Устройство для измерения переходной характеристики симметричной линии задержки Советский патент 1983 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к технике измерений и может, быть использовано для измерения параметров симметричных линий задержки широкополосных осциллографов . , . Известно устройство для контроля переходной характеристики несиммет ричных ЛЗ, содержащее осциллограф) генератор импульсов, стабилизатор импульсных воздействий, исследуемую ЛЗ нуль-орган, счетчик количества переходов через нуль и индикатор 1. Недостатком данного устройства яв ляется низкая точность измерений, особенно при измерении небольших времен задержки, -из-за ограниченного быстродейс.твия функциональных узлов , устройства. При этом измерение выброса и времени установления переходной характеристики ЛЗ устройством не пре дусмотрено. Для изj Iepeния времени на растания переходной характеристики симметричной ЛЗ количество функциональных узлов необходимо удвоить,/ что также способствует уменьшению точности, измерений.. Наиболее, близким к предлагаемому является устройство Для измерения переходной характеристики симметричной ЛЗ, содержащее генератор перепада напряжения ; и двухканальный осциллограф вход синхронизации которого соединен с выходом синхронизации генератора . перепада напряжения. Перепад напряжения с выхода генератора воздействует на один из входов Y осциллографа, а поверяемая симметричная ЛЗ включена между предварительным.и оконечным усилителями тракта вертикального отклонения. По экрану ЭЛТ осциллографа визуально измеряются время нарастания переходной характеристики осциллографа tjj, величина выброса переднего фронта сГ и время установления t, Время нарастания переходной характеристики симметричной ЛЗ вычисляется по формуле (t.tL.i где 12 - время нарастания переднего фронта импульса генератора перепада, TIV оу соответственно время нарастания переходной характеристики пред варительного и оконечного усилителей 2 . Недостатком известного устройства является низкая точность измерения для совкеменныхсимметричных ЛЗ, используемых в широкополосных осциллографах и выполненных .в виде отрезка коаксиального кабеля или печатньнип. способом на гибкой фольгированной ленте из фторопласта, с временем задержки ,2 НС. При широкой полосе пропускания (Af 0f35/t трудно обеспечить,согласование симметричной ЛЗ с предварительным и оконечным уси|лителями осциллографа из-за большого разброса волнового сопротивления ЛЗ,. особенно у печатных ЛЗ,. достигающего в условиях массового производства до ±15%. Все это приводит к зависимости Ai, ftV ° условий согласования и, следовательно, к увеличению ног- : решности измерений. Кроме Toro,v -измерение каждой новой ЛЗ требует подстройки усилителей для лучшего, согласования с волновым сопротивлением ЛЗ, что также является источ-Т НИКОМ погрешности измерений. При этом о величине выброса переднего фронта и времени установления непосредственно в ЛЗ судить трудно, поскольку эти параметры зависят не только от точности согласования ЛЗ с усилителями, но и от правильности настройки усилителей -.равномерности спада амплитудно-частотной характеристики и степени устойчивости к самовозбуждению. Цель изобретения -. повышение-точности измерения переходной характеристики симметричной линии задержки. Указанная цель достигается тем, что .в .устройство для измерения пере(хрдной характеристики симметричной лЗ, содержащее генератор перепада напряжения, введены триггер со счет- ным входом и три ключа, первый и второй из которых выходами подключены ; параллельно к соответствующим перво- му и второму плечам поверяемой ЛЗ, ; симметричный-выход которой соединен ,с входами осциллографа, управляющие входы упомянутых ключей подключены к первому и второму выходам /триггера соответственно, а сигнальные входы к общей шине устройства, вход третьего ключа соединен с выходом генератора перепада йапряжения, а дваего вьахода - с симметричным входом поверяемой ЛЗ, управляющий вход третьего ключа соединен с вторым выходом триггера, при этом параллельно симметричному выходу поверяемой ЛЗ.