Калибратор импульсного напряжения

 

КАЛИБРАТОР ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий задаювщй генератор , к одному из выходов которого подключен узел згщержки, и последовательно соединенные блок формирования импульсов и кабель, подсоединенный к клеммам для подключения нагрузки , отличающийся тем, что, с целью повЕДиения стабильности формы и амплитуды импульсов выходного напряжения, в него введены коммутатор, стробоскопический преобразователь , фильтр, фазочувствительный выпрямитель и усилитель некомпенсации, а также управляемый двухполюсник и генератор опорной частоты, причем два выхода узла задержки через коммутатор подклю .чены к синхронизирующему входу стробоскопического преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов. Входом подключенного к другому выходу задающего генератора, а выходас входом фильтра, выход которого подключен к одному из входом фазочувствительного выпрямителя, выход ко- g торого через Усилитель некомпенса (/) С ции подсоединен к управлякнцему входу управляемого двухполюсника, первый и второй выводы которого подсоединены соответственно к клемме.для.поД ключения нагрузки и к общей шине, при этом выход генератора опорной частоты подключен к управлякидему входу коммутатора и к другому входу фазочувствительного выпрямителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) G .05 F 1 44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3407315/24-07 (22) 12 ° 03.82 (46) 07 ° 08.83. Бюл. Р 29 (72) В.И. Губарь и Ю.С. Шумков (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 744511, кл. G 05 р 1/44, 1980.

2. Генератор испытательных импульсов Г5-39. Справочник по радиоизмерительным приборам. Под ред. В.C.Насонова. М., "Советское радио", 1979, т. 3, с. 307-310, рис. 4.37. (54) (57) КАЛИБРАТОР ИМПУЛЬСНОГО НА-.

ПРЯЖЕНИЯ, содержащий задающий генератор, к одному из выходов которого подключен узел задержки, и последовательно соединенные блок формирования импульсов и кабель, подсоединенный к клеммам для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности формы и амплитуды импульсов вы«g>SU< «A ходного напряжения, в него введены .: коммутатор, стробоскопический преобразователь, фильтр, фазочувствительный выпрямитель и усилитель некомпенсации, а также управляемый двухполюсник и генератор опорной частоты, причем два выхода узла задержки через коммутатор подключены к синхронизирующему входу стробоскопического преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов, входом подключенного к другому выходу задающего генератора, а выход - с входом фильтра, выход которого подключен к одному из входом фазочувствительного выпрямителя, выход ко- Я торого через Усилитель некомпенсации подсоединен к управляющему входу g+ управляемого двухполюсника, первый и второй выводы которого подсоеди- ( иены соответственно к клемме.для.подключения нагрузки и к общей шине, при этом выход генератора опорной частоты подключен к управляющему вхОду коммутатора и к другому входу фазочувствительного выпрямителя.

1034020

Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерительный генераторам, и может быть использовано при построении информационноизмерительных систем и систем автоматического контроля и управления.

Известен калибратор напряжения, содержащий последовательно соединенные задающий генератор> регулирующий элемент, аттенюатор, выходной кабель, переключатель и нагрузку, а 10 также резистор, первйй вывод которо-. го подключен к выходу регулирующего элемента, а второй — через дополнительный отрезок кабеля к имитато-. ру нагрузки и к первому входу диф- 15 ференциального компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - через усилитель с управляющим входом регулирующего элемента, и измеритель параметров нагрузки, входом подключенный к другому входу переключателя, а выходом — к управляющему входу имитатора .нагрузки Г1).

В указанном устройстве поддержи- 25 вается постоянным уровень-стабилизации выходного напряжения на нагрузке по действующему, среднему, либо амплитудному значениям, в зависимости от типа используемого дифференциального компаратора.

Однако известное устройство не обеспечивает поддержания постоянств а формы импул ь с н ого н апря же ни я на нагрузке при разбросе значений .ее сопротивления, что не позволяет 35 использовать его в качестве образцового средства измерений, например при определении переходных характеристик широкополосных устройств и приборов. 40

Наиболее близким к предлагаемому является калибратор импульсного напряжения, содержащий задающий генератор, к одному из выходов которого подключена схема задержки, последо- 45 нательно соединенные блок формирования выходных импульсов, выходной кабель и нагрузку fg,1.

