SU894607A1 - Sawtooth voltage non-linearity coefficient meter - Google Patents

Sawtooth voltage non-linearity coefficient meter Download PDF

Info

Publication number
SU894607A1
SU894607A1 SU802919548A SU2919548A SU894607A1 SU 894607 A1 SU894607 A1 SU 894607A1 SU 802919548 A SU802919548 A SU 802919548A SU 2919548 A SU2919548 A SU 2919548A SU 894607 A1 SU894607 A1 SU 894607A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
counter
voltage
switch
Prior art date
Application number
SU802919548A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Михайлович Кузнецов
Светлана Григорьевна Кузнецова
Original Assignee
Омский политехнический институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Омский политехнический институт filed Critical Омский политехнический институт
Priority to SU802919548A priority Critical patent/SU894607A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU894607A1 publication Critical patent/SU894607A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНОСТИ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯ)ЬЕНИЯ(54) MEASURING FACTOR OF NONLINEARITY COEFFICIENT

1one

Изобрегение относитс  к электроизмерительной технике, а именно к технике измерени  параметров электрических имг ульсов, и может быть использовано пл  автоматического контрол  нелинейности напр жени  развертки в телевидении , а также дл  контрол  формы импульсов пилообразного напр йсени  (ПН), примен емого в других област х раоиоэлек-. троники и в  дерной электронике. The image refers to electrical measuring equipment, namely, the technique of measuring electrical parameters, and an automatic control of the non-linearity of the sweep voltage in television can be used, as well as to control the shape of sawtooth wave pulses used in other areas of radio electronic -. troniki and in nuclear electronics.

Известно устройства дл  измерени  нелинейности ПН, в котором дл  определени  коэффициента нелинейности (КН) используетс  электроннолучева  трубка ll.A device for measuring the non-linearity of a PN is known, in which a cathode-ray tube ll is used to determine the non-linearity coefficient (KN).

Недостатком устройства  вл етс  низка  точность и сложность процесса измерени .The drawback of the device is the low accuracy and complexity of the measurement process.

Наиболее близко к предлагаемому устройство дл  измерени  нелинейности ПН, основанное на его дифференцировании, отличающеес  малой трудоемкостью процесса измерений, непосредственным отсчетом .значений и знака КН, возможность оперативного определени  этого параметра наClosest to the proposed device for measuring the nonlinearity of the PN, based on its differentiation, characterized by low laboriousness of the measurement process, direct reading of the values and the sign of the CN, the possibility of promptly determining this parameter on

любом выбранном участке ПН. Устройство содержит последовательно включенные диф4еренцирующую емкость, усилитель-ограничитель и буферный каскад, два стробирующих каска оа, выполненных в виде последовательно соединенных регул руемых временных задержек, подключенных к источнику синхроимпульсов, двух фсрмирователей стробимпульса и ключей, два пи ковых детектора, аналоговую схему вычи-. any selected area mon. The device contains a series-connected differentiating capacitance, an amplifier-limiter and a buffer cascade, two gating helmets oa, made in the form of serially-connected adjustable time delays connected to the source of clock pulses, two flippers of strobe pulses and keys, two peak detectors, and an analog circuit to calculate.

to тани , а также соединенные последовательно дифференцирующую цепь, пиковый детектор , интегратор с разр дным ключом, коммутируемым от источника тактовых имдульсов стабильной частоты, компаратор и ис15 точник опфного напр жени  Г2 .To tani, as well as a differentiating circuit connected in series, a peak detector, an integrator with a dongle switch switched from a source of clock speeds with a stable frequency, a comparator and a source of optical voltage G2.

Недостатки устройства заключаютс  во-первых, в том, что результат измерени  .КН, через сложность выходных импульсов компаратора зависит от напр жени  опор20 ного источника и параметров вспомогательного ПН, вырабатываемого интегратором (начального уровн  ПН, крутизны, нелинейности периода повторени ). Вари-The drawbacks of the device are, firstly, that the measurement result. The SC, due to the complexity of the comparator output pulses, depends on the voltage of the reference source and the parameters of the auxiliary PN, produced by the integrator (initial level of the PN, slope, nonlinearity of the repetition period). Variation

ации указанных величин под действием teMneparypbi, влажности и других факторов обусловливают погрешность измерени  КН,.НесгабигазНость начального уров н  вспомогательного ПН обусловлена дрейфами величин входного тока и ЭДС смещени  интегратора, а также в значительной мере токами утечки и абсорбцией его накопительной емкости. Вли ние абсорбционных  влений особенно существенно при быстром разр де накопительной емкости через ключ. Практика показывает , что при коммутации емкости 0,15 мкФ через разр дный ключ в течение 10 МКС погрешность определени  КН за счет абсорбции у конденсатора типа 78-П может достигать единиц процентов . Нестабильность крутизны ПН определ етс  в основном вариацией накопительной емкости. Погрешность от изменени  емкости дл  перепада температуры в ЗСЯС величиной 2,5%. Нелинейность ПН в случае применени  высококачественных интегрирующих схем не превосходит сотых долей процента и ее вли ние на результат измерени  КН можно не учитывать . Что касаетс  погрешности от вариаций напр жени  опорного источника и частоты следовани  тактовых импульсов, то при использовании термокомйенсированных стабилитронов и кварцевого генератора ее величина оказьюаетс  пренебр жительно малой.The values of these values under the action of teMneparypbi, humidity and other factors determine the measurement error of the VF,. The effect of absorption is especially significant when the storage capacity is quickly discharged through the key. Practice shows that when switching a capacitance of 0.15 µF through a discharge switch for 10 MKS, the error in determining the VF due to the absorption of a 78-P capacitor can reach several percent. The instability of the steepness of the PN is determined mainly by the variation of the storage tank. The accuracy of the change in capacitance for a temperature difference in an NFFZ of 2.5%. The nonlinearity of the PN in the case of using high-quality integrating circuits does not exceed one hundredth of a percent and its effect on the result of measuring the CN can be ignored. As for the error due to variations in the voltage of the reference source and the frequency of the clock pulse, when using thermocoupled zener diodes and a quartz oscillator, its value turns out to be negligible.

