Вимірювання нелінійності напруги розгортки. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Методи вимірювання похибки пристрою з напругою, що лінійно змінюється, представлені автором на прикладі генератора розгортки осцилографа, можуть бути використані і для оцінки якості інших аналогічних вузлів.

Лінійно змінна напруга (ЛІН) знаходить застосування в різних електронних пристроях. Найбільш наочно, у буквальному значенні слова, воно проявляється як розгортаюча напруга в каналі горизонтального відхилення осцилографа.

Перетворення осцилографа з пристрою, що дозволяє візуально якісно оцінити форму досліджуваного електричного сигналу, в точний вимірювальний прилад стало можливим після створення ЕПТ з плоским екраном, безпаралаксної внутрішньої шкалою і точних каліброваних генераторів розгортки. Для того щоб визначати тривалість досліджуваного сигналу безпосередньо за шкалою трубки, вихідна напруга горизонтального генератора розгортки повинна бути лінійно і стабільно. Але отримати лінійну напругу, що розгортає, неможливо без уміння вимірювати її нелінійність.

Методи вимірювання нелінійності розглянуті з прикладу генератора розгортки, описаного в [1]. На рис. 1 показано спрощену схему його формувача імпульсів ЛІН. Лінеаризація напруги розгортки проводиться зміною коефіцієнта передачі напруги повторювача на VT1, VT2, в якому КU = (R2 + R3 + R4) / (R3 + R4).

Судячи з величин опору резисторів, що входять у формулу, він дуже близький до 1. При зміні опору резистора R2 від 0 до 5 Ом нелінійність напруги розгортки змінює свій знак і абсолютну величину на кілька десятих відсотка.

У статті розглянуто декілька методів виміру. Їх роздільна здатність, тобто мінімальна нелінійність, яку можуть виміряти, досягає 0,02...0,04%.

У генераторі розгортки схема якого наведена на рис. 1 формування ЛІН відбувається шляхом зарядки конденсатора Ct постійним струмом через резистор Rt, отже, падіння напруги на ньому між точками А і Б повинно бути постійним. Позначимо його UR. Якщо подати цю напругу на вхід вимірювального осцилографа, то екрані зобразиться, у першому наближенні, горизонтальна пряма лінія. Якщо КU не змінюється протягом усього ЛІН, то лінія на екрані буде дійсно прямою. У разі позитивної нелінійності розгортки правий кінець лінії на екрані відхилиться на величину ΔUR вниз, при негативній - вгору. Як правило, КU буває не цілком стабільним, тому у загальному випадку нелінійність розгортки

ε= ±(UR/UR)x100[%].

Дуже зручно проводити вимірювання UR осцилографом із диференціальним входом. На жаль, при великому опорі Rt виникають значні похибки: опір вхідний диференціального каскаду осцилографа, підключений в точці А (позначимо його RBX), шунтує резистор Rt. Зазвичай величина RBX = 1 МОм. Інший вхід диференціального каскаду осцилографа не впливає на параметри ЛІН, так як підключається до низько-омного виходу повторювача в точці Б.

Оцінку нелінійності з гарною точністю можна провести і звичайним осцилографом. Схема виміру представлена ​​на рис. 2. При вимірі загальні шини живлення генератора та осцилографа та їх корпуси мають бути ізольовані одна від одної. Елемент G1 - для компенсації постійної складової, установку якої виробляють підстроювальним резистором R4.

Тут вхідний опір осцилографа приєднується паралельно Rt і дещо вкорочує імпульс ЛІН, не вносячи додаткову нелінійність. Місткість корпусу осцилографа по відношенню до корпусу генератора, а також вхідна ємність осцилографа і ємність кабелю щупа Свх також не впливають на формування та параметри імпульсів ЛІН.

Інший метод вимірювання нелінійності заснований на тому факті, що перша похідна функції, що лінійно змінюється, є величина постійна. Це означає, що якщо сигнал з виходу формувача ЛІН подати через RC-ланцюжок, що диференціює, на вхід осцилографа, то на його екрані побачимо горизонтальну пряму лінію (при ε = 0). Цей метод використовується на практиці і навіть рекомендується як приклад у збірнику завдань для ВНЗ [2]. Однак насправді на екрані виходить інша картина (рис. 3). Тут U1 - напруга, що лінійно змінюється, U2 - очікуваний вид зображення першої похідної, U3 - реальна картинка.

Цей метод у тому вигляді, як він зазвичай застосовується, не годиться для оцінки нелінійності розгортки генератора, що розглядається, але є один штучний прийом, що дозволяє його використовувати. Подивимося на рис. 4 а.