Однако известное устройство не обеспечивает поддержания постоянства формы и амплитуды импульсов напряжения наносекундной длительности на нагрузке при разбросе значений ее сопротивления, Форма и амплитуда импульсного напряжения на подключенной с йомощью выходного кабеля нагрузке зависит от степени рас-. согласования ее сопротивления с вол-. новым сопротивлением кабеля. При согласованной нагрузке отражения сигнала от нее не происходит, вся мощ- 60 ность, поступающая в нагрузку полностью поглощается. При этом импульсы напряжения передаются по кабелю в нагрузку без искажений их фбрмы, :а амплитуда импульсов на нагрузке стабильна и равна заданной. Если сопротивление нагрузки отлично от волнового, то сигнал от нее отражается, возникает отраженная волна, которая накладывается на основной импульс. При эТом амплитуда импульса -на нагрузке изменяется и становится отличной от заданной, Отраженная волна возвращается назад к блоку формирования выходных импульсов и, если его выход не согласован по волновому сопротивлению с кабелем, отражаются повторно.

Цель изобретения — повышение стабильности формы и амплитуды импульсов выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в калибратор переменного напряжения, содержащий задающий генератор, к одному из выходов которого подключены узел задержки, и последовательно соединенные блок формирования импульсов и кабель, подсоединенный к клеммам для подключения нагрузки, введены коммутаТор, стробоскопический преобразователь, фильтр, фаэочувствительный выпрямитель и усилитель некомпенсации, а также управляемый двухполюсник и генератор опорной частоты, причем два выхода узла задержки через коммутатор подключены к синхронизирующему входу стробоскопи» ческого преобразователя, сигнальный .вход которого соединен с выхода блока формирования импульсов, входом подключенного к другому выходу задающего генератора, а выход — c входом фильтра, выход которого подключен к одному из входов фазочувствительного выпрямителя, выход которого через усилитель некомпенсации подсоединен к управляющему входу управляемого двухполюсника, первый и второй выводы которого подсоединены соответственно к клемме для подключения нагрузки и к общей шине, при этом выход генератора опорной частоты подключен к управляющему входу коммутатора и к.другому входу фазочувствительного выпрямителя.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Калибратор импульсного напряжения содержит задающий генератор 1,блок

2 формирования импульсов, кабель 3 нагрузку 4, узел 5 задержки, коммутатор б,.стробоскопический преобразователь 7, фильтр 8, фазочувствительный выпрямитель 9, усилитель 10 некомпенсации, управляемый двухполюсник (например, оптрон лампочка-фоторезистор) 11, и генератор 12 опорной; частоты.

Задающий генератор 1 первым выходом через последовательно соединенные блок формирования выходнйх им1О34О2О пульсов 2 и кабель 3 .подключен к нагрузке 4, а вторым выходом соеди- нен с входом узла 5 задержки, два выхода которой через коммутатор б подключены к синхронизирующему входу стробоскопического преобразователя 5

7, сигнальным входом соединенного с выходом блока формирования выходным импульсов 2, а выходом подключенного через последовательно соединенные фильтр 8, фазочувствительный выпрямитель 9 и усилитель некомпенсации

10 к управляющему входу управляемого двухполюсника 11; первйй и второй выводы которого подключены соответственно к нагрузке 4 и к общей шине, выход генератора опорной частоты 12 соединен с управляющим входом коммутатора 5 и с другим входом фаэочувствительного выпрямителя 9 °

Блок 2 формирования выходных импульсов представляет собой, например,20 схему усиления и ограничения импульсного сигнала по амплитуде и содержит элементы коррекции формы импульсов с целью получения минимальной величины длительностей фронтов и пара- 25 .зитных параметров формы вершины (выбросов, неравномерности).

Задающий генератор 1 задает временные параметры выходных импульсов калибратора (длительность импульсов, 30 частота следования). Блок 2 формирования формирует на нагрузке импульсы напряжения заданной формы (длительность фронтов, параметры вершины импульсов) и заданной амплитуды. 35

Формирование импульсов выходного напряжения осуществляется путем усиления и ограничения по амплитуде выходных импульсов задающего генератора 1 требуемой длительности и амплитуды. 4>

Узел 5 задержки может быть выполнен в виде отрезка коаксиального кабеля с отводами.

Устройство подключения управляемого двухполюсника 11 к нагрузке 4 представляет собой коаксиальную кон- 45 струкцию, согласованную с кабелем по волновому .сопротивлению, а сам управляемый двухполюсник 11 выполняется безреактивным..

Устройство работает следующим образом.

