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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Полупроводник для гибкого дисплея 25.02.2001 На пути к созданию гибкого электронного дисплея сделан еще одни шаг. Японские исследователи из Токийского технологического института под руководством Хидеоми Коинума разработали ферромагнитный полупроводник, который функционирует при нормальной комнатной температуре и при этом не поглощает излучения видимого диапазона. Большинство подобных ферромагнетиков работоспособны только при сверхнизких температурах. Разработанный же японцами материал, содержащий двуокись титана с примесью кобальта, может послужить основой для создания гибких электронных дисплеев и магнитных накопителей.

Другие интересные новости:

▪ Раскрыт секрет походки динозавров

▪ Источники питания для систем безопасности Mean Well PSC-160

▪ Новые процессоры Pentium III

▪ Важнейшие открытия 2022 года

▪ Искусственные кристаллы для охлаждения электроники

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Лапша быстрого приготовления. История изобретения и производства

▪ статья Что такое Дерби? Подробный ответ

▪ статья Инструктирование по охране труда

▪ статья Автосторож на одной микросхеме. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электронно-релейный регулятор напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025