Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее последовательно соединенные дифференцирующий каскад, пиковый детектор максимума, аналоговьй вычитающий блок, ключ-модулято{) и индикатор , блок преобразования скорости нарастания в скважность, вход которого соединен с входом устройства, а выход - с управляющим входом ключа-модулятора , отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и сокращения времени измерения ., введены пиковый детектор миниCwwx/i . о1 ГЛ tVnum. мума и коммутатор, первьй информаци,онный вход которого соединен с выходом дифференцирующего каскада и входом пикового детектора максимума, второй информационный вход подключен к + зажима источника питания, управляющий вход соединен с входом синхронизации устройства, а выход с входом пикового детектора минимума , выход которого соединен с вторым , входом аналогового вычитающего блока. 2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что пиковый детектор минимума содержит последовательно включенные в кольцо операциоиньш усилитель , неинвертирующий вход которого I образует вход пикового детектора, (Л . диод и включенньй по схеме повторителя напряжения, второй операционный усилитель, выход которого является выходом пикового детектора и соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, последовательно включенные между - зажима источника питания и общей шиной, кнопел ку сброса и запоминающий конденсатор, 00 со общая точка соединения которых подключена к неинвертирующему входу второго операционного усилителя и аноду диода.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

gag С 01 R 27/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3564046/18-21 (22) 11.03.83 (46) 30.07.84 Бюл. № 28 (72) В.А.Бондарь и А.В.Топор (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.317.757(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 521530, кл. С 01 R 29/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 789912, кл. G 01 R 29/02, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР № 842634, кл. G О1 R 27/28, 1981 (прототип) ° (54) (57) 1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

НЕЛИНЕЙНОСТИ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее последовательно соединенные дифференцирующий каскад, пиковый детектор максимума, аналоговый вычитающий блок, ключ-модулятор и индикатор, блок преобразования скорости нарастания в скважность, вход которого соединен с входом устройства, а выход — с управляющим входом ключа-модулятора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и сокращения времени измерения, введены пиковый детектор миниUNXP,.SU, 1105830 А мума и коммутатор, первый информацн; онный вход которого соединен с выходом дифференцирующего каскада и входом пикового детектора максимума, второй информационный вход подключен к "+" зажима источника питания, уп" равляющий вход соединен с входом синхронизации устройства, а выход— с входом пикового детектора минимума, выход которого соединен с вторым, входом аналогового вычитающего блока.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что пиковый детектор минимума содержит последовательно включенные в кольцо операционный усилитель, неинвертирующий вход которого @

Ф образует вход пикового детектора, диод и включенный по схеме повторителя напряжения, второй операционный усилитель, выход которого является выходом пикового детектора и соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, последовательно включенные между """ зажима источника питания и общей шиной, кнопку сброса и запоминающий конденсатор, общая точка соединения которых подключена к неинвертирующему входу второго операционного усилителя и аноду диода.

1105

4

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для контроля нелинейности импульсов развертки в телевидении, а также пилообразного напряжения, 5 применяемого в других областях радиоэлектроники, Известно устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее источники эта- 1б лонного и регулируемого напряжений, два блока сравнения, формирующий триггер и измеритель временных интервалов(1 7.

Недостатком его является отсутствие автоматизации измерений, необходимость ручных вычислений, а сле довательно, большое время измерения.

Известно также устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее дифференцирующий каскад, амплитудный цетектор, блок выделения вершины импульса, ждущий мультивибратор, счетчик импульсов, генератор ступенчатого напряжения, компаратор, элемент запрета и блок индикации(2 j.

Однако время измерения зависит от требуемой точности и составля30 ет 100-1000 периодов измеряемого напряжения. Кроме того, измеритель имеет повышенную сложность высокую стоимость, низкую помехоустойчивость, им нельзя измерять как нарастающее, так и падающее напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее дифференцирующий каскад, выход которого подключен к входам двух стробирующих каскадов, управляющие входы которых соединены с входом синхронизации устройства, а выходы соединены с входами пиковых детекторов максимума, выходы которых под" ключены к двум входам аналогового вычитающего блока, а также канала преобразования скорости нарастания входного напряжения в скважность, вход которого соединен с входом устройства, а выход — с управляющим входом ключа-модулятора, включенного между выходом аналогового вычитающе-

ro блока и индикатором, стробирую1 щий каскад выполнен в виде последовательно соединенных блока регули830 2 руемой временной задержки, формирователя строб-импульса и ключа 3 2.

