Измеритель нелинейности амплитудной характеристики радиоэлементов Советский патент 1988 года по МПК G01R29/02 

ifO 33 3738

(Л

ее

о

Од

ел

Фиг. Г

щие блоки 4 и 5, генератор 7 управляющих импульсов, дифференцирующие цепи 8, 14 и 35, триггер 10 с раздельным запуском, ключи 11,12,17,2А, 26 и 32, интегратор 13, одновибрато- ры 15 и 33, инверторы 16 и 34, компараторы 18 и 20, элемент ИЛИ 19, амплитудные детекторы 21, 23 и 25, делитель 22 напряжения, блок 27 деления, масштабирующий усилитель 31. В устройство введены ключ 26, омметр

29, запоминающий блок 30 и образованы новые функциональные связи. Благодаря этому осуществляется автоматическая разбраковка радиодеталей по коэффициенту третьей гармоники. При этом исключается предварительная сортировка их по номиналам исследования зависимости нелинейности радиодеталей с разными активными сопротивлениями от амплитуды подаваемого на них напряжения. 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, позволяет расширить функциональные возможности устройства и повысить производительность труда. Измеритель содержит генератор I гармонического сигнала, усилитель 2 мощности, фильтры 3 и 6 подавления и выделения третьей гармоники, согласую

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах автоматизированного контроля и управления технологическим процессом производства радиодеталей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем осуществления автоматической разбраковки радиоэлементов по коэффициенту третьей гармоники без их предварительной сортировки по номиналам исследования зависимости нелинейности радиоэлементов с разными активными сопротивлениями от амплитуды подаваемого на них напряжения, а также повышение производительности труда.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема иэмерителя нелинейности амплитудной характеристики элементов; на фиг. 2 - схема блока деления; на фиг. 3 - схема омметра; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу измерителя.

Измеритель содержит генератор 1 гармонического сигнала, усилитель 2 мощности, фильтр 3 подавления третьей гармоники, первый 4 и второй 5 согласующие блоки, фильтр 6 выделения третьей гармоники, генератор 7 управ- ляющих импульсов, первую дифференцирующую цепь 8, кнопку 9 Пуск, триггер 10 с раздельным запуском, первый 11 и второй 12 ключи, интегратор 13, вторую дифференцирующую цепь 14, первый одновибратор 15, первый инвертор 16, третий ключ 17, первый компаратор 18, элемент ИЛИ 19, второй

компаратор 20, первый амплитудный детектор 21, делитель 22 напряжения, второй амплитудный детектор 23, четвертый ключ 24, третий амплитудный детектор 25, пятый ключ 26, блок 27 деления, шестой ключ 28, омметр 29, запоминающий блок 30, масштабирующий усилитель 31, седьмой ключ 32, второ одновибратор 33, второй инвертор 34 и третью дифференцирующую цепь 35.

Устройство имеет первый 36, второй 37, третий 38, четвертый 39, пятый 40 выходы.

Блок 27 деления включает первый 41 и второй 42 логарифмирующие блоки вычитающий блок 43 и антилогарифмиру ющий блок 44.

Омметр 29 образуют источник 45 опорного тока, масштабирующий усилитель 46 и вольтметр 47.

При этом ключ 28, омметр 29 и запоминающий блок 30 соединены последовательно, управляющий вход запоминающего блока 30 соединен с выходом элемента ИЛИ I9, информационные входы ключей 28 и 32 соединены между собой и подключены к контакту дпя подключения испытуемого объекта, управляющий вход ключа 28 соединен с выходом одновибратора 33, который соединен также с входом дифференцирующей цепи 8 и через инвертор 34 с управляющим входом ключа 32, при этом вход одновибратора 33 соединен через кнопку 9 Пуск и дифференцирующую цепь 35 с выходом генератора 7, выход запоминающего блока 30 соединен с управляющим входом генератоpa I, а выход масштабирующего усилителя 31 соединен с управляющим входом компаратора 18, информационный вход которого соединен с выхо- дом детектора 21. Выход первого ключа 11 соединен с информационным входом интегратора 13, через вторую дифференцирующую цепь 14 с входом первого одновибратора 15 и через первый инвертор 15 с управляющим входом третьего ключа 17, информационный вход которого соединен с выходом интегратора 13, а выход - с управля- ,ющим входом усилителя 2 мощности.

