Устройство для измерения мгновенных напряжений сигналов сложной формы

 

Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения амплитуды напряжения сигналов сложной формы: прямоугольной, треугольнбй , пилообразной и квазисинусоидальной, а также для измерения коэффициента нелинейности сигналов треугольной и пилообразной формы. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет исключения влияния неравномерностей амплитудно-частотной характеристики блоков, используемых в составе устройства. Устройство содержит умножитель 1 частоты, генераторы прямоугольных 2 и синусоидальных 6 сигналов, блок 5 компенсации, электронный осциллограф 3, согласующий усилитель 4, диодный компенсирующий вольтметр 8, причем блок 5 компенсации содержит четыре резистора 12-15 и два встречно включенных диода 10 и 11. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Й 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708454/21 (22) 21.06.89 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (72) И.А.Тешев (53) 621.317.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР й. 1372240, кл. G Oi К 19/00, 1986.

Ноткин Л.Р. Функциональные генераторы и их применение, — М.: Радио и связь, 1983, с. 129, рис.5,4. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МГНОВЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ СИГНАJ1Oa СЛОЖНОЙ ФОРМЫ (57) Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения амплитуды напряжения сигналов сложной формы: прямоугольной, треуголь„„ЯЦ„„1б898б1 А1 ной, пилообразной и квазисинусоидальной, а также для измерения коэффициента нелинейности сигналов треугольной и пилообразной формы, Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет исключения влияния неравномерностей амплитудно-частотной характеристики блоков, используемых в составе устройства. Устройство содержит умножитель 1 частоты, генераторы прямоугольных 2 и синусоидальных б сигналов, блок 5 компенсации, электронный осциллограф 3, согласующий усилитель 4, диодный компенсирующий вольтметр 8, причем. блок 5 компенсации содержит четыре резистора 12 — 15 и два встречно. включенных диода 10 и 11. 1 ил.

1689861

Изобретение относится к области радиоизмерения и может быть использовано для измерения амплитуды напряжения сигналов сложной формы, прямоугольной, треугольной, пилообразной и квазисинусоидальной, а также для измерения коэффициента нелинейности сигналов треугольной и пилообразной формы.

Цель изобретения — повышение точности измерения амплитуды сигналов за счет исключения влияния неравномерностей амплитудно-частотной характеристики используемых в составе устройства блоков усиления и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения коэффициента нелинейности сигналов.

На чертеже представлена функь иональная схема устройства, Устройство содержит умножитель 1 частоты, выход которого через блок генератора 2 прямоугольных импульсов соединен с

Z-входом осциллографа 3, Y-вход которого соединен с выходом согласующего усилителя 4, а вход синхронизации подключен соответственно к входу умножителя 1 частоты, к первому входу блока 5 компенсации, к входу генератора 6 синусоидальных сигналов и к клемме 7, являющейся вхоцом устройства, выход генератора 6 синусоидальных сигналов подключен к входу диодного компенсирующего вольтметра 8 и к второму входу блока 5 компенсации, первый выход которого соединен с общей шиной 9 устройства, а второй выход подключен к входу согласующего усилителя 4, причем блок 5 компенсации содержит два встречно-параллельных диода 10 и 11, включенных между егo выходами; и четырех резисторов, причем первые выводы первого 12 и второго 13 резисторов подключены соответственно к первому входу блока 5 компенсации, а их вторые выводы подключены соответственно к первому и второму выходам блока, первые выводы третьего 14 и четвертого 15 резисторов подключены к второму входу блока 5 компенсации, а их вторые выводы соединены соответственно с первым и вторым Bblxoдами блока 5 компенсации.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый сигнал (например, прямоугольной формы типа "меандр") Uq подается на первый вход блока 5 компенсации, резисторы 13 и 15 которого равны 50 Ом, а реЗисторы 12 и 14 должны быть выбраны равными с высокой степенью точности. На второй ьход блока 5 компенсации подается образцовый пере ленный сигнал U„, с выхода генератора синусоидальных сигналов 6, амплитуда которого точно контролируется диодным компенсирующим вольтметром 8.

Для компенсации U,,образцовым U необходимо обеспечить их противофазность.

5 Это достигается при равенстве их чагтот.

Указанное равенство часгот. а затем их противофазность обеспечиваются регулировкой часготы генератора 6 синусоидальных сигHBlloB до момента синхронизации, который

10 определяется по неподвижности сигналов на экране осциллографа 3. Сигнал, поступающий с второго выхода блока 5 компенсации, представляет собой части суммарного напряжения, которые поочередно шунтиру15 ется s каждый полупериод сигнала встречно-параллель,о включен -.ыми диодами 10 и 11, Таки,л обоазом, на экране осциллографа 3 создается "электронная лупа", позволяющая набл,одать только верши20 ны сигналов (+ Л0). Измерение амплитуды

U осуществляют изменением UÄ o тех пор, пока вершинLI синусоидального сигнала не окажутся на одной горизонтальной линии экрана осциллографа 3, при этом амгглитудные

25 значения напряжений сигналов Цл =- 0 . Поскольку диодный компенсирующий вольтметр 8 измеряет не амплитудное, а среднеквадратичное Р!«..)значение синусоидального сигнала, Осуществляется пере30 счет по формуле V ==-v, /Т

Измерение напряжения сигнала треугольной формы Ц,,осуществляется следующим образом, Из входно-о сигнала

35 умножителем 1 частоты выделяется напряжение десятой гармоники. Генератор 2 прямоугольных импульсов формирует на

ВЫХОДЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ ОДНОПОЛЯРНLIÅ йМпульсы, обеспечива ощ е модуляцию элект40 роннолучевой трубки Осциллографа 3 по я кости, При этом на Одном и= риоде изоб;:ажения сигнала на экране Осциллографа