Недостатками такого измерителя являются его сложность и большое время измерения при определении знакопеременной нелинейности, так как в этом случае необходимо производить несколько замеров коэффициента нелинейности при различных положениях импульсов стробирования.

Цель изобретения — упрощение устройства и сокращение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее последовательно соединенные дифференцирующий каскад, пиковый детектор максимума, аналоговый вычитающий блок, ключ-модулятор и ин" дикатор, блок преобразования скорости нарастания в скважность, вход которого соединен с входом устройства, а выход — с управляющим входом ключа-модулятора, введены пиковый детектор минимума и коммутатор, первый информационный вход которого соединен с выходом дифференцирующего каскада и входом HH!coBOI детектора максимума, второй информационный вход подключен к "+" зажима источ" ника питания, управляющий вход соединен с входом синхронизации устройства, а выход — с входом пикового детектора минимуМа, выход которого соединен с вторым входом аналогового вычитающего блока.

Пиковый детектор минимума содержит последовательно включенные,в кольцо операционный усилитель, неинвертирующий вход которого образует вход пикового детектора, диод и включенный по схеме повторителя напряжения второй операционный усилитель, выход которого является выходом пикового детектора и соединен с инвертирующим входом первого операционного усилите" ля, последовательно включенные между "+" зажима источника питания и общей шиной, кнопку сброса и запоминающий конденсатор, общая точка соединения которых подключена к неинвертирующему входу второго операционного усилителя и аноду диода.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 — принципиальная схема пикового детектора минимума.

1105 з

Устройство для измерения нели нейности пилообразного напряжения (фиг.1) содержит последовательно включенные дифференцирующий каскад 1, пиковый детектор 2 максимума, зало5 минающий максимальную амплитуду продифференцированного входного импуль" са, аналоговый вычитающий блок 3, ключ-модулятор 4, и индикатор 5, блок б преобразования скорости нарастания в скважность, вход которого соединен с входом устройства, а выход — с управляющим входом ключамодулятора 4. Кроме .того, в состав устройства введены пиковый детек„15 тор 7 минимума и коммутатор 8, первый информационный вход которого соединен с выходом дифференцирующего каскада 1 и входом пикового детектора 2 максимума, второй информационный

11 1l

20 вход подключен к + зажима источника питания, управляющий вход соединен с входом синхронизации устройства, а выход подключен к входу пикового детектора 7 минимума, выход которо25

ro соединен с вторым входом аналогового вычитающего блока 3.

Пиковый детектор 7 минимума (фиг.2) состоит из последовательно включенных в кольцо операционного усилителя 9, неинвертирующий вход которого образует вход пикового детектора, диода 10 и включенного по схеме повторителя напряжения второго операционного усилителя 11, выход которого является выходом пикового детектора и соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 9, последвательно включенных между

"+" зажима источника питания и общей шиной кнопки 12 сброса и запоминаю- 40 щего конденсатора 13, общая точка соединения которых подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 11 и аноду диода 10.

Устройство работает следующим об- 5 разом.

В исходном состоянии выходное напряжение пикового детектора 2 максимума равно нулю, а пикового детектора 7 минимума — U (что достигается кратковременным нажатием кнопки 12 сброса, вследствие чего запоминающий конденсатор 13 заряжается до напряжения+Ни„,. ).

В режиме измерения на вход устройства подается пилообразное напряжение, а на вход синхронизации— синхроимпульсы, частота повторения ко830 а торых определяет частоту исследуемого пилообразного напряжения, а длительность — величину обратного хода входных импульсов. Коэффициент нелинейности определяется согласно общепринятой формуле: .„-Ч

П1сХ mi П (1) ср где Ч „, Ч„„;„- максимальная и мини мальная скорости нарастания входного напряжения, Чср

tnp

1.1„„ — амплитуда пилообразного напряжения;

t11р- длительность прямого хода.

