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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Мозг способен блокировать сохранение некоторых воспоминаний 06.12.2021 Ученые из Чжэцзянского университета в Китае провели многочисленные эксперименты с разными группами добровольцев. Гипотеза исследователей подтвердилась: мозг способен блокировать сохранение определенных воспоминаний, даже если человек пытался их запомнить. Логично предположить, что информация, на которой мы специально сосредотачиваемся в определенный момент времени, должна запоминаться лучше. Однако, как оказалось, это не всегда так. Подсознание способно определить, насколько та или иная информация нам нужна в дальнейшем, и, если оказывается, что данные больше не понадобятся, они в памяти не сохранятся. В ходе эксперимента ученые просили добровольцев смотреть на различные объекты и фокусироваться на каких-то определенных их элементах, игнорируя другие. Например, фокусироваться на цвете, а не на форме. Затем их спрашивали о том, что они запомнили. Было несколько подобных экспериментов с людьми разных возрастов. Как показали результаты, добровольцы чаще отвлекались на вещи, которые им нужно было игнорировать, и забывали о вещах, на которых их просили сосредоточиться, чтобы вспомнить их позже. Это позволило ученым сделать вывод, что подсознание фильтрует особым образом информацию, поступающую в мозг - исходя из того, насколько в дальнейшем она может понадобиться. То, что в будущем особо никак не пригодится - мозг попросту не сохраняет в памяти. Выводы эти, по мнению ученых, могут иметь практическое значение - при работе с людьми с постравматическим стрессовым расстройством, например, или со свидетелями преступлений.

Другие интересные новости:

▪ Мусорный датчик

▪ Металлический водород

▪ Новым играм потребуются SSD

▪ Молоко из картофеля

▪ Оконное здание со встроенной антенной мобильной связи

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Измерительная техника. Подборка статей

▪ статья Души высокие порывы. Крылатое выражение

▪ статья Сколько жидкости нужно человеку? Подробный ответ

▪ статья Заместитель начальника отдела внешнеэкономической деятельности. Должностная инструкция

▪ статья Антенны УКВ. Справочник

▪ статья Быстродействующая защита от перенапряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026