включен резистор. На фиг. 1 .изображена структурная схема предлагаемого устройства; на. фиг. 2 : диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3- - эквивалентная схема симметричной ПЗ; на фиг.. 4 изображение перепада напряжения на экране осциллографа. При этом на фиг. 2а изображена форма пилообразного напряжения развертки ocциллoгpaфa на фиг, 2 S форма выходного сигнала осциллографа (с выхода блока управления генератора развертки); на фиг, 2вил - Форма выходного сигнала тоиггеоа со счетным входом; на фиг. 3«- схема ЛЗ, когда все три ключа наисодятся в разомкнутом состоянии, на фиг, 55 и & - то же, при одном из зеааунунрбванных ключом плеч симметричной ЛЗ 310 на фиг. 4 и и .5 - перепады напряже- ния при периодическом шунтировании одного из плеч симметричной ЛЗ, на фиг. 4в - видимое опера гором изображение. Устройство содержит генератор 1 перепада напряжения, двухканальный осциллограф 2, вход синхронизации которого соединен с выходом синхронизации генератора 1 перепада напряжения, поверяемую ЛЗ 3, первый ключ 4, второй ключ 5, триггер 6, третий ключ 7 и резистор 8., Генератор 1 перепада напряжения может быть встроенным в осциллограф (например, С1-75) или представлять собой самостоятельный блок. Входы двухканального осциллографа 2 представляют собой несимметричные входы У канала вертикального отклонения. К выходу осциллографа 2 подведен прямоугол-ьный сигнал его генератора развертки, длительность которого равна длительности пилообразного напряжения., Осциллограф 2 должен иметь полосу пропускания, превышающую полосу 13 не менее чем в 3-5 раз. Это может быть, например, стробоскопический осциллограф типа С7-13 с полосой пропус кания 10 ГГц либо осциллог&аф в реальном масштабе времени, например РМ 3260, с полосой пропускания ЗфО МГц. . Йагрузкой .симметричной ЛЗ 3 является резистор 8, величина которого выбирается меньше волнового сопротйвления ЛЗ 3 в / раза. Входное сопротивление осциллографа 2 превышает величину резистора 8 на несколько по- . рядков. Резистор 8 имеет малые габари .ты и незначительную паразитную индуктивность (например, переменный резистор типа СПЗ-19а).Ключи 4, 5 и 7 выполнены на биполярных транзисторах. . Устройство работает следующим образом По Сигналу, подаваемому с выхода осциллографа 2 (выход блока управления генератора развертки, фиг. 25) триггер 6 со счетным входом изменяет свое, состояние (фиг. 2& и ъ) и в промежуток времени первый ключ 4 замыкает точки « и 5 (фиг. 1) ЛЗ на общую шину, а третий ключ 7 соединяех выходгенератора 1 перепада напряжения с точкой т, ЛЗ. В результате симметричная ЛЗ (фиг. За) преобразует ся на время в несимметричную (фиг. 36), согласованную с нагрузкой В. При этом величина нагрузки 8 выбрана меньше волнового сопротивления ЛЗ 3 в 2 раз, поскольку индуктивность ЛЗ уменьшилась в 2 раза Перепад напряжения с выхода генератора 1, пройдя через несимметричную ЛЗ фиг. 35), поступает на один из двух 90в входов У осциллографа 2 и в реэультате развертки сигнала, осуществляемой генератором развертки, на экране ЭЛТ будет отображена переходная характеристика одного из плеч симметричной ЛЗ (фиг. 4«) . Запуск развертки осциллографа 2 осуществляется импульсами синхронизации с выхода «к инхронизации генератора 1. По друго.й команде с выхода триггера (фиг. 25 и 6), которая соответствует второму прямому ходу развертки, в промежуток времени первый ключ отключает точки 5 ЛЗ 3 от общей шины, а второй ключ 5 подключает точки в и -и этой линии к общей шине. При этом третий ключ 7 соединяет выход генератора 1 с. точкой 5 ЛЗ 3 и перепад напряжения, пройдя через несимметричную ЛЗ 3/ (фиг. 3 &) , воздействует на.