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:

Глюкозамин и когнитивные нарушения 16.10.2026

С возрастом нарушения памяти и мышления становятся все более распространенной проблемой, однако причины того, почему у одних людей легкие когнитивные изменения остаются стабильными, а у других со временем перерастают в деменцию, до сих пор изучены не полностью. Новая работа исследователей Университета Флориды в США указывает на возможную связь одного из широко используемых пищевых добавок с таким переходом. Речь идет о глюкозамине, который обычно принимают для уменьшения дискомфорта в суставах и поддержания их здоровья. Специалисты проанализировали обезличенные медицинские записи UF Health, охватывающие период с 2012 по 2024 год. С помощью искусственного интеллекта они изучили информацию о пациентах с болезнью Альцгеймера и другими связанными с ней деменциями, а также о людях с легкими когнитивными нарушениями. Последние характеризуются заметными проблемами с памятью или мышлением, которые уже выходят за рамки обычных возрастных изменений, но при этом еще не обязательно существенно ...>>

Звук на квантовом уровне меняется скачками, а не постепенно 16.10.2026

В привычном мире звуковые колебания затухают постепенно: струна после щипка вибрирует все слабее, а звон постепенно превращается в тишину. На уровне квантовой физики картина оказывается совершенно иной. Здесь энергия звука существует отдельными порциями, и переход между состояниями может происходить скачкообразно. Исследователи из Стэнфордского университета впервые смогли непосредственно наблюдать такой процесс в реальном времени, зафиксировав квантовые скачки отдельных звуковых частиц. Речь идет о фононах - квантовых порциях механических колебаний, которые можно рассматривать как своеобразный аналог фотонов для звуковых волн. В макроскопическом мире энергия вибрации может уменьшаться практически непрерывно, однако на квантовом уровне такое описание перестает работать. Энергетическое состояние системы изменяется дискретно, переходя с одного уровня на другой. Результаты стэнфордского эксперимента были опубликованы в журнале Science. Чтобы зафиксировать столь быстрый и чувствительн ...>>

Мизофония может иметь выраженную генетическую основу 15.10.2026

Для большинства людей звук жевания, дыхания или сопения остается практически незаметной частью повседневной жизни. Однако у людей с мизофонией такие совершенно обычные звуки способны вызывать мгновенную и крайне сильную негативную реакцию. Причины этого состояния до сих пор изучены недостаточно, однако новое исследование указывает на важную роль наследственности. Полученные данные свидетельствуют о том, что предрасположенность к мизофонии может иметь глубокую генетическую основу. Исследованием занималась команда Медицинской школы Йельского университета, сосредоточившая внимание на семейной истории людей с этим расстройством. В отличие от ряда предыдущих работ, проводившихся преимущественно с помощью дистанционных опросов, на этот раз специалисты непосредственно обследовали 101 человека с мизофонией и членов их семей. Такой подход позволил исследователям оценить не только распространенность состояния среди родственников, но и возможные связи с другими особенностями психического здоро ...>>

Случайная новость из Архива Следы первых европейцев 18.11.2003 На западном склоне потухшего вулкана Роккамонфина в 50 километрах от Неаполя археологи из университета Падуи обнаружили следы трех человеческих существ, оставленные 325-385 тысяч лет назад. Это были представители вида "человек прямоходящий". Рост их оценивают в полтора метра, размер ноги - 34-й. Далекие предки европейцев, спускаясь с горы, шли по слою вулканического пепла, который позже окаменел, сохранив отпечатки следов. Один из шедших поскользнулся и оставил на пепле еще и отпечаток ладони. Это самые древние в мире отпечатки следов человека, а древнейшими следами гоминидов считаются найденные в Танзании - им около 3,5 миллиона лет. Любопытно, что местные жители, давно зная эти следы, считали их следами дьявола: кто еще может ходить по вулкану, оставляя отпечатки в камне?

Другие интересные новости:

▪ Электрический кроссовер DS Aero Sport Lounge

▪ Умные окна на основе организма осьминога

▪ Пластик, разлагающийся в почве за шесть недель

▪ Выражение кошачьей морды

▪ Процессоры MD Elite A-серии Richland

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Конспекты лекций, шпаргалки. Подборка статей

▪ статья Пьер Тейяр де Шарден. Знаменитые афоризмы

▪ статья Растет ли площадь морской поверхности? Подробный ответ

▪ статья Лебеда садовая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Поглощение или всасывание (абсорбция). Простые рецепты и советы

▪ статья Схема, распиновка (распайка) кабеля Samsung C100 + распиновка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026