Второй вход первого компаратора 18 соединен с выходом второго компаратора 20, при этом выход элемента ИЛИ 19 соединен с вторым входом триггера 10 с раздельным запуском и с управляющим входом интегратора 13, выход фильтра 3 подавления третьей гармоники соединен через первый амплитудный детектор 21 с информацион- ,ным входом второго ключа 12 и с вхо- дом делителя 22 напряжения, выход которого соединен с управляющим входом второго компаратора 20, вход фильтра 6 выделения третьей гармоники соединен через второй амплитудный детектор 23 с информационным входом четвертого ключа 24, а выход фильтра 6 выделения третьей гармоники соединен через третий амплитудный детектор 25 с информационным входом пятого ключа 26, причем управляющие входы четвертого 24 и пятого 26 ключей соединены между собой и подключены к выходу первого одновибратора 15, а выходы четвертого 24 и пятого 26 ключей соединены соответственно с первым и вторым входами блока 27 деления, выход которого соединен с информационным входом второго компаратора 20.

Измеритель нелинейности амплитудной характеристики радиоэлементов работает следующим образом.

Генератор 7 управляющих импульсов с момента включения измерителя нелинейности радиодеталей вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов и(с) с амплитудой V, скважностью Q 2 и длительностью С (фиг. 4а), которая должна удовлетворять условиям: ,, «Р , t.

с o 5

0 5

5

0

5

0

5

0

/I Ч

где ,3 - время линейного интегрирования интегратора 13; fp - время регистрации величины коэффициента нелинейности и амплитуды испытательного сигнала, определяемое инерционностью регистрирующего прибора, например самописца;

время переходных процессов в тракте калибровки, включающем ключ 28, омметр 29 и запоминающий блок 30. ,Цля того, чтобы в паузах между тактами измерения напряжение Unopjo(t). не падало до нуля, постоянного времени разряда „ J, нагрузки детектора 21 следует выбирать из условия

Н11 7 .

Импульсная последовательность U(t) с генератора 7 подается на информационный вход ключа 1I и на дифференцирую лую цепь 35, на выходе которой формируется импульсная последовательность U,5(t) (фиг. 4б) .

При нажатии кнопки 9 Пуск, на вход одновибратора 33 поступает запускающий импульс с дифференцирующей цепи 35 (фиг. 4в). При этом на выходе одновибратора 33 появляется сигнал логической единицы (фиг. 4г), длительность Г, которого удовлетворяет условию С ,,, i

Сигнал лог ической единицы с одновибратора 33 поступает на управляющий вход ключа 28, при этом через инвертор 34 на управляющий вход ключа 32 поступает сигнал логического нуля (фиг. 4д). Ключ 28 отпирается, ключ 32 запирается, испытуемый объект отключается от согласующих блоков 4 и 5 и подключается к входу омметра 29.

Через интервал 4 время переходных процессов в масштабирующем усилителе 46) на выходе масштабирующего усилителя 46 омметра 29 появляется напряжение Uj,(t), пропорциональное активному сопротивлению испытуемого радиоэлемента Z,,. Это напряжение записывается в запоминающий блок 30 и подается на управляющий вход генератора 1, устанавливая амплитуду генерируемого напряжения соответствующей сопротивлению испытуемого радиоэлемента.

Напряжение Ujg(t) с выхода запоминающего блока 30 подается также на

51

масштабирующий усилитель 31, на вы- ходе которого формируется пороговое нгшряжение (с), равное максимальному уровню испытательного сигнала, пропорциональное активному со противлению испытуемого радиоэлемента и подаваемое на управляющий вход компаратора 18. Через интервал Г (фиг. 4г) одновибратор 33 запирается на его выходе появляется сигнал логического нуля, при этом появляется сигнал логической единицы на выходе инвертора 34 (фиг. 4д), ключ 28 запирается, отключая омметр 29 от ис- пытуемого радиоэлемента, а ключ 32 отпирается, подключая его к согласующим блокам 4 и 5. Пропадание сигнала логической единицы на выходе од- новибратора 33 вызывает появление отрицательного импульса на выходе дифференцирующей цепи 8 (фиг. Ае), который подается иа первый вход триггера 10, опрокидывая его. При этом на выходе триггера 10 появляется сигнал логической единицы (фиг. 4ж), отпирающий ключи 11 и 12 и подаваемый через первый выход измерителя на первое световое табло, где высвечивается слово Испытание. При от- пираний ключа 11 сигналом логической единицы с триггера 10 на триггер 13, инвертор 16 и дифференцирующую цепь 14 поступает последовательность импульсов с генератора 7.