Импульс запуска с первого выхода задающего генератора 1 поступает на вход блока 2, с помощью которого . Формируется импульс напряжения прямо-55 угольной формы, поступающий по кабелю 3 на нагрузку 4. При отличии сопротивления нагрузки 4, являющегося активным, от волнового сопротивления кабеля 3 сигнал от нее стража- 60 ется. Отраженная от нагрузки волна возвращается назад к выходу блока. 2, и, если он не согласован с кабелем по волновому сопротивлению, то возникают многократные отражения на концах кабеля. Отраженные волны накладываются на основной-импульс.и при этом искажают его форму. Амплитуда импульса изменяется.

На.фиг. 2 показан импульс напряжения U>, сформированный в начале выходного кабеля 3 в месте подключения его к выходу блока 2 формирова-. ния импульсов, на фиг. 2г показан импульс напряжения U> сформированный в конце кабеля 3 на нагрузке 4. Сплошной линией показаны импульсы напря- . жения U и U искаженной Формы для случая, когда сопротивление нагрузки равно R< --- 1,5р, где р- волновое сопротивление выходного кабеля . 3, и при выходном сопротивлении блока формирования 2R „ - со. Пунктирной ливык нией показаны имйульсы напряжения U и U> при сопротивлении нагрузки, равном волновому R> = р (отражения сигнала от нагрузкй .отсутствуют) и имеющие не искаженную правильную прямоугольную форму.

Коммутатор 6 управляется напряжением генератора 12 опорной частоты, намного меньшей частоты следования выходных импульсов задающего генератора 1, и периодически подключает к синхрониэирующему входу стробоскопического преобразователя 7 либо первый, либо второй выводы узла 5 задержки.

При этом импульсы синхронизации,снимаемые со второго выхода задающего генератора 1, поступает на синхронизирующий вход стробоскопического преобразователя 7 поочередно с фиксированной-задержкой либо (Фиг. 2б) либо Т (фиг. 2в), На сигйальный вход преобразователя 7 подается импульсное напряжение П„ (фиг.2а), сформированное в начале выходного кабеля 3 . в месте его подключения, к выходу блока 2. Значения задержек ь.„ и Г выбираются таким образом, чтобы в смесителе стробоскопического преобразователя 7 происходило стробирование напряжения (фиг. 2а) в моменты времени соответственно до и после прихода первой отраженной or нагрузки 4 волны напряжения U . (до прихода первой отраженной волны амплитуды напряжения Uz равна амплитуде неискаженйого сигнала).На выходе стробоскопического преобраэо" вателя 7 в каждый полупериод коммутации формируется постоянное напряжение, пропорциональное мгновенным значениям напряжения U в моменты времени стробирования, На выходе .фильтра 8, убирающего постоянную составляющую выходного напряжения преобразователя 7, Формируется разностное переменное напряжениЕ дП. частоты коммутации с амплитудой., пропорциональной амплитуде nepsoR отраженной от нагрузки 4 волны напряжения

U 1. Это напряжение выпрямляется ота

1034020

Фиг Р

ВНИИПИ Заказ 5625/51 Тираж 874 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул.Проектная,4 с помощью фаэочувствительного выпрямителя 9, на другой вход которого подается выходное напряжение генератора 12 опорной частоты, и после усиления усилителем некомпенсации

10 поступает на управляющий вход управляемого двухполюсника 11. Двухполюсник 11 включен параллельно с входным сопротивлением нагрузки 4 и своим сопротивлением шунтирует его.

Выходное напряжение усилителя 10 из- !О меняет сопротивление двухполюсника 11 таким образом, что при этом уменьшается величина рассогласования нагрузки 4 с кабелем 3 по волно« вому сопротивлению и исключается от- )5 ражение сигнала от нее. Амплитуда отраженной от нагрузки 4 волны напряжения, а также разностное напряжение некомпенсации ац уменьшаются до весьма малой величины, определяемой статизмом сасТВМН регулирования. При этом исключаются искажения формы передаваемых в нагрузку импульсов напряже ния. Амплитуда из поддерживается постоянной и равной заданной Uy.

На фиг. 2а и г пунктирной линией показаны импульсные напряжения ц и U2, скорректированные по форме и заданной амплитуде Uz.

Таким образом, форма и амплитуда импульсов напряжения на нагрузке под» держиваются постоянными и не зависят от разброса значений активного сопротивления нагрузки.

Коррекция дестабилизирующего влия ния нагрузки происходит so время непрерывной работы устройства и не требует дополнительных затрат времени, а корректирующее воздействие формируется по величине отраженного от нагрузки сигнала.

Если входное сопротивление нагрузки меньше волнового, то последовательно-. с ним включается дополнительное сопротивление, такое чтобы суммарное õ сопротивление превышало волновое.