Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G01R29/02 

3w. / Изобретение относится к технике измерения параметров импульсных сигналов и может быть использовано для автоматизации контроля коэффициента нелинейности пилообразного. напряжения (ПН) в телевизионных генераторах раз вертки, в генераторах развертки низких и инфранизких частот и в других областях радиоэлектроники и радиоизмерительной техники. Известно устройство для измерения коэффициента нелинейности (КН) пилообразного напряжения, содержащее двг 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; или подъема вершины продифференцированного импульса. Начальное и конечное напряжение с выхода дифференцирующего каскада выделяется с помощью схем стробирования fl . Недостатком этого устройства является большое время измерения при определении знакопеременной нелиней,ности, обусловленное необходимостью измерений при различных положениях импульсов стробирования. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения нелинейности ПН, содержащее дифферен цирующий каскад, соединенный с входо .устройства, амплитудный детектор и блок выделения вершины импульса, под ключенные к выходу дифференцирующего каскада, ждущий мультивибратор, соединенный с входом синхронизации устройства, счетчик импульсов и соединенный с ним последовательно блок ин дикации, .генератор ступенчатого напряжения , соединенный с выходом амплитудного детектора, и входом синхронизации, компаратор, подключенный к выходам генератора ступенчатого напряжения и блока выделения вершин им пульса, элемент запрета, соединенный с выходами ждущего мультивибратора и компаратора, детектор знака измеряемой величины, соединенный с выходом блока выделения вершины импуль са и входом блока индикации С 2. . . ; Недостатком этого устройства является невозможность определения нелинейности одиночных импульсов и низкая скорость измерения. Так, при измёрении коэффициента нелинейности в диапазоне от 1 до 10% с погрешностью 10 время измерений составляет около ста периодов исследуемого ПН. Цель изобретения - певышение скорости измерений коэффициента нелинейности пилообразного напряжения. Цель достигается, тем что в уст- . роиство 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 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, и 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.2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит дифференцирующий каскад 1, вход которого является сигнальным входом устройства, блок 2 выделения вершины импульса, г первый амплитудный детектор 3, генератор ступенчатого напряжения k, ждущий мультивибратор 5, вход которого является входом синхронизации V, устройства, детектор знака 6, 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: Т - входное пилообразное напряжение; 15 входные импульсы синхронизации; 16 - выходное напряжение дифференцируюце -о каскада 1; 17 -. выходное напряжение ждущего мультивибратора 5 18 - вьр одное напряжение блока 2 выделения вер шины импульса; 19 - выходное напряжение блбка.сброса; 20 - выходное напряжение амплитудного детектора 7 и генератора ступенчатого напряжения ; 21 - выходное напряжение компаратора 8; 22 - напряжение на выходе элемента запрета.,. Устройство работает следующим образом. В режиме измерейия на вход дифференцирующего каскада 1 .поступает контролируемое пи.лообразнре напряжение И. Одновременно на вход ждущего мультивибратора 5 поступают импульсы синхронизации 15 определяющие часто ту повторения исследуемых импульсов. На выходе дифференцирующего каскада 1 формируются импульсы прямоугольной формы 16, амплитуда которых пропорциональна максимальной скорости нарастания входного напряжени, з спад вершины соответствует изменению этой скорости, т.е. характеризует нелинейность пилообразного напряже1;ф1я. Эти импульсы поступают на вход блока 2 вьщеления вершины импульса. На другие его входы поступают пря моугольные импульсы 17 с выхода ждущ го мультивибратора 5 и постоянное на пряжение с выхода амплитудного детек тора 3i 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: , 1в Члах 16 ЧТ где к - коэффициент усиления суммирующего усилителя 2. .На выходе блока 2 формируется напряжение 18, амплитуда которого пропорциональна Величине .спада вершины продифференцированного импульса на участке прямого хода, определяемого длительностью импульсов 17, форкмруемых ждущим мультивибратором 5 Максимальное значение напряжения 18 фик сируется амплитудным детектором 7. На его выходе формируется постоянное напряжение v, величина которого пропорциональна величине изменения скорости нарастания входного напряжения If. 05 Генератор ступенчатого напряжения k работает совместно с двоичным счел чиком 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 А формируется ступенчатое напряжение, величина отдельной ступени которой пропорциональна значению максимальной скорости измеряемого напряжения. Причём, каждая ступень формируется: синхронно с импульсами, поступающими с генератора импульсов 12. измерения нелинейности пилообразного напряжения начинается после прихода короткого импульса, формируемого блоком сброса 13, устанавливающего все разряды счетчика 10 и двоичного счетчика генератора ступенчатого напряжения k 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 напряжения А. В момент равенства напряжений на входах компаратора 8 (диаграмма 20), на его выходе формируется перепад напряжения 21, запрещающий прохождение импульсов через элемент запрета Э- Счетчик 10 фиксирует каличество импульсов,прошедших через элемент запрета 9 с момента окончания импульса сброса 19 и до момента формирования перепада напряжения 21 компаратором 8. Если количество ступеней в генераторе ступенчатого напряжения i принять равным N, то величину одной ступени можно найти как . Количество импульсов п, зафиксированное счетчиком 10, можно определить из У.СЛОВИЯ : Чпах/N , (1) Учитывая, что коэффициент нелинейности f определяется из выражения f / .x выражение (() может быть преобразовано к виду:

n « kN .

Количество импульсов n, фиксируемое счетчиком 10, пропорционально коэффициенту нелинейности. Выбрав произведение kN равным 100 или 1000, можно 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 коэффициенте нелинейности, т.е. когда скорость нарастания пилообразного напряжения в начале прямого хода больше, чем в концед: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 12. Время измерения коэффициента нелинейности можно определить из выражения

Т,з ,

где Т - период повторения исследуемого пилообразного напряжения, причем Т л 1/F.

Так, при измерении коэффициента нелинейности пилообразного напряжения частотой 50 Гц, при частоте генератора импульсов 12 f 1 мГц, имеем n/F 10 « 2 - 10Г пТ, что в 100 раз меньше, чем в прототипе. Высокая скорость измерения, получение бтсчета измеряемой величины в цифровом еиде 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 ДРУП1Х областях радиоэлектроники.

Высокая скорость .преобразования 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.

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