Контролируемое напряжение дифференцируется в каскаде 1 и преобразуется в прямоугольные импульсы, наклон вершины которых соответствует изменению скорости нарастания этого на,пряжения. Далее происходит раздельное запоминание максИмального и минимального значения выходного напряжения дифференцирующего каскада 1.

Пиковый детектор 2 максимума запоминает максимальное значение напряжения, пропорциональное максимальной скорости нарастания вхо. вЂ,ного пилообразного напряжения Ч

TAOХ независимо от того, в начале, конце или середине прямого хода скорость нарастания достигает своего максимального значения. Пиковый детектор 7 минимума аналогично запоминает минимальное значение входного напряжения, пропорциональное Ч

П6 ii

Коммутатор 8 предотвращает разряд запоминающего конденсатора 13 в момент обратного хода, подключая на это время к входу пикового детектора 7 напряжения + Un, заведом больlee выходного напряжения каскада 1.

Напряжения, снимаемые с выходов детекторов 2 и 7, вычитаются в аналоговом вычитающем блоке 3. На его выходе, таким образом, формируется напряжение, пропорциональное максимальному изменению скорости нарастания входного напряжения (числитель выражения (1)). Это напряжение коммутируется ключом-модулятором 4 и преобразуется в напряжение, среднее значение которого (обратно пропор1105830

gggggg Заказ 5595/35 . Тираж 711 Подписное

Неонюал ППП Патент, г.унгород, .Ул.Проектная, и циональное скважности управляющих ключом 4 импульсов) фиксируется индикатором 5.

Блок 6 преобразования скоростьскважность формирует импульсы, управ- ляющие ключом-модулятором 4, скважность которых пропорциональна средней скорости нарастания входного сигнала ЧсР

Таким образом, среднее значение . 0 напряжения, фиксируемое индикатором 5, пропорционально коэффициенту нелинейности входного пилообразного напряжения.

Пиковый детектор минимума работа- 1 ет следующим образом.

В исходном состоянии запоминающий . конденсатор 13 заряжен до напряжения +()„ . Это напряжение повторяется усйлителем 11 и прикладывается ур к инвертирующему входу операционного усилителя 9, на неинвертирующий вход его поступает исследуемое напряжение. Если напряжение на неинвертирующем входе меньше, чем на ин- zS вертирующем, то операционный усили" тель 9 находится в отрицательном насыщении и происходит разряд запоминающего конденсатора 13. Как только выходное напряжение пикового детектора станет меньше входного, операционный усилитель 9 переходит в положительное насыщение;диод 10,запирается и запоминающий конденсатор

13 хранит минимальное значение входного сигналаа Таким образом, выход35 ное напряжение пикового детектора минимума 7 соответствует минимальному значению сигнала независимо от того, в какОй момент прямого хода

40 скорость нарастания пилообразного напряжения минимальна.

Предлагаемое устройство для измерения нелинейности отличается от прототипа меньшей сложностью, отсутствуют блоки регулируемой временной задержки, схемы формирования стробимпульсов и ключи. Пиковый детектор максимума заменен пиковым детектором минимума, аналогичным по сложности.

Вместе с тем, значительно сократилось время измерения коэффициента нелинейности при исследовании пилообразных напряжений с немонотонной знакопеременной нелинейностью, так как за одно измерение стало возможным автоматическое выявление максимальной разности скорости нарастания пилообразного напряжения. В прототипе выявление максимальной нелинейности требует зачастую проведения ряда измерений при различных положениях строб-импульсов с последующим выявлением максимального коэффициента нелинейности (в ряде случаев требуется проведение 10-20 промежуточных измерений), что увеличивает время измерения в 10-20 раз.

Существующие генераторы пилообразного напряжения, применяемые в телеметрии, развертывающих системах передающих камер и других областях, в большинстве случаев обладают немонотонной знакопеременной нелинейностью, возникающей вследствие введения в схемы различных корректирующих воздействий и устройств, что делает актуальной задачу наиболее быстрого выявления максимального коэффициента нелинейности, например, при отбраковке подобных генераторов при серийном их выпуске. Ряд генераторов формирует на выходе парафазные напряжения (линейно растущие и линейно падающие), нелинейность которых устройство может измерять без каких"либо дополнительных переключений.