Измерение нелинейности напряжения развертки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Методы измерения погрешности устройства с линейно изменяющимся напряжением, представленные автором на примере генератора развертки осциллографа, могут быть использованы и для оценки качества других аналогичных узлов.

Линейно изменяющееся напряжение (ЛИН) находит применение в самых разных электронных устройствах. Наиболее наглядно, в буквальном смысле слова, оно проявляется в качестве развертывающего напряжения в канале горизонтального отклонения осциллографа.

Превращение осциллографа из устройства, позволяющего визуально качественно оценить форму исследуемого электрического сигнала, в точный измерительный прибор стало возможным после создания ЭЛТ с плоским экраном, внутренней беспараллаксной шкалой и точных калиброванных генераторов развертки. Для того чтобы определять длительность исследуемого сигнала непосредственно по шкале трубки, выходное напряжение генератора горизонтальной развертки должно быть линейно и стабильно. Но получить линейное развертывающее напряжение невозможно без умения измерять его нелинейность.

Методы измерения нелинейности рассмотрены на примере генератора развертки, описанного в [1]. На рис. 1 показана упрощенная схема его формирователя импульсов ЛИН. Линеаризация напряжения развертки производится изменением коэффициента передачи напряжения повторителя на VT1, VT2, в котором КU= (R2 + R3 + R4)/(R3 + R4).

Судя по величинам сопротивления резисторов, входящих в формулу, он весьма близок к 1. При изменении сопротивления резистора R2 от 0 до 5 Ом нелинейность напряжения развертки меняет свой знак и абсолютную величину на несколько десятых долей процента.

В статье рассмотрено несколько методов измерения. Их разрешающая способность, т. е. минимальная нелинейность, которую они могут измерить, достигает 0,02...0,04%.

В генераторе развертки, схема которого приведена на рис. 1, формирование ЛИН происходит путем зарядки конденсатора Ct постоянным током через резистор Rt, следовательно, падение напряжения на нем между точками А и Б должно быть постоянным. Обозначим его UR. Если подать это напряжение на вход измерительного осциллографа, то на экране изобразится, в первом приближении, горизонтальная прямая линия. Если КU не меняется на всем протяжении ЛИН, то линия на экране будет действительно прямой. В случае положительной нелинейности развертки правый конец линии на экране отклонится на величину ΔUR вниз, при отрицательной - вверх. Как правило, КU бывает не вполне стабильным, поэтому в общем случае нелинейность развертки

ε= ±(ΔUR /UR)x100[%].

Очень удобно проводить измерение UR осциллографом с дифференциальным входом. К сожалению, при большом сопротивлении Rt возникают значительные погрешности: входное сопротивление дифференциального каскада осциллографа, подключенное в точке А (обозначим его RBX), шунтирует резистор Rt. Обычно величина RBX=1 МОм. Другой вход дифференциального каскада осциллографа не влияет на параметры ЛИН, так как подключается к низко-омному выходу повторителя в точке Б.

Оценку нелинейности с хорошей точностью можно провести и обычным осциллографом. Схема измерения представлена на рис. 2. При измерении общие шины питания генератора и осциллографа и их корпусы должны быть изолированы друг от друга. Элемент G1 - для компенсации постоянной составляющей, установку которой производят подстроечным резистором R4.

Здесь входное сопротивление осциллографа присоединяется параллельно Rt и несколько укорачивает импульс ЛИН, не внося дополнительную нелинейность. Емкость корпуса осциллографа по отношению к корпусу генератора, а также входная емкость осциллографа и емкость кабеля щупа Свх также не оказывают влияние на формирование и параметры импульсов ЛИН.

Другой метод измерения нелинейности основан на том факте, что первая производная линейно изменяющейся функции есть величина постоянная. Это значит, что если сигнал с выхода формирователя ЛИН подать через дифференцирующую RC-цепочку на вход осциллографа, то на его экране увидим горизонтальную прямую линию (при ε = 0). Этот метод используется на практике и даже рекомендуется в качестве примера в сборнике задач для ВУЗов [2]. Однако в действительности на экране получается иная картина (рис. 3). Здесь U1 - линейно изменяющееся напряжение, U2 - ожидаемый вид изображения первой производной, U3 - реальная картинка.