Во-вторых, результат измерени  КН в известном устройстве предст,авлен в виде уровн  посто нного напр жений, т.е. в аналоговой форме, что затрудн ет его оперативную регистрацию и запоминание ка более или менее длительный промежуток времени . Применение аналого-ци(} рсжого преобразовател  дл  организации цифрового отсчета нерационально, так как усложн ет схему устройства и, кроме того, вносит дополнительную погрешность в определение КН.Secondly, the result of measuring a KN in a known device is represented by a constant voltage level, i.e. in analog form, which makes it difficult to quickly register and memorize for a more or less long period of time. The use of analog-ci (} rsky transducer for organizing a digital readout is irrational, since it complicates the design of the device and, in addition, introduces additional error in the determination of the VF.

В-третьих, устройство имеет большую инерционность. При длительности контролируемого ПН 20 млс врем  установлени  одного показани  составл ет примерно 5 с. Низкое быстродействие обусловлвно методом измерени  КН, предполагающим эффективное сглаживание в узле импульсов напр жени , приход щих с выхода кгаоча-модул тора, с целью выделени  их посто нной составл ющей. Можно считать , что посто нна  времени демпфирующего устройства индикатора должна примерно в 500-7ОО раз превьпиать длительность вспомогательго ПН, формируемого интегратором, т.е. сосгавл ть приблизительно 0,6-0,8 с.Thirdly, the device has a large inertia. With a monitored PN of 20 ml, the time taken to establish one indication is approximately 5 seconds. The low speed is conditioned by the method of measuring KN, which assumes effective smoothing in the node of voltage pulses coming from the output of the modulator, in order to isolate their constant component. It can be considered that the time constant of the indicator damping device should be approximately 500–7 times the duration of the auxiliary TI formed by the integrator, i.e. Approximately 0.6-0.8 seconds.

Цель изобретени  - повышение точности , быстродействи  и упрощение измерени  КН.The purpose of the invention is to improve the accuracy, speed and simplify the measurement of KN.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в измеритель коэффициента нелинейности пилоообразного напр жени , содержащий последовательно включенные цифференцирующую емкость, усилите ль-ограничите ль и буферный каскад, два идентичных стррбирук цих каскада, каждый из которыхреализован в виде последовательно соединенных регулируемой временнойThis goal is achieved by the fact that the measuring instrument for the nonlinearity coefficient of the sawtooth voltage, which contains a series-connected differentiating capacitance, an amplitude-limiting and a buffer cascade, two identical cascade controllers, each of which is implemented in the form of series-connected adjustable time

