Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения Советский патент 1984 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для контроля нелинейно ти импульсов развертки в телевидени а также пилообразного напряжения, применяемого в других областях ради электроники. Известно устройство для измерения нелинейн-ости пилообразного напряжения, содержащее источники эталонного и регулируемого напряжений, два блока сравнения, формирующий триггер и измеритель временных инте валовГ1J. Недостатком его является отсутствие автоматизации измерений, необ ходимость ручных вычислений, а сле довательно, большое время измерения. Известно также устройство для из мерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее дифференциру щий каскад, амплитудный детектор, 6jioK вьщеления вершины импульса, жд щий мультивибратор, счетчик импульсов, генератор ступенчатого напряже ния, компаратор, элемент запрета и блок индикации 2 J. Однако время измерения зависит от требуемой точности и соста вляет 100-1000 периодов измеряемого на пряжения. Кроме того, измеритель имеет повышенную сложность высокую стоимость, низкую помехоустойчивост им нельзя измерить как нарастающее, так и падающее напряжения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее дифференцирующий каскад, выхо которого подключен к входам двух стробирующих каскадов, управляющие входы которых соединены с входом си хронизации устройства, а выходы соединены с входами пиковых детекто ров максимума, выходы которых подключены к двум входам аналогового вычитающего блока, а также канала преобразования скорости нарастания входного напряжения в скважность, вход которого соединен с входом уст ройства, а выход - с управляющим входом ключа-модулятора, включенного между выходом аналогового вычитающе го блока и индикатором, стробирующий каскад выполнен в виде последовательно соединенных блока регулй302руемой временной задержки, формирователя строб-импульса и ключа 33. 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 измере ния. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее последовательно соединенные дифференцирующий каскад, пиковьй 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, введены пиковый детектор минимума и коммутатор, первый информационный 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 вЬ1ход - с входом пикового детектора минимума, выход которого соединен с вторым вхбдом аналогового вычитающего блока. Пиковьй 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 усилителя, последовательно включенные между Ч 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. Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения (фиг.1) содержит последовательно включенные дифференцирующий каскад пиковый детектор 2 максимума, запоминающий максимальную амплитуду продифференцированного входного импульса, аналоговый вычитающий блок 3, ключ-модулятор 4, и индикатор 5, блок 6 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 детектор 7 минимума и коммутатор 8, перв информационный вход которого соединен с выходом дифференцирующего кас када 1 и входом пикового детектора максимума, второй информационный вход подключен к + зажима источни питания, управляющий вход соединен с входом синхронизации устройства, а выход подключен к входу пикового детектора 7 минимума, выход которого соединен с вторым входом аналого вого вычитающего блока 3. Пиковый детектор 7 минимума (фиг,2) состоит из последовательно включенных в кольцо операционного у лителя 9, неинвертирующий вход кото рого образует вход пикового детекто ра, диода 10 и включенного по схеме повторителя напряжения второго операционного усилителя 11, выход кото рого является выходом пикового детектора и соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 9, последвательно включенных между + зажима источника питания и обще шиной кнопки 12 сброса и запоминаю щего конденсатора 13, общая точка соединения которых подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 11 и аноду диода 10. .Устройство работает следующим об разом. В исходном состоянии выходное на пряжение пикового детектора 2 макси мума равно нулю, а пикового детекто ра 7 минимума - Upu-y то достигается кратковременным нажатием кно ки 12 сброса, вследствие чего запом нающий конденсатор 13 заряжается до напряжения . В режиме измерения навход устройства подается пилообразное напряжение, а на вход синхронизации синхроимпульсы, частота повторения торых определяет частоту исследуемого пилообразного напряжения, а длительность - величину обратного хода входных импульсов. Коэффициент нелинейности определяется согласно общепринятой формуле: V V moix min max min максимальная и минимальная скорости нарастания входного напряжения, V - L СР f и - амплитуда пилообразного напряжения;tnp- длительность прямого кода. Контролируемое напряжение дифференцируется в каскаде 1 и преобразуется в прямоугольные импульсы, наклон вершины которых соответствует изменению скорости нарастания этого напряжения. Далее происходит раздельное запоминание максИхмального и минимального значения выходного напряжения дифференцирующего каскада 1. Пиковый детектор 2 максимума запоминает максимальное значение напряжения, пропррциональное максимальной скорости нарастания входного пилообразного напряжения V 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 V Коммутатор 8 предотвращает разряд запоминающего конденсатора 13 в момент обратного хода, подключая на это время к входу пикового детектора 7 напряжения + Uf,, заведом большее 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 пропорциональное скважности управляющих ключом 4 импульсов) фиксируется индикатором 5. Блок 6 преобразования скоростьскважность формирует импульсы, упра ляющие ключом-модулятором 4, скважность которых пропорциональна средней скорости нарастания входного си нала VCP Таким образом, среднее значение . напряжения, фиксируемое индикатором пропорционально коэффициенту нелинейности входного пилообразного напряжения. Пиковый детектор минимума работа ет следующим образом. В исходном состоянии запоминающи конденсатор 13 заряжен до напряжения + (} . Это напряжение повторяется усилителем 11 и прикладывается к инвертирующему входу операционного усилителя 9, на неинвертирующий вход его поступает исследуемое напряжение. Если напряжение на неинве тирующем входе меньше, чем на инвертирующем, то операционный усили тель 9 находится в отрицательном насьщении и прЬисходит разряд запоминающего конденсатора 13. Как толь ко выходное напряжение пикового детектора станет меньше входного, опе рационный усилитель 9 переходит в положительное насыщение;,-диод 10,запирается и запоминающий конденсатор 13 крйнит минимальное значение вход ного сигнала Таким образом, выходное напряжение пикового детектора минимума 7 соответствует минимально му значению сигнала независимо от того, в какбй момент прямого хода скорость нарастания пилообразного напряжения минимальна. Предлагаемое устройство для изме рения нелинейности отличается от 306 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 последующие 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 большинстЁе 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 .

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.