3 наблюдается десять меток времени, С помощью органов задержки генератора 2 импульсов одну из яркостных меток

45 совмещают с вершиной суммарного сигнала в точке z /2, устанавливают противофазность треугольного Yi синусоидального сигналов. Регулировкой часготы генератора 6 синусоидальных сигналов изменяют фазу

50 его выходного сигнала до насту:-ления минимума мгновенного значения с ммарного сигнала на втором выходе блока компенсации 5 в точке Л/2 Оси абсцисс, После это;О

РегУлиРОвкой напРЯжениЯ (eclåÐàòoÐ=, 6 си55 нусоидальных сигналoFs совмещают мгновенное значение суммарного с;"гнала в

Гочка 7т /2 с Осью эосцисс (нул -Bciß

1689861 жения сигнала треугольной формы 0,»будет равна амплитуде напряжения синусоидальных сигналов, которые измеряются диодным компенсационным вольтметром 8.

Измерение мгновенных значений напряжений О л производится в яркостных метках путем их сравнения с известными мгновенными значениями противофазных синусоидальных сигналов. Равенство указанных мгновенных напряжений контролируют по совмещению соответствующей метки с осью абсцисс (линия нуля осциллографа 3).

Измерение коэффициента нелинейности производится следующим образом.

Пусть на вход подается напряжение сигнала, имеющего треугольную форму, На линейно падающем участке (от л /2 до 3/2л ) треугольного сигнала размещают четыре.яркостных метки, одна из которых совпадает с вершиной сигнала. Уменьшением U укаэанные метки совмещают с линией нуля экрана осциллографа 3, Совмещение меток при идеальном треугольном сигнале амплитудой U = 1 будет происходить при U, равным 0.742 и 0,647.

При нелинейности падающего участка треугольного сигнала совмещение каждой из четырех яркостных меток с линией нуля на экране осциллографа 3 будет происходить при напряжениях U, отличных от 0,742 и

0,647. Различие между идеальным и реальным значением U отнесенное к амплитудному значению напряжения треугольного сигнала, будет равно коэффициенту нелинейности линейно падающего участка этого сигнала. Аналогично определяется нелинейность возрастающего участка треугольного сигнала.

Аналогичным образом измеряются характеристики и сигнала пилообразной формы 0.», Перед измерением изложенным выше способом фазируют суммарный сигнал и яркостные метки, т.е. органами регулировки задержки генератора импульсов 2 одну из яркостных меток совмещают с вершиной суммарного сигнала в точке л оси абсцисс. Устанавливают сдвиг фаз пилообразного сигнала и синусоидального сигнала равным л/2, Для этого перестраивают частоту генератора 6 синусоидального сигнала и изменяют фазу его выходного сигнала до наступления минимума мгновенного значения суммарного сигнала в точке л оси абсцисс.

Регулировкой напряжения генератора 6 синусоидальных сигналов совмещают мгновенное значение суммарного сигнала в точке л с осью абсцисс (линия основания

55 пилообразного сигнала). В этом случае амплитуда Uwнапряжения пилообразного сигнала будет равна амплитуде U . напряжения синусоидального сигнала. Регулируя частоту генератора синусоидальных сигналов 6, изменяют фазу до установки синфазности с суммарным сигналом. Момент наступления синфазности определяется по минимуму мгновенного напряжения суммарного сигнала в точке л оси абсцисс. Измерение мгновенных значений напряжения пилообразного сигнала производят пу1ем сравнения их с известными мгновенными значениями противофазного синусоидального сигнала. Равенство указанных мгновенных напряжений контролируют по совмещению соответствующей метки с осью абсцисс (линия основания пилообразного сигнала). Измерение коэффициента нелинейности пилообразного сигнала выполняется аналогично вышеизложенному. При этом на нелинейно возрастающем участке (от 0 до л ) размещают пять яркостных меток, одна из которых совпадает с вершиной сигнала. Совмещение меток e точках л /5; 2/Зл; 3/5л .; 4/5л оси абсцисс при идеальном пилообразном сигнале с амплитудой U»= 1 будет происходить при U, равном соответственна 0,340, 0,421; 0,631, 1,361. Разность между идеальным и измеренным значением U отнесенная к амплитудному значению напряжения пилообразного сигнала, будет равна нелинейности нарастающего участка измеряемого сигнала.

Формула изобретения

Устройство для измерения мгновенных напряжений сигналов сложной формы. содержащее согласующий усилитель, выход которого соединен с У-входом электронного осциллографа, блок компенсации, первый вход которого является входом устройства, первый выход которого соединен с общей шиной устройства, а второй выход подключен к входу согласующего усилителя, при этом блок компенсации содержит два блока и четыре резистора, причем диоды включены встречно параллельно между выходами блока, первые выводы первого и второго резисторов подключены к первому входу блока, а их вторые выводы подключены соответственно к первому и второму выходам блока, первые выходы третьего и четвертого резисторов подключены к второму входу блока, а их вторые выводы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, до1689861

Составитель А.Комиссаров

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M.Màêñèìèøèíeö

Редактор Е.Папп

Заказ 3810 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород. ул.Гагарина, 101 полнительно введены генератор синусоидальных сигналов, диодный компенсационный вольтметр, умножитель частоты и генератор прямоугольных импульсов, причем выход генератора синусоидальных сигналов соединен с входом диодного компенсационного вольтметра и вторым входом блока компенсации, вход подключен к входу устройства и соединен с входом умножителя частоты и входом синхронизации электронного осциллографа, выход ум5 ножителя частоты через генератор прямоугольных импульсов подключен к Zвходу электронного осциллографа,