S задержки, подключенной к источнику синхроимпульсов, формировател  стробимпульса и ключа, св занного с выходом буферного каскада, два пиковых детектора., соединенньк соответственно с выходами ключей, аналогов5то схему вычитани , входы которой подключены соответственно к выходам пиковых детекторов , интегратор, компаратор, вход которого св зан с выходом интеграто5 ра индикатор, а также последовательно соединеннью дифференцирующий элемент. и третий пиковый детектор, причем дифференцирующа  емкость и дифференцирующий элемент подключены к измерительному входу прибора, введены два переключател , два вентил , генератор тактовых импульсов и генератор импульсов образцовой частоты, схема временной задержки, аналоговый инвертор, счетчик, регистр, третий формирователь и блок управлени , при этом второй вход компаратора св зан с общей шиной устройства , его выход соединён со схемой управлени  и через третий формирователь - с управл ющим входом второго переключател , вход интегратора подключен к выходу первого переключател , один из входов которого св зан с выходом аналого вой схемы, вычитани , а. другой - с выходом второго переключател , один из входов которого соединен с выходом инвертора , а другой - с его входом и с выходом третьего пикового детектора, вход схемы временной задержв:и подсоединен к источнику синхроимпульсов, а ее выход и выход генератора тактовых импульсов через первый вентиль подключены к блоку управлени , генератор импульсов образцовой частоты через второй вентиль соединен со счетным входом счетчика, еы55 ходы разр дов которого через регистр св заныс индикатором, а выход старшего разр да счетчика подсоединен к блоку управлени , выходы которого подключе ны соответственно к управл ющему вхопу первого переключател , второму вентилю и к установочным вхоаам счетчика и регистра .. На фиг. 1 привеаена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные циаграммы1 по сн ющие принцип его работы; на фиг. 3 вариант выполнени  пиковых детекторов; на фиг. 4 - формы напр жений на выходе интегратора 14 и формировател  31. Измеритель КН ПН содержит дифференцирующую емкость 1, соединенную с усилителем-ограничитепем 2, подключенным к буферному каска пу 3, два идентичных стробирующих каскада, первый из которых реализован в висе последовательного соединени  регулируемой временной задерм ки 4, формировател  5 стробимпульсов и ключа 6, второй - в виде последовательного соединени  регулируемой временной задержки 7, формировател  8 стробимпульсов и ключа 9 Входы временных задержек подключены к источнику синхроимпульса U, а входы ключей - к выхору буферного, каскада 3. Кроме того, измеритель содержит два пиковых детектора 10 и 11, соединенных соответственно с выходами ключей, аналоговую схему 12 вычитани , входы котсрой подключены соответственно к выходам пиковых детекторов 1О и II, а выход через первый переключатель 13 и интегратор 14 с зар дной цепью 15, 16 и усилите/ЮМ 17 напр жени  св зан со входом компаратора 18,дифференцирующий элемент 19, третий пиковый детекто 2О и инвертор 21, соединенные последовательно , счетчик 22, регистр 23 и циф ровой индикатор 24, включенные каскаftно , элемент 25 временной задержки, генератор 26 тактовых импульсов, генератор 27 импульсов образцовой частоты, второй переключатель 28, сдаа вентил  29 и 30, третий формирователь 31 и блок 32 управлени . В схему варианта выполнени  пиковых детекторов 10, 11 и 2О (фиг. 3) вход т сравнивающий операционный усилитель 33, зар дный диод 34, последовательно с которым включены зар шшй транзистор 35 и запоминающий конденсатор 36, соединенный своим первым вы водом со входом повторител  37 напр жени  на операционном усилителе с полевыми входными транзисторами, резис .гивный делитель 38, 39,. защитный стабилитрон 40, выравнивающий резистор 4 и разр дна  кнопка 42. 8 7« В качестве зар дного транзистора 35 примен ют кремниевый планарный триод - п - р типа. Устройство работает слесс к цим образом . В исходном состо нии входы устройства отключены от источников пилообразного U, и синхронизирующего U. напр жений. При этом ключи 6 и 9 pa-i зомкнуты, напр жени  и и Ue соответственно на выходах аналоговой схемы 12 вычитани  и дифференцирующего элемента 19 равны нулю. В It разр дах счетчика 22 в дополнительном коде записано некоторое целое число М , а разр ды с (ic+l) до старщего ориентированы в положении единицы. В пиковьк детектсрах 10, 11 и 20 разр дные кнопки 42 замкнуты , поэтому напр жени  на выходах пикоБОГо детектора 2О и аналогового инвертора 2 I соответственно равны и -80 млВ, (J 80 млВ. Одно из этих напр жений (например U{j ) через переключатели 28 и 13 воздействует на вход интегратора 14 и после интегрировани  сравниваетс  компаратором 18 с нулевым напр жением. В момент срабатывани  компаратора 18 формируетс  сигнал, который нормализуетс  по амплитуде формирователем 31. Под действием импульса напр жени  (фиг.4) с выхода формировател  31 срабатывает элемент 28, подключа  к интегратору 14 напр м ениеО- -Ut. При этом направление напр жени  ид мен етс  на обратное, что приводит к новому срабатыванию компаратора 18 и переключател  28 и т.д. Следовательно, интегратор 14 находитс  в режиме релаксационных колебаний , причем посто нна  составл юща  его выходного напр жени  и равна нулю, а откаинени  текущего значени  напр жени  Uxj от нулевого уровн  не превышают по амплитуде зону нечувствительности (фиг. 4) компаратора 18, составл ющую единицу милливольт. Таким образом, в предлагаемом устройстве практически исключена погрешность измерени  КН, обусловленна  входным током и ЭДС смешени  интегратора 14, к величинам которых поэтому жестких требований не предъ вл етс . В рабочем состо нии измерител  разр дные кнопки 42 у пиковых детекторов 10, 11 и 20 разомкнуты, а входы. устройства подключены соответственно к источникам пилоообразного Uy, и синхронизирующего DC напр жений. До поступлени  сигналовиу, ии выходное напр жение Uj. 78 пикового иетектсра 20 остаетс  равным 8О млВ и интегратор 14 продол саег работать в релаксационном режиме. Благодар  особенности схемы пикового детектора 20 (фиг. 3) этот режим может поддйрживатьс  достаточно долго. 