Калибратор импульсного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/44 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерительны 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 также резистор, первый вывод которого подключен к выходу регулирующего элемента, а второй - .через дополнительный отрезок кабеля к имитато-; ру нагрузки и к первому входу дифференциапьного 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 Бается 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 постоянства формы импульсного напряжения на нагрузке при разбросе значений .ее сопротивления, что не позволяет использовать его в качестве образцового средс.тва измерений, например при определении переходных характеристик широкополосных устройств и приборов..

Наиболее близким к пре,цлагаемому является-калибратор импульсного напряжения, содержащий задающий генератор, к одному из выходов которого подключена схема задержки, последрвательно соединенные блок формирования выходных импульсов, выходной кабель и нагрузку .

Однако известное устройство не обеспечивает поддержания постоянства формы и амплитуды импульсов напряженик наносекундной длительности на нагрузке при разбросе значений ее сопротивления. Форма и амплитуда импульсного напряжения на подключенной с Ъомощью выходного кабеля нагрузке зависит от степени рассогласования ее сопротивления с волновым сопротивлением кабеля При согласованной нагрузке отражения сигнала от нее не происходит, вся мощность, поступающая в нагрузку полностью поглощается. При этом импульсы напряжения передаются по кабелю в нагрузку без искажений их фсЭрмы, :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 стайовйтся отличной от заданной.. Отра5кенная 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 импульсови кабель, подсоединенн к клеммам для подключения нагрузки, 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 выхода блока формирования импульсов, входом подключенного к другому выходу задающего генератора/ а выход - с входом фильтра, выход которого подключен к одному из входов фазочувствител ного 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 комму- i татора 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, фазочувствительНЕлй выпрямитель 9, усилитель 10 некомпенсации, управляемый двухполюсник (например, оптрон лампочка-фоторезистор) 11, и генератор 12 опорной ча;стоты.

Задающий генератор 1 первым выходом через последовательно соединенные блок формирования выходн) импульсов 2 и кабель 3 .подключен к нагрузке 4, а вторым выходом.соединен с входом узла 5 задержки, два выхода которой через ког-мутатор б подключены к синхронизирующему вход стробоскопического преобразователя 7, сигнальным входом соединенного с выходом блока формирования выходным импульсов 2, а выходом подключенног через последовательно соединенные , фильтр 8, фазочувствительный выпрямитель 9 и усилитель некомпенсации 10 к управляющему входу управляемог двухполюсника 11 первйй и второй в воды которого подключены соответственно к нагрузке 4 и к общей шине, выход генератора опорной частоты 12 соединен с управлякяцим входом комму татора 5 и с другим входом фазочувс вительного выпрямителя 9. Блок 2 формирования выходных импульсов представляет собой, наприме схему усиления и ограничения импуль ного сигнала по амплитуде и содержи элементы коррекции формы импульсов с целью, получения минимальной величины длительностей фронтов и пара;3итных параметров формы вершины ;(выбросов,. неравномерности). Задающий генератор 1 задает временные параметры выходных импульсов калибратора (длительность импульсо частота следования). Блок 2 формиро вания формирует на нагрузке импульсы напряжения заданной формы (длительность фронтов, параметры вершины импульсов) и заданной амплитуды. Формирование импульсов выходного на пряжения осуществляется путем усиле ния и ограничения по амплитуде выход ных импульсов задающего генератора требуемой длительности и амплитуды. Узел 5 задержки может быть выпол нен в виде отрезка коаксиального ка беля с отводами. Устройство подключения, управляемого двухполюсника 11 к нагрузке 4 представляет собой коаксиальную кон 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 угольной формы, поступающий по кабелю 3 на нагрузку 4.. При отличии сопротивления нагрузки 4, являющегося активным, от волнового сопротивления кабеля 3 сигнал от нее отражается. Отраженная от н&грузки 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, егр форму. Амплитуда импульса изменяется. . На фиг. 2 показан импульс напряжения и, сформированный в начале выходного кабеля 3 в месте Подключения его к выходу блока 2 формирования импульсов, на фиг. 2г показан импульс напряжения U-, сформированный в конце кабеля 3 на нагрузке.4. Сплошной линиейпоказаны импульсы напря-, жения и и U2 искаженной формы для случая, когда сопротивление нагрузки равно R| и , где волновое сопротивление выходного кабеля-3, и при выходном сопротивлении блока формирования 2R . Пунктирной линией показаны импульсы напряжения U и Ujj при сопротивлении нагрузки, равном волновому RH Р (отражения сигнала от нагрузки отсутствуют) и имеющие не искаженную правильную прямоугольную форму. Коммутатор б управляется напряжением генератора 12 опорной частоты, намного меньшей частоты следования выходных импульсов задающего генер-атора 1, и периодически подключает к синхронизирующему входу стробоскопического преобразователя 7 либо первый, либо .второй выводы узла 5 задержки. При этомимпульсы синхронизации,снимаемые со второго выхода задающего генератора 1, поступает на синхронизирующий вход стробоскопического преобразователя 7 поочередно с фиксированной -задержкой либо С(фиг. 2б) либоТдСфиг. 2в). На сигнальный вход преобразователя 7 подается импульсное напряжение и,, (фиг.2а), сформированное в начале выходного кабеля 3 . в месте е-го подключения к выходу блока 2. Значения задержек Т и Свыбираются таким образом, чтобы в смесителе стробоскопическогопреобразователя 7 происходило стробирование напряжения (фиг. 2а) в моменты времени соответственно до и после прихода первой отраженной от нагрузки 4 волны напряжения 1.(до прихода первой отраженной волны амплитуды напряжения и равна U j,амплитуде неискаженного сигнала).На выходе стробоскопического преобразователя 7 в каждый полупериод коммутации формируется постоянное напрзя- . жение, пропорциональное мгновенным значениям напряжения -U в моменты времени стробирования. На выходе .фильтра 8, убирающего постоянную составляющую выходного напряжения . преобразователя 7, формируется разностное переменное напряжение ли частоты коммутации с амплитудой., пропорциональной амплитуде первой отра:женной от нагрузки 4 волны напряжения UQ..PP 1. Это напряжение выпрямляется

с помощью фаэочувствительного -вйпрямителя 9, на другой вход которого подается выходное напряжение генератора 12 опорной частоты, и после усиления у-силителем 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 изменяет сопротивление двухполюсника 11 таким образом, что при этом уменьшается величина рассогласова,ния нагрузки 4 с кабелем 3 по волновому сопротивлению и исключается отражение сигнала от нее. Амплитуда отраженной от нагрузки 4 волны напряжения, а также разностное напряжение некомпенсации ли уменьшаются до весьма малой величины, определяемой статизмом систе№1 регулирования. При исключаются искажения формы передаваемых в нагрузку импульсов напряжения. Амплитуда из поддерживается постоянной и равной заданной U. На фиг. 2а и г пунктирной линией показаны импульсные напряжения и и и, скорректированные по форме и заданной амплитуде Ug.

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

Коррекция дестабилизирующего влияния нагрузки происходит во 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 jix сопротивление превышало волновое.

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, сиг- нальный вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов. Входом подключенного к другому выходу задающего генератора, а выхода- с 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.

U2 Uo