Генератор 1 гармонического сигнала с момента подачи на него управляющего напряжения с запоминающего блока 30 вырабатывает гармоническое напряжение U(t) с амплитудой V, пропорциональной активному сопротивлению испытуемой радиодетали, и частотой

U,(t) V,sinu)ot,

подаваемое на сигнальный вход усилителя 2. На управляющий вход усилителя 2, с интегратора 13 через ключ 17, отпираемый сигналом логической единицы, поступающим с инвертора 16 (фиг, 4к), в интервалах между импульсами последовательности ит(с) подается управляющее напряжение Up(t) (фиг. 4л), определяемое выражением

(t)

п V,

5б

где п 1 в интервале между первым и вторым импульсами, поступающими на интегратор 13 с генератора 7; п 2 в интервале между вторым и третьим импульсами генератора 7 и т.д. Напряжение U,(t), подаваемое на управляющий вход усилителя 2, устанавливает коэффициент усиления равным

1п «

(2)

т ллагс

N (, при

2 мин

минимальный допустимый

коэффициент усиления усилителя 2;

максимальный допустимый

коэффициент усиления усилителя 2).

на выход усилителя 2 понал, определяемый выра

и,ДО К,.

+jUj (t).

V

sinUgt -t

где aUj(t) - суммарное напряжение

высших гармоник частоты и , образукмцееся за счет нелинейных искажений сигнала U,(t) в усилителе 2.

Напряжение (t) проходит через фильтр 3, подавляющий третью гармонику в напряжении (t ), и подается через согласующий блок 4 на испытуемый объект Zjj. Напряжение 2x снимаемое с испытуемого объекта, через согласующий блок 5 подается на амплитудный детектор 23, на выходе которого вьщеляется напряжение U .(t), определяемое выражение

и„ (t) К,.и

2П

(3)

где и - амплитуда напряжения, сни- маемого с испытуемого радиоэлемента при п-м цикле измерения;

К- - коэффициент передачи детектора,

и на фильтр 6, выделяющий из напряжения U2x составляющую U(t) с частотой третьей гармоники испытательного сигнала

Ut(t) и, sin3u,t,

где и, - амплитуда напряжения U.(t)

h

при п-м цикле измерения. Напряжение U(t) с выхода фильтра 6 поступает на амплитудный детектор 25, на выходе которого выделяется Напряжение Ujj(t), определяемое выражением

и,,(О ,

Напряжения 1) (t) и U,,(t) подаются на информационные входы ключей 2 и 26 соответственно, которые отпираются сигналом с одновибратора I5 (фиг. 4н), запускаемого через диффе ренцирующую цепь импульсами с генератора 7.

Через ключи 24 и 26 напряжения ) и UjjCt) (фиг. 4о,п) подаются соответственно на пepJый и второй входы блока 27 деления, где в логарифмирующих блоках 41 и 42 формируются напряжения U,(t) и ), определяемые с учетом (3) и (4) как

U,t) ,; U,5(t)lnKjV , кото- рые Подаются на вычитающий ёпок 43

блока 27. С блока 43 на антилога- рифмирующий блок 44 блока 27 поступает напряжение

Ujt) lnK,V,, .

п

При этом на выходе антилогарифми рующего блока 44 блока 27 формируется напряжение

Ujt) К

где К - коэффициент пропорциональности, определяемый результирующим коэффициентом пе- редачи измерительного тракта, который с помощью регулировки может быть установлен равным единице.

Это напряжение пропорционально коэффициенту третьей гармоники (коэффициент нелинейности) Kjri используемому для оценки нелинейности радиоэлементов .

Напряжение (t) с выхода блока 27 подается на информационный вход компаратора 20 и через третий выход измерителя нелинейности радиоэлементов на первый регистрирующий блок, фиксирующий вычисленное значение ко- эффициента нелинейности.

Напряжение Uj,(t) с выхода амплитудного детектора 21 (равное амплитуде испытательного сигнала, посту

)

а с

10

30

4- |5 20

- 4045ее

35

паюмдего на испытуемый объект Z,) подается на информационный вход компаратора 18, делитель 22 напряжения и через ключ 12, отпертый сигналом логической единицы с триггера 10, на второй выход измерителя нелинейности радиоэлеменюв, соединенный с входом второго регистрирующего блока, фиксирующего амплитуду испы1ательно- го сигнала.

Напряжение U(t), подаваемое с выхода блока 27 деления на компаратор 20, сравнивается с пороговым напряжением (фиг. 4р) U,,,(t), ф pмиpyeмь м амплитудным детектором 21 и делителем 22 из испытательного сигнала U.(t), поступающего через согласующий блок 4 на объект Z,,. Коэффициент передачи делителя 22 выбирается таким, чтобы пороговое напряжение Unop7o(t) было пропорционально допустимому значению коэффициента третьей гармоники для соответствующего значения амплитуды испытательного сигнала U(t).