второй вход У осциллографа. На экране ЭЛТ одновременно с изображением переходной характеристики по первому каналу Y будет наблюдаться второе изображение переходной характеристики по второму каналу. Поскольку в осциллографе обычно предус-мотрен режим суммирования сигналов ;по двум каналам У, -топосле его вклю чения наблюдаем на экране ЭЛТ общую переходную характеристику (фиг. 4S), время нарастания f которой равно нарастания симметричной ЛЗ. По иэображению суммарной переходной характеристики на экране осциллографа 2 измеряется также величина выброса и время t,установления (фиг. 4ii) . Для того, чтобы генератор 1 перепада напряжения и осциллограф 2 не вносили погрешность в измерение параметров ЛЗ 3/ необходимо, чтобы суммерное время нарастания импульса jieрепада генератора 1 и время нарастания переходной характеристики осциллографа 2 было меньше аналогичного -параметра J13 3- в -3-5 раз, что обеспе ивает точность измерения в пределах 1-6%. Поскольку современные осциллографы отличаются высокой точностью временных измерений 0,06-1%, то погрешность тракта горизонтального отклонения осциллографа не окажет су-ВДестаенного влияния на точность из- i мерения. Как показала экспериментальная проверка, точность определения параметров переходной характеристики ЛЗ следующим образом влияет на параметРЬ осциллографа. Если погрешность измерения времени нарастания переходной характеристики ЛЗ составляет ±20%,, то в случае одинакового времени нарастания всех функциональных узлов тракта вертикальногр отклонения осциллографа С1-85 (равного 2 не) установка такой ЛЗ приводит к сокращению полосы пропускания прибора с 100 до 94 МГц.

В то же время при измерении времени нарастания переходной характеристики ЛЗ с помощью предлагаемого устройства погрешность измерения уменьшается до 8% и сокращение полосы пропускания осциллографа за счет неточного измерения параметров ЛЗ не наблюдается. Кроме того, отпадает необходимость 3 подстройке предварительного и оконечного усилителей, как это имеет место в прототипе, за счет чего время настройки всего осциллографа сокращается на 5%,

В качества базового объекта можат быть принят универсальный осциллограф С1-65А. Параметры симметричной печатной ЛЗ, установленной между предварительными и оконечным усилителями тракта вертикального отклонения осциллографа, измеряются непосредственно пп форме переходной характеристики на экране осциллографа. Однако из-за неточного согласования волнового сопротивления симметричной ЛЗ с нагрузкой имеет место сравнительно большая погрешность измерения.

Предлагаемое устройство по сравнению .с базовым объектом уменьшает погрешность измерения времени нараста ния переходной характеристики с 20 до 8%, а точность измерения выброса и времени установления увеличивает на 20-30%.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕ- РЕХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИММЕТРИЧНОЙ линии ЗАДЕРЖКИ, содержащее генератор перепада напряжения и двухканальный осциллограф, вход синхронизации кото рого соединен с выходом синхронизации, генератора перепада напряжения, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения. в него введены триггер со счетным входом и три ключа, первый и второй из которых выходами подключен параллельно к соответствующим первому и второму плечам поверяемой линии задержки, симметричный выход которой соединен с соответствующими входами осциллографа, управляющие входы упомянутых ключей подключены к первому и второму выходам триггера соответственно, а сигнальные входы - к общей Шине устройства, вход третьего ключа соединен с выходом генератора перепада . напряжения, а два его выхода с симметричным входом поверяемой линии задержки, управляющий вход третьiего ключа соединен с вторым выходом триггера, при этом параллельно сим(Л метричному выходу поверяемой линии задертяски включен резистор. W 00 со :о eff. /