Послідовно з конденсатором Ct включений резистор RK, що коригує, по номіналу приблизно рівний Rt. При RK>0 напруга в точці А після розмикання ключа S зростає не від 0, як звичайно, а стрибком - від UK = it · RK. Стрибок напруги передається на вихід повторювача в точку Б, і на екрані з'являється картинка, зображена на рис. 4, б. Можливості цього штучного прийому обмежуються тим, що початок імпульсу U2 відрізається. Якщо пожертвувати інформацією від 10% тривалості ЛІН, що цілком допустимо (початковий та кінцевий ділянки напруги розгортки рідко використовуються), то U2 = 500...600 мВ. Роздільна здатність методу при використанні, наприклад, осцилографа С1 - 83 з мінімальною ціною поділу 0,2 мВ, досягає 0,04%.

Без застосування RK початкова частина (10%) сигналу втрачається при U2 = 100 мВ. Роздільна здатність методу погіршується до ±0,2%. Цінне властивість цього у тому, що з його допомогою можна вимірювати нелінійність напруги розгортки після підсилювача горизонтального каналу, чого іншими методами зробити не можна.

Ще один метод, запропонований В. А. Бондарем та В. А. Шаверіним [6], за схемою (рис. 5) нагадує попередній.

Послідовно з Rt і Ct включений резистор Rп, і сигнал знімається з нього. Після розмикання ключа S на резистори Rп виникає стрибок напруги, як на резистори RK у схемі 4,а. Чим більший опір резистора Rп, тим більше величина сигналу і тим вище, здавалося б, повинна бути здатність, що дозволяє, методу. Однак є джерела похибок, які обмежують її. Зокрема, опір Rt утворює з ємністю (Ск + Свх) інтегруючий ланцюжок. Передній край імпульсу Uп завалюється, і частина сигналу, що вимірюється, втрачається. При втраті тривалості близько 10% амплітуда Uп становить 500...600 мВ і роздільна здатність останнього методу така сама.

література

1. Дорофєєв М. Генератор розгортки осцилографа. – Радіо, 1996, № 11, с. 32 – 34.
2. Збірник завдань та вправ з електричних та електронних вимірів. - М: Вища школа, 1980.
3. Бондар В. А., Шаверін В. А. Про один метод вимірювання коефіцієнта нелінійності в генераторах ЛІН. - Метрологія. 1975 №7, с. 63 – 70.

Автор: М.Дорофєєв, м. Москва

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Протиастероїдний щит для Землі 20.02.2012 Створена в січні 2012 року міжнародна група вчених та інженерів розпочала реалізацію проекту NEOShield. Протягом наступних трьох з половиною років вона працюватиме над створенням засобів захисту Землі від зіткнення з астероїдами. Точна дата останнього падіння великого астероїда Землю невідома. Але поверхня нашої планети досі зберігає сліди космічних бомбардувань, на кшталт 6 км кратера Nordlinger Ries в Баварії. Загалом 13 організацій з числа дослідницьких інститутів та промислових компаній спільно досліджуватимуть технології запобігання ударам астероїдів і комет, зокрема, способи використання спеціальних космічних апаратів, що ведуть небезпечні астероїди з орбіти. На траєкторії зближення із Землею астероїди зазвичай мають швидкість від 5 до 30 кілометрів на секунду. Існуючі приклади астероїдних ударів, наприклад, 1,2-км кратер Barringer в Аризоні чи район Тунгуски у Сибіру, ​​демонструють, яких збитків можуть завдати космічні " гості " . При цьому навіть астероїди менших розмірів можуть викликати величезні руйнування, якщо вони впадуть на велике місто. Так, кратер в Аризоні утворився внаслідок падіння об'єкта близько 50 метрів у діаметрі. За останні 50 років було виявлено тисячі подібних астероїдів - це означає, що небезпечні зіткнення із Землею, швидше за все, відбуваються кожні кілька сотень років. Для того, щоб змінити орбіту небезпечних небесних тіл і запобігти зіткненню з планетою, потрібно в певний час прикласти величезну енергію. В рамках проекту NEOShield вивчатимуться питання визначення складу найбільш небезпечних астероїдів, у тому числі й за допомогою космічних зондів. Однією з головних завдань проекту є опрацювання технологій знищення чи відхилення астероїда. На думку фахівців NEOShield, цього можна досягти за допомогою ядерного вибуху або космічного апарату-буксирувальника. У ефективності подібних методів і належить переконатися. Не виключено, що за результатами роботи міжнародної групи будуть проведені "навчання" з астероїдної оборони - з використанням відповідної космічної техніки. Крім того, розроблений у NEOShield план оборони може бути задіяний щодо астероїда Апофіc, який небезпечно зблизиться із Землею у 2029 році.

Інші цікаві новини:

▪ DVD або FMD ROM

▪ Стандартизований режим HDMI Alternate Mode для підключення USB-C

▪ Швидкісний електромобіль Sunswift 7

▪ Full HD КМОП-матриця для промислового застосування

▪ Мережеве сховище TerraMaster F5-221

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори. Добірка статей

▪ стаття За тих, хто в морі! Крилатий вислів

▪ стаття Чи потрібно приймати вітаміни? Детальна відповідь

▪ стаття Христофорової трави. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Розрахунок складних та розгалужених ланцюгів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Приймач у мильниці. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024