1 Особенностью схемы на фиг, 3  вл впр  реализаци  зар дной цепи. Помимо зар дного диода 34, она содержит еще зар дный транзистор 35, включенный так что потенциалы на базе и коллекторе триода в любой момент времени одинаковы . Если зар дный диод 34 заперт, что имеет место при (Jg 0,U -80 Mjfi, то обратное напр жение выдел етс  в основном на этом диоде. Падение напр жени  на выравнивающем резисторе 41 составл ет единицы милливольт. Следовательно , весь зар дный транзистор 35 представл ет собой эквипотенциальную область, благодар  чему исключаетс  путь разр да запоминающей емкости 36 через зар дную цепь. Так как входное сопротивление повторител  37 напр жени с прл1евыми транзисторами очень велико ( 10 -1ООм), схема пикового детектора 20 обеспечивает длительное хранение уровн  напр5 кени  Е,, например, сотни минут, если конденсатор 36 типа К76-П имеет емкость 0,1 мкФ. Работа измерител  может быть по снена с помощью математических выражений . Так, с по влением первого синхронизирующего импульса Uc{ фиг, 2) формируетс  ПН DO, которое, пройд  дифференци рующую емкость 1, подводитс  к усилите шо-огргщичителю 2 в виде импульса тока с амплитудой где Сл- величина дифференцирующей емкости 1. Верщина импульса, содержаща  инфор мацию об изменении производной ПН, вы л етс  путем ограничени  продифференцированного сигнала сверху и преобразуетс  в имгсльс напр вкени  Ц . Поступа  на вход устройства, первый синхронизирующий импульс и приводит в действие регулируемые временные задержки 4, 7 и элемент 25 временной задержки. Длительности t и Ьг регулируемых задержек 4 и 7 устанавливаютс  плавно и независимо, что позвол ет определить КН на любом выбранном участке ПН. Длительность1(у,задержки 25 выбираетс  такой, чтобы к моменту ее окончани  полностью заверщилс  перехо 7 ый процесс установлени  напр жени  ид а выходе аналоговой схемы 12 вычиани . К стабильности длительностиtj. естких требований не предъ вл етс . В момент времени t (фиг. 2) сипал с выхода регулируемой временной адержлси 4 запускает формирователь 5. ырабатьюаетс  первый стробимпульс, и ерез ключ 6 проходит перва  вьфезка мпульса напр жени  U , амплитуда коорой Up, запоминаетс  пиковым детектоом 1О в виде уровн  посто нного напр ени . Если принебречь вли нием харакеристик ключа 6 и прин ть равными едиице коэффициенты передачи узлов 3 и 0, то уровень посто нного напр жени  а выходе пикового детектора 1О равен ,ta) ое - уровень ограничени  усилител -ограничител  2; А - величина , посто нна  дл  данного усилител ; R. - передаточное сопротивление. узла 2; г- - производна  ПН в момент вре I мен  t. При этом на выходе аналоговой схемы 12 вычитани , имеющей коэффициент усилени  разностного сигнала К , устанавливаетс  напр жение 0 . равное К. U(2. В момент времени Ъ.о формируетс  второй стробимпульс, и через ключ 9 пропускаетс  втора  вырезка импульса напр жени , амплитуда которой . запоминаетс  пиковым детектором 11 в виде уровн  посто нного напр жени . В уравнении (3) Mu производна  ПН в момент времени Ч. На выходе аналоговой схемы 12 вычитани  после заверщени  переходного процесса устанавливаетс  напр жение VW.(-).t) Пропорциональное разности производных у измер емого ПН в моменты времени t и tQ. Длительность переходного процесса определ етс  инерционностью узла 12. Величина К С R определ ет чувствительность измерител  и может регулироватьс  путем ступенчатого изменени  коэффиц ента передачи . Поступа  на дифференцирующий элемен 19 измерител  коэффициента нелинейности пилообразное напр жение преобразуетс  этой целью в импульс напр жени  и5(фиг. максимальное значение которого 4иксируетс  и запоминаетс  третьим пиковым петектором 20. Запоминание экстремальной произвопной ПН осуществл етс  следующи образом. С по влением отрицательного перепада напр жени  Uc (4иг. 3) отпираетс  диод 34 и начинаетс  зар нка конденсатора 36. В процессе зар да напр жение на емкости 36 отслеживает сигнал Uj , поскольку этот прсщесс непрерывно контролируетс  сравнивающим усилителем 33, на инверсный вход которого подаетс  сигнал с выхода пикового детектора 20. В момент, когда отрицательный импульс напр жени  Uj достигает максимального значени , а затем начинает уменьшатьс , процесс подразр да конденсатора 36 прекращаетс , так как напр жение на сигнальном входе сравнивающего усилител  33 становитс  меньше напр жени  на его инверсном входе. В результате напр жение на выходе сравнивающего усилител  33 измен ет свой знак на обратный, что приводит к запиранию диода 34. Таким образом, на выходе пикового детектора 20 устанавливаетс  посто нное напр женней (фиг. 2), пропорциональное максимальному значению производной контролируемого ПН, .,U,u) - наибольшее значение производной ПН; CQ - емкость дифференцирующего Элемента 19; fto - сопротивление этого элемента; К,к- коэф4 щиент передачи напр жени  элемента 1 Лальнейщее рассмотрение работы измерител  продолжим с момента окончани времени задержки (фиг. 2)-. Перепадом напр жени  U- с выхода элемента 25 разблокируетс  вентиль 29, и импульсы напр жени идот тактового генератора 2 поступают на блок 32 управлени . По первому же тактовому импульсу Ug блок 32 управлени  формирует на своих выходах два импульсных сигнала. Один из них U lJ paзблoкиpyeт вентиль 30, и импульс Цо образцовой частоты tg с выхода генератора , 27 начинает заполн ть счетчик 8 710. 2, в Ч разр аах которого в аополнитбль ом коце хранитс  число М & раар аы (k +1) ао старшего ориентированы в положение еоиница. Другой импульсный игнали.