импульсов 12.

Цикл измерения нелинейности пилообразного напряжения начинается после прихода короткого импульса, формируемого блоком сброса 13, устанавливающего все разряды счетчика 10 и двоичного счетчика генератора ступенчатого напряжения 4 в нулевое состояние ° Постоянное напряжение, пропорциональное изменению скорости нарастания пилообразного напряжения, снимаемое с выхода амплитудного детектора 7, подается на один из входов компаратора 8. На другой его вход поступает ступенчатое напряжение с генератора ступенчатого йапряжения 4. В момент равенства напряжений на входах компаратора 8 (диаграмма 20), на его выходе формируется перепад напряжения 21, запрещающий прохождение импульсов через элемент запрета 9. Счетчик 10 фиксирует количество импульсов, прошедших через элемент запрета 9 с момента окончания импульса сброса 19 и до момента формирования перепада напряжения 21 компаратором 8. Если количество ступе" ней в генераторе ступенчатого напряжения 4 принять равным N, то величину одной ступени можно найти как ч„, „/N.

Количество импульсов п, зафиксированное счетчиком 10, можно определить из условия:

kvä = nv „IN (1)

Учитывая, что коэффициент нелинейности (определяется иэ выражения

1 — hv.lчп,„, выражение (1) может быть преобразовано к виду:

1029105

n kNf.

Количество импульсов и, фиксируемое счетчиком 10, пропорционально коэффициенту нелинейности. Выбрав произведение kN равным 100 или 1000) мож- но получить отсчет величины нелинейности соответственно в единицах или десятых долях процента. Состояние счетчика 10 отображается на индикаторе .11, Сигнал с выхода блока 2 выделения вершины импульса поступает на детектор знака, где он дифференцируется и усиливается. В результате на

его выходе получается отрицательный импульс при положительном коэффици енте нелинейности. т.е. когда скорость нарастания пилообразного напряжения в начале прямого хода больше, чем в койце,,и положительный, ког да коэффициент нелинейности отрицательный. Импульс с выхода детектора знака 6 поступает далее на соответствующий вход индикатора 11 (например, светодиод).

Быстродействие устройства определяется заданной погрешностью измерения и частотой F генератора импульсов l2. Время измерения коэффициента нелинейности можно определить из выражения зо

Т,,зм - n/ -Тп где Т - перйод повторения исследуемого пилообразного напряжения, причем Т „ )) 1/F, Так, при измерении коэффициента нелинейности пилообразного напряжения частотой 50 Гц, при частоте генератора импульсов 12 F>= 1 мГц, имеем

n/F = 10 .l ((2 - 10 2 пТ что в

100 раз меньше, чем в прототипе. Высокая скорость измерения, получение отсчета измеряемой величины в цифровом виде позволяют полностью автоматизировать процесс измерения и применить предлагаемое устройство для автоматического контроля нелинейности серийно выпускаемых генераторов развертки для телевизионных и других устройств. Особенно эффективно применение данного устройства при измерении нелинейности пилообразных напряжений низких и инфранизких частот.

Возможность исследования одиночных пилообразных импульсов расширяет возможности применения устройства в других областях радиоэлектроники.

Высокая скорость .преобразованйя нелинейности пилообразного напряжения в цифровой код позволяет использовать структуру предлагаемого измерителя в замкнутых системах генерирования пилообразных напряжений в качестве элемента обратной связи, а также в автоматизированных информационно-измерительных комплексах.

1029105

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4970/43.

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Муранов

Редактор Л. Авраменко Техред В.Далекорей, КоРРектор В. сутяга