Этот метод в том виде, как он обычно применяется, не годится для оценки нелинейности развертки рассматриваемого генератора, но есть один искусственный прием, позволяющий его использовать. Посмотрим на рис. 4, а.

Последовательно с конденсатором Ct включен корректирующий резистор RK, по номиналу примерно равный Rt. При RK > 0 напряжение в точке А после размыкания ключа S возрастает не от 0, как обычно, а скачком - от UK = it · RK. Скачок напряжения передается на выход повторителя в точку Б, и на экране появляется картинка, изображенная на рис. 4,б. Возможности этого искусственного приема ограничиваются тем, что начало импульса U2 как бы отрезается. Если пожертвовать информацией от 10% длительности ЛИН, что вполне допустимо (начальный и конечный участки напряжения развертки редко используются), то U2 = 500...600 мВ. Разрешающая способность метода при использовании, например, осциллографа С1 - 83 с минимальной ценой деления 0,2 мВ, достигает 0,04 %.

Без применения RK начальная часть (10%) сигнала теряется при U2= = 100 мВ. Разрешающая способность метода ухудшается до ±0,2%. Ценное свойство этого метода состоит в том, что с его помощью можно измерять нелинейность напряжения развертки после усилителя горизонтального канала, чего другими методами сделать нельзя.

Еще один метод, предложенный В. А. Бондарем и В. А. Шавериным [6], по схеме (рис. 5) напоминает предыдущий.

Последовательно с Rt и Сt включен резистор Rп, и сигнал снимается с него. После размыкания ключа S на резисторе Rп возникает скачок напряжения, как на резисторе RK в схеме 4,а. Чем больше сопротивление резистора Rп, тем больше величина сигнала и тем выше, казалось бы, должна быть разрешающая способность метода. Однако существуют источники погрешностей, которые ограничивают ее. В частности, сопротивление Rt образует с емкостью (Ск + Свх) интегрирующую цепочку. Передний край импульса Uп заваливается, и часть измеряемого сигнала теряется. При потере длительности около 10% амплитуда Uп составляет 500...600 мВ и разрешающая способность последнего метода такая же.

Литература

1. Дорофеев М. Генератор развертки осциллографа. - Радио, 1996, № 11, с. 32 - 34.
2. Сборник задач и упражнений по электрическим и электронным измерениям. - М.: Высшая школа, 1980.
3. Бондарь В. А., Шаверин В. А. Об одном методе измерения коэффициента нелинейности в генераторах ЛИН. - Метрология. 1975, №7, с. 63 - 70.

Автор: М.Дорофеев, г. Москва

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Видеоигры, образ жизни и масса тела 24.01.2026

Видеоигры давно стали неотъемлемой частью повседневной жизни миллионов людей и перестали восприниматься исключительно как форма досуга. Однако по мере роста времени, проводимого за экраном, все чаще возникает вопрос о том, как подобные привычки отражаются на здоровье. Новое исследование позволило по-новому взглянуть на связь между увлечением видеоиграми, образом жизни и риском набора лишнего веса. Ученые обратили внимание на то, что избыточная масса тела чаще встречается среди людей, активно играющих в компьютерные игры, по сравнению с теми, кто либо вовсе не играет, либо делает это эпизодически. Особенно заметной эта тенденция оказалась у игроков, которые посвящают видеоиграм более 10 часов в неделю. Именно в этой группе чаще фиксировались неблагоприятные поведенческие факторы, включая нарушения питания, сна и недостаток физической активности. Ранее исследователи уже связывали активное пользование компьютером и распространение скоростного интернета с ростом риска избыточного вес ...>>