( управл{поший вхоп переключател  13 (фиг. 1), в результае чего последний поосоешга ег вхоа ингратора 14 к выхопу аналоговой схемы 12 ычитани . Поскольку перехооный процесс становлени  напр жени Ux уже завершен, ыхоаное напр жение интегратора 14 ачинает измен тьс  по линейному закону (фиг. 4) илЛ) где t - сопротивление резистора 15; С - емкость кониенсатора 16. Компаратор 18 сравнивает сигнал и (i ) с нулевым уровнем. В момент срабатьшани  компаратора 18 перепад напр жени  на его выхоое через формирователь 31 воздействует на управл ющий вход переключател  28, и к выходу последнего подсоедин етс  напр жение, пол рность которого противоположна пол рности напр жени  ид. Как видно из фиг.2, отрицательную пол рность имеет посто нное напр жение }, образуюиеес  на выхо де пикового детектора 20. После заполнени  счетчика 22 М им пульсами образцовой частоты все его разр ды оказываютс  в единичном положе- НИИ. С приходом (М-Ь) сигнала, отделенного от тактового импульса и9(фиг. 2) временным интервалом Т, i все разр ды счетчика 22 обнул ютс  и отрицательный перепад напр жени  выходе его старшего разр да через блок 32 у. равлени  возвращает в исходное положение переключатель 13. При этом ко входу интегратора 14 цл  компенсации действи  напр жени  Од дареключаетс  напр жение U . Выходное напр жение интегратора 14 в момент времени Т; равно и fТ) . V i -c-ip Далее напр жениеи( ) измен етс  по закону V.TTRCf а счетчик 22 продолжает заполн тьс  импульсами . образцовой частоты о, поступающими с выхода генератора 27. Через интервал времени (фиг. 2) напр жение на выходе интегратора 14 достигает нул , что фиксируетс  срабатыванием компаратора 18. По положительному перепасу его выхооного напр жени  блок 32 управлени  формирует два импульсных сигнала. Оцин из них - отрицагельный перепад напр жени  U Q -закрывает ёёнтиль 30, и на счетчике 22 оказьюйегс  зафиксированным двоичный код числа N I определ емого из услови  RC-Ь . Другим сигналом - импульсом Hanpspжени и - разблокируетс  регистр 23 на врем  tj, необходимое дл  уверенной переписи в него двоичного кода с выхода счетчика 2.2. По окончании импульса блок 32 управлени  вырабатывает импуль сброса и(5( 2) который, поступав на установочный вход счетчика 22, восстанавливает его исходное состо ние, поог готавлива  устройство к следующему из .мерительному цик/у. Содержимое регистра 23 запоминаетс и индицируетс  в дес тичном кодецифровым , индикатором 24. Подстановка в (9) управлений (4) и (5) дает следующее выражение дл  результата измерени , представленного значением числа ( du du I чЖТ d.-fci ( dUn Vdi ЬйУ .-с. где г- -/ - масштабный фициент,:определ емый параметрами схемы . Из (10) следует, что показани  циф рового индикатора 24 с точностью до ма штабного коэффициента соответствует измер емому КН, а при выборе коэффициентаК 1ОО индикатор 24 высвечивает непосредственно в процентах значение коэф фициента нелинейности исследуемого учас ка пилообразного напр жени  On . Величина 100 может задаватьс  путем вы бора значени  числа М , которое заноситс  в дополнительном коде в счетчик 22 при его предварительной установке. По завершении интервала времени Tt интегратор 14 вновь оказываетс  в режи ме релаксационных колебаний и его выхошое напр жение поддерживаетс  на ну левом уровне. При по влении второго так тового импульса Ug (фиг. 2) начинаетс  очередной измерительный цикл и процесс работы предлагаемого устройства повтор етс . Частота обновлени  показаний на 8 712 табло индикатора 24 устанавливаетс  onieратором с помощью блока 32 управлени . Получаемый результат измерени  не зависит от изменений периода повторени  Т тактовых импульсов Ug , образцовой частоты (j, напр жени  опорного источника и от параметров вспомогательного ПН, вырабатываемого- интегратором 14. За счет применени  двухтактового режима интегрировани  исключаетс  погрешность измерени , обусловленна  абсорбционным и характеристиками и точками утечки накопительной емкости 15 и улучшаетс  помехоустойчивость схемы. Все это позвол ет получить в предлагаемом устройстве более высокую точность измерени  более, высокую точность определени  КН и большую чувствительность (разрешаю- щую способность). Устройство имеет более высокое быстродействие . Как виино из временных диаграмм (фиг. 2), врем  установлени  показани  прибора не превышает Т +t3aA Устройство обеспечивает возможность запоминани  и длитель юго хранени  ре-, зультата измерени  в цифровой форме, что имеет важное значе ше дл  автоматизации контрол  КН и дл  сопр жени  измерител  с ЭВМ. Ф О р. м ула изобретени  Измеритель коэффициента нелинейности пилообразного напр жени , содержащий последовательно включенные дифференцирующую емкость, усилитель-ограничитель и буферный каскад, два стробирующих каскада, выполненных в виде последовательно соединенных регулируемых временных задержек, подключенных к источнику синхроимпульсов, формирователей стробимпульса и ключей, св - . занных с выходом буферного каскада, два пиковых детектора, соединенных соответственно с выходами ключей, аналоговую схему вычитани , входы которой подключены соответственно к выходам пиковых детекторов, интегратор, компаратор , вход которого св зан с выходом интегратора, индикатор, а также последовательно соединенные цифференцирукгщий элемент и третий пиковый детектор, причем дифференцирующа  емкость и дифференцирующий элемент подключены к измерительному входу прибора, о т л и чающийс  тем, что, с целью повышени  точности, быстродействи  и упроще-. ни  процесса измерени , в него введены 13 пва переключател , ова вентил , генератор тактовых импульсов и генератор импульсов образцовой частоты, схема временной зацержки, аналоговый инвертор, счетчик, регистр, третий формирователь и блок угфавлени , при этом второй вход компаратора св зан с общей .шиной устройства , его вь1ход соединен со схемой управлени  и через третий формирователь с управл ющим вхооом второго переключател , вход интегратора подключен к выходу первого переключател , один из входов которого св зан с выходом.аналоговой схемы вычитани , а другой - с выходом второго переключател , один из входов которого соединен с выходом аналогового инвертора, а другой - с его входоми с выходом третьего пикового детектора, вход схемы временной задерж ки подсоединен к источнику синхроимпуль 07 сов, а ее выход и выход генератора тактовых импульсов через первый вентиль подключены .к блоку управлени , генератор импульсов образцовой частоты через второй вентиль соединен со счетным входом счетчика, выходы последнего через регистр св заны с индикатором, а выхоа старшего разр да счетчика подсоешгаен к блоку управлени , выходы которого подключены соответственно к управл 1ошему входу первого переключател , второму вентилю и к установочным входам счетчика и регистр6. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 169678, кл. 5 01R 29/04. 2.Авторское свидетельство СССР № 742830, кл. 29/02 (прототип ).S delay connected to the source of clock pulses, the driver of the pulse and the key associated with the output of the buffer stage, two peak detector. Connected respectively to the outputs of the keys, an analog subtraction circuit whose inputs are connected respectively to the outputs of the peak detectors, an integrator, a comparator whose input is connected to the integrator's output indicator, and a serially connected differentiating element.  