Если при п м цикле измерения вычисленный коэффициент третьей гармоники ниже допустимого, то выполняется условие

U,/t) и,,,, „ (t) (5)

и наступает следующий, (п+1)-й, цикл измерения, при котором )

n-t-l)V, а К,,(п+1), и т.д. до тех пор, пока выполняются условие (5) и условие

Uj,(t) и„р „ ,(6)

где U,,(t) К,,и„,;

h

и„ - амплитуда испытательного сигнала при п-м цикле измерения;

Kj, - коэффициент передачи детектора 2 1;

и пор, (t) - пороговое напряжение компаратора 18, пропорциональное максимально допустимой для испытуемого объекта Z , амплитуде lic- пытательного сигнала. Если U,j,(t) превьшает пороговое напряжение U лор ,„ компаратора 18, на выходе компаратора 18 появляется сигнал логической единицы, который через элемент 19 ИЛИ поступает на управляющие входы интегратора 13, запоминающего блока 30, на второй вход

триггера 10 и на пятый выход измерителя нелинейности радиоэлементов, подключенный к второму световому табло. В результате происходит сброс интегратора 13 и запоминающего блока 30, ни выходе триггера 10 появляется сигнал логического нуля, запирающий ключи 11 и 12 и гасящий первое световое табло, подключенное к первому выходу измерителя нелинейности радиоэлементов, а также включается второе световое табло, подключенное к шестому выходу измерителя нелинейности радиоэлементов, где высвечивается фраза Конец испытания. В том случае, когда условие (6) выполняется, а не выполняется условие (5), т.е. вычисленный коэффициент третьей гармоники превышает допустимый для п-го значения испытательного сигнала коэффициент третьей гармоники, на выходе компаратора 20 появляется сигнал логической единицы (фиг. 4с), который через четвертый выход измерителя нелинейности радиоэлементов подается на третье световое табло, где высвечивается слово Брак, а также через элемент ИЛИ 19 поступает на управляющее входы интегратора 13 и запоминающего блока 30, второй вход триггера 10 и пятый выход измерителя нелинейности радиоэлементов., подключенный к третьему световому табло.

В результате происходит сброс интегратора 13 и запоминающего блока 30, на выходе триггера 10 появляется сигнал логического нуля, запирающий ключи 11 и 12 и гасящий первое световое табло, подключенное к первому выходу измерителя нелинейности радиоэлементов, а также включается второе световое табло, подключенное к пятому выходу измерителя нелинейности радиоэлементов, где высвечивается фраза Конец испытания.

Формула изобретения

Измеритель нелинейности амплитуд- ной характеристики радиоэлементов, содержащий кнопку Пуск, последовательно соединенные генератор гармонического сигнала, усилитель мощности, фильтр подавления третьей гармоники, первый и второй согласующие блоки и фильтр выделения третьей гармоники, а также первый компаратор.

5

0

5

0

5

0

5

5

выход которого, через элемент ИШ подключен к одному из входов триггера с раздельным запуском, к второму входу которого подключен выход первой дифференцирующей цепи, выход триггера с раздельным запуском через первый ключ подключен к входам интегратора, инвертора и второй дифференцирующей цепи, при этом инвертор через, третий ключ, второй вход которого подключен к выходу интегратора, подключен к второму входу усилителя мощности, выход фильтра подавления третьей гармоники через первый амплитудный детектор подключен к входу второго ключа, второй вход которого подключен к выходу триггера с раздельным запуском, выход первого амплитудного детектора соединен с одним входом первого компаратора, вход и выход фильтра выделения третьей гармоники соответственно через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и четвертый ключ и третий амплитудный детектор и пятый ключ подключены к входам блока деления, выход которого подключен к второму входу второго компаратора, причем выход второй дифференцирующей цепи через первый одновибратор подключен к управляющим входам четвертого и пятого ключей, а к второму входу первого ключа подключен генератор управляющих импульсов, о т л и чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные щестой ключ, омметр и запоминающий блок, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а также масштабирующий усилитель, седьмой ключ, второй одновибратор, второй инвертор и третья дифференцирующая цепь, причем информационные входы шестого и седьмо ;р ключей соединены и подключены к клемме для подключения испытуемого объекта, управляющий вход щестого ключа соединен с выходом второго одновиб- ратора, который соединен также с входом первой дифференцирующей цепи и через второй инвертор с управляющим входом седьмого ключа, при этом вход второго одновибратора соединен через кнопку Пуск и третью дифференцирующую цепь с выходом генератора управляющих импульсов, выход запоминающего блока соединен с управляющим

входом генератора гармонического сигнала и входом масштабирующего усилиKZx

45

±

теля, выход которого соединен с управляющим входом первого коьотаратора,

Фиг. 2

КЗО

-

46

47

фиг.З