Игровой смартфон RedMagic 11 Air 24.01.2026

Игровые смартфоны давно перестали быть нишевыми устройствами и превратились в самостоятельный класс мобильной электроники, где на первый план выходят производительность, экран и система охлаждения. Бренд RedMagic, специализирующийся именно на таких решениях, продолжает развивать свою философию и представил новую модель RedMagic 11 Air, в которой сделан акцент на сочетание высокой мощности и сравнительно тонкого корпуса. Внешне RedMagic 11 Air сохраняет узнаваемый фирменный стиль с прозрачной задней панелью, сквозь которую просматриваются внутренние компоненты устройства. В компании отмечают, что дизайн вдохновлен эстетикой виниловых пластинок, гоночных трасс и геометрического искусства. Центральным визуальным и функциональным элементом остается активный охлаждающий вентилятор с RGB-подсветкой, подчеркивающий игровую направленность смартфона. Одной из ключевых особенностей модели стал 6,85-дюймовый AMOLED-дисплей с разрешением 1.5K и частотой обновления 144 Гц. Производитель назыв ...>>

Зеленый чай и метаболическое здоровье 23.01.2026

Зеленый чай на протяжении многих лет остается объектом пристального внимания ученых, поскольку его регулярно связывают с профилактикой различных хронических заболеваний. Этот напиток давно вышел за рамки повседневной традиции и стал предметом серьезных биомедицинских исследований. Недавняя научная работа показала, что полезные свойства зеленого чая могут быть гораздо шире, чем считалось ранее, особенно в контексте обмена веществ и здоровья кишечника. В рамках исследования ученые наблюдали за 40 добровольцами, среди которых 21 человек имел диагностированный метаболический синдром, а 19 участников были здоровыми взрослыми. В течение 28 дней одной группе испытуемых давали экстракт зеленого чая, тогда как другая группа получала плацебо. Такой подход позволил сравнить влияние активных компонентов напитка на разные показатели здоровья. Результаты показали, что у участников, принимавших экстракт зеленого чая, уровень глюкозы в крови оказался ниже, чем у тех, кто получал плацебо. Этот эф ...>>

Случайная новость из Архива Стабильный двумерный электронный газ на поверхности полупроводника 06.03.2014 Немецкие физики впервые смогли превратить фрагмент полупроводника в особую структуру, на поверхности которой существует "двумерный электронный газ" - набор электронов, способных двигаться по двум осям и жестко "закрепленных" на третьей оси. Некоторые материалы способны ограничивать то, как движутся электроны внутри них при внешнем воздействии. К примеру, при появлении внешнего электрического поля внутри особых полупроводников часто возникает особая зона, "двумерный электронный газ" (ДЭГ). Необычные свойства электронов в этой зоне могут помочь нам создать высокотемпературные сверхпроводники, экзотическую наноэлектронику или новые способы передачи информации. Ульрика Диболд из Технологического университета Вены (Австрия) и ее коллеги сделали шаг к созданию таких приборов, изучая свойства кристаллов из титаната стронция - полупроводника, состоящего из атомов титана, стронция и кислорода. Данное вещество, вместе с другим соединением, алюминатом лантана, уже применялось для изучения свойств ДЭГ, возникающего на границе между их пластинками. Авторы статьи заметили, что манера движения электронов на поверхности кристаллов из титаната стронция может сильно меняться в зависимости от того, какие атомы расположены на границе с воздухом. Физики реализовали эту идею в виде модели и просчитали такой вариант структуры атомов стронция, кислорода и титана, на поверхности которой должен возникать двумерный электронный газ. Диболд и ее коллеги воплотили ее в реальность, обработав кристалл титаната стронция при помощи лазера, удалившего "ненужные" атомы с его поверхности. Эксперимент завершился удачно - ученые получили стабильный ДЭГ на поверхности кристалла, свойства которого совпадают с теоретическими выкладками. Как полагают физики, дальнейшее изучение таких кристаллов поможет понять, сможем ли мы использовать все потенциальные преимущества ДЭГ в технике и науке.

Другие интересные новости:

▪ Адаптер SilverStone ECM23

▪ Система охлаждения Deepcool Gammaxx 400 EX

▪ На далеких планетах найдена вода

▪ Гоночная версия электромобиля Hyundai Ioniq 5

▪ Электрические бинты эффективнее обычных

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Блоки питания. Подборка статей

▪ статья От лукавого. Крылатое выражение

▪ статья Откуда взялись различные породы собак? Подробный ответ

▪ статья Восковое дерево. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Электронный антиобледенитель холодильника. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Разъедини обручи. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026