and a third peak detector, with the differentiating capacitance and the differentiating element connected to the measuring input of the device, two switches, two valves, a clock generator and a pulse frequency generator, a time delay circuit, an analog inverter, a counter, a register, a third driver and a control unit, the second input of the comparator is connected to the common bus of the device, its output is connected to the control circuit and, via the third driver, to the control input of the second switch, the integral input torus connected to the output of the first switch, one of whose inputs is coupled to the output of the analog circuit howling, subtracting, and.  the other with the output of the second switch, one of the inputs of which is connected to the output of the inverter, and the other with its input and the output of the third peak detector, the input of the time delay circuit: and connected to the clock source, and its output and output of the clock generator through the first the gate is connected to the control unit, the pulse generator of the exemplary frequency is connected via a second gate to the counting input of the counter, the discharge bits of which through the register are connected by an indicator, and the high discharge output of the counter is connected It is connected to the control unit, the outputs of which are connected respectively to the control loop of the first switch, the second valve and to the installation inputs of the counter and register. .  FIG.  1 is a functional diagram of the proposed device; FIG. 2 shows temporary diagrams 1 explaining the principle of its operation; in fig.  3 embodiment of peak detectors; in fig.  4 shows the voltage forms at the output of the integrator 14 and the former 31.  The meter KN MON contains a differentiating capacitor 1 connected to an amplifier-limiting device 2 connected to the buffer helmet pu 3, two identical gating cascades, the first of which is implemented in the hanging serial connection of the adjustable time delays 4, the strobe driver 5 and the key 6, the second one in the form of a serial connection of an adjustable time delay 7, a pulse generator 8 and a key 9. The time delay inputs are connected to the clock source U, and the key inputs are connected to the buffer output, cascade a 3.  In addition, the meter contains two peak detectors 10 and 11 connected respectively to the outputs of the keys, analogue subtracting circuit 12, the inputs of the controller are connected respectively to the outputs of the peak detectors 1O and II, and the output through the first switch 13 and the integrator 14 with a charging circuit 15, 16 and amplify / YuM 17 voltage is connected to the input of the comparator 18, differentiating element 19, third peak detector 2O and inverter 21 connected in series, counter 22, register 23 and digital indicator 24 switched on, time delay element 25, generator a clock torus 26, a pulse frequency generator 27, a second switch 28, passing valves 29 and 30, a third driver 31, and a control unit 32.  In the circuit of the embodiment of the peak detectors 10, 11 and 2O (Fig.  3) includes a comparing operational amplifier 33, a charging diode 34, in series with which included a charging transistor 35 and a storage capacitor 36, connected by its first lead to the input of the repeater 37 voltage on the operational amplifier with field-input transistors, resis. the divisive divider 38, 39 ,.  protective zener diode 40, leveling resistor 4 and button 42 discharge.  8 7 "A silicon planar triode of the pn type is used as a charge transistor 35.  The device works as follows.  In the initial state, the device inputs are disconnected from the sources of the sawtooth U, and the synchronizing U.  stress  In this case, the keys 6 and 9 pa-i are closed, the voltages and and Ue, respectively, at the outputs of the analogue subtracting circuit 12 and the differentiating element 19 are zero.  In It bits of counter 22, an additional integer M is written in the additional code, and bits from (ic + l) to the most significant one are oriented at the position of one.  In the peak detectors 10, 11, and 20, the discharge buttons 42 are closed, so the voltages at the outputs of the picoBOGO detector 2O and the analogue inverter 2 I are equal and -80 mlV, respectively (J 80 mlV.  One of these voltages (for example, U {j) through the switches 28 and 13 acts on the input of the integrator 14 and, after integration, is compared with a comparator 18 with zero voltage.  At the time the comparator 18 triggers, a signal is generated that is normalized in amplitude by the driver 31.  Under the action of a voltage pulse (Fig. 4) from the output of the imaging unit 31, the element 28 is triggered, connecting the O-to-Ut voltage to the integrator 14.  In this case, the direction of the voltage id is reversed, which leads to a new operation of the comparator 18 and the switch 28 and so on. d.  Therefore, the integrator 14 is in the mode of relaxation oscillations, and the constant component of its output voltage is zero, and if the current value of the voltage Uxj is removed from the zero level does not exceed the deadband in amplitude (Fig.  4) comparator 18, which is a millivolt unit.  Thus, in the proposed device, the measurement error of the VF caused by the input current and the emf of mixing of the integrator 14 is practically eliminated, and therefore there is no strict requirement for the values of which.  In the working state of the meter, the discharge buttons 42 at the peak detectors 10, 11 and 20 are open and the inputs are.  The devices are connected respectively to the sawtooth Uy sources, and synchronizing DC voltages.  Before the arrival of the signal, and the output voltage Uj.  78 peak of the spectrum 20 remains equal to 8 O mlB and the integrator 14 continues to work in the relaxation mode.  Due to the peculiarities of the peak detector circuit 20 (FIG.  3) this mode can be long enough.  1 The feature of the circuit in FIG. 3 is the implementation of the charging circuit.  In addition to the charge diode 34, it also contains a charge transistor 35, turned on so that the potentials on the base and on the collector of the triode are the same at any time.  If the charge diode 34 is blocked, which is the case for (Jg 0, U -80 Mjfi, then the reverse voltage is released mainly on this diode.  The voltage drop across the equalization resistor 41 is a few millivolts.  Therefore, the entire charge transistor 35 is an equipotential region, thereby eliminating the path of discharge of the storage capacitor 36 through the charge circuit.  Since the input resistance of the repeater 37 voltage with transistors is very high (10 -1OOm), the peak detector circuit 20 provides long-term storage of the voltage level E, eg hundreds of minutes if the capacitor 36 of the type K76-P has a capacity of 0.1 µF .  The meter operation can be explained using mathematical expressions.  Thus, with the advent of the first synchronizing pulse Uc (FIG. 2), a DO DO is formed, which, having passed the differentiating capacitance 1, is brought to the amplification with a shocker 10 in the form of a current pulse with amplitude where SL is the value of the differentiating capacitance 1.  The pulse width, containing information about the change in the derivative of the PN, is determined by limiting the differentiated signal from above and is converted into an impulse of direction C.  The entry of the device, the first clock pulse and actuates the adjustable time delays 4, 7 and the element 25 of the time delay.  The durations t and lg of the adjustable delays 4 and 7 are set smoothly and independently, which makes it possible to determine the CNs in any selected area of the PN.  Duration1 (y, delay 25 is chosen such that by the time of its termination the transition to the 7th process of setting the voltage on the output of the analog circuit 12 is completely completed.  To stability of duration  no hard requirements.  At time t (FIG.  2) sipal from the output of the adjustable time hold 4 starts the driver 5.  The first strobe pulse is generated, and through key 6, the first voltage pulse U, the amplitude of the coordinate Up, passes through the peak detector 1O in the form of a constant voltage.  If we ignore the characteristics of the key 6 and assume that the transmission coefficients of nodes 3 and 0 are equal to unity, then the level of constant voltage at the output of the peak detector 1O is equal to, ta) th - the level of limiting amplifier-limiting 2; A is a constant value for a given amplifier; R.  - transfer resistance.  node 2; d- is a derivative of mon at the moment of time I men t.   At the same time, the output of the analog subtracting circuit 12, having a gain factor of the difference signal K, is set to voltage 0.  equal to K.  U (2.  At time b. A second strobe pulse is formed, and a second voltage pulse cut through the key 9 passes, the amplitude of which is.  remembered by the peak detector 11 as a constant voltage level.  In equation (3), Mu is derivative of PN at time of time Ch.  At the output of the analog subtraction circuit 12, after the completion of the transient process, the voltage VW is set. (-) t) Proportional to the difference of the derivatives of the measured PN at the instants of time t and tQ.  The duration of the transient is determined by the inertia of the node 12.  The K C R value determines the sensitivity of the meter and can be adjusted by changing the transmission coefficient stepwise.  Acting on the differentiating element 19 of the nonlinearity coefficient meter, the sawtooth voltage is transformed by this purpose into a voltage pulse and 5 (Fig.  the maximum value of which is locked and remembered by the third peak detector 20.  The storage of an extrinsic, nonvolatile MF is performed as follows.  With the appearance of a negative voltage drop Uc (4ig.  3) diode 34 is unlocked and capacitor 36 starts charging.  During the charging process, the voltage on the capacitance 36 monitors the signal Uj, since this process is continuously monitored by a comparison amplifier 33, to the inverse input of which a signal is output from the output of the peak detector 20.  At the moment when the negative voltage pulse Uj reaches its maximum value and then begins to decrease, the process of the subarameter of the capacitor 36 stops, as the voltage at the signal input of the comparison amplifier 33 becomes less than the voltage at its inverse input.  As a result, the voltage at the output of the matching amplifier 33 reverses its sign, which leads to the blocking of the diode 34.  Thus, a constant is set at the output of the peak detector 20 (FIG.  2) proportional to the maximum value of the derivative of the controlled MO,. , U, u) - the largest value of the derivative of the MO; CQ is the capacitance of differentiating element 19; fto is the resistance of this element; To, koef4 the voltage transmission element of the element 1 The most important consideration of the operation of the meter will continue from the moment the delay time ends (Fig.  2) -.  By a voltage difference U- from the output of the element 25, the valve 29 is unblocked, and the voltage pulses and the idot of the clock generator 2 arrive at the control unit 32.  On the first clock pulse Ug, control unit 32 generates two pulse signals at its outputs.  One of them U lJ breaks the valve 30, and the pulse T o of the exemplary frequency tg from the generator output, 27 begins to fill the counter 8 710.  2, in which the M & raar ay (k +1) ao senior is oriented to the eoinitsa position.  Another pulse ignal. (control of the switch in switch 13 (FIG.  1), as a result of which the last posi- tion of its ingressor 14 to the output of the analogue reading circuit 12.  Since the transition process for voltage Ux has already been completed, the voltage of the integrator 14 does not change linearly (Fig.  4) ill) where t is the resistance of the resistor 15; C - capacitor capacitance 16.  Comparator 18 compares the signal and (i) with a zero level.  At the moment of the comparator 18 srabatan, the voltage drop across its output through the shaper 31 acts on the control input of the switch 28, and a voltage is connected to the output of the latter, the polarity of which is opposite to the polarity of the voltage id.  As can be seen from FIG. 2, the negative polarity has a constant voltage} formed at the output of the peak detector 20.  After the counter is filled with 22 M pulses of an exemplary frequency, all its bits turn out to be in a single position.  With the arrival (M-b) of the signal, separated from the clock pulse u9 (Fig.  2) with the time interval T, i, all the bits of the counter 22 are zeroed out and the negative voltage drop of the output of its most significant bit through the block 32 y.  This function returns the switch 13 to the initial position.  At the same time, the voltage U is disconnected to the input of the integrator 14 for the compensation of the action of the voltage Od.  The output voltage of the integrator 14 at time T; equals fT).  V i -c-ip Further, the voltage () is changed according to the law V. TTRCf and counter 22 continues to fill with pulses.  exemplary frequency about coming from the output of the generator 27.  After a time interval (FIG.  2) the voltage at the output of the integrator 14 reaches zero, which is detected by the operation of the comparator 18.  On the positive overload of its output voltage, control unit 32 forms two pulse signals.  Otsin of them is the negative voltage drop U Q -coding of the 30, and on the counter 22 appears the fixed binary code of the number N I determined from the condition RC-b.  Another signal — the impulse Hanpsprai — unlocks the register 23 for the time tj, which is necessary to confidently write a binary code into it from the output of counter 2. 2  At the end of the pulse, the control unit 32 generates a reset pulse and (5 (2) which, arriving at the installation input of the counter 22, restores its initial state, preparing the device to the next one of. measuring cycle / y.  The contents of register 23 are memorized and displayed in decimal code-specific indicator 24.  Substituting in (9) the controls (4) and (5) gives the following expression for the measurement result represented by the value of the number (du du I Ж d d. -fci (dUn Vdi BOY. -with.  where r - - / - scale factor,: defined by the parameters of the scheme.  From (10) it follows that the readings of the digital indicator 24 with an accuracy up to a scale factor correspond to the measured CN, and when choosing the coefficient COO 1OO, indicator 24 directly highlights the value of the nonlinearity coefficient of the studied part of the saw voltage On.  The value 100 can be set by selecting the value of the number M, which is entered in the additional code in the counter 22 when it is preset.  Upon completion of the time interval Tt, the integrator 14 is again in the mode of relaxation oscillations and its output voltage is maintained at the zero level.  When the second so-called pulse Ug appears (FIG.  2) the next measurement cycle begins and the operation of the proposed device is repeated.  The update rate of indications on 8,712 scoreboard indicator 24 is set by the onierator using control unit 32.  The result of the measurement does not depend on changes in the repetition period T of clock pulses Ug, the reference frequency (j, the voltage of the reference source, and on the parameters of the auxiliary PN produced by the integrator 14.  Due to the use of the two-stroke integration mode, the measurement error due to the absorption and characteristics and leakage points of the storage tank 15 is eliminated and the noise immunity of the circuit is improved.  All this makes it possible to obtain in the proposed device a higher accuracy of measurement, a higher accuracy of determining KN and greater sensitivity (resolution).  The device has a higher speed.  As viino from the time diagrams (FIG.  2), the time taken to establish an instrument reading does not exceed T + t3aA. The device provides the ability to memorize and the length of the south storage of the result of the measurement in digital form, which is important for automating the control of the VF and for interfacing the meter with the computer.  Ф О р.  The invention measures a sawtooth voltage nonlinearity coefficient meter containing a series-connected differentiating capacitance, an amplifier-limiter and a buffer cascade, two gates, made in the form of serially connected adjustable time delays connected to a source of clock pulses, gate formers of strobe pulses and keys.  connected to the output of the buffer stage, two peak detectors connected respectively to the outputs of the keys, an analog subtraction circuit whose inputs are connected respectively to the outputs of the peak detectors, an integrator, a comparator whose input is connected to the output of the integrator, an indicator, and a series-connected differential element and the third peak detector, the differentiating capacitance and the differentiating element being connected to the measuring input of the device, which is, in order to increase accuracy, faster Corollary and simplification.  Neither the measurement process, 13 pv switches, ova valve, clock pulse generator and pulse generator of exemplary frequency, temporary looping circuit, analog inverter, counter, register, third driver and corrugator, are entered into it, while the second input of the comparator is associated with a common one. By the bus of the device, its input is connected to the control circuit and through the third driver with the control input of the second switch, the integrator input is connected to the output of the first switch, one of whose inputs is connected to the output. analog circuit, and the other with the output of the second switch, one of the inputs of which is connected to the output of the analog inverter, and the other with its input and the output of the third peak detector, the input of the time delay circuit is connected to the sync pulse 07, and its output and the output of the clock generator through the first valve is connected. to the control unit, a pulse generator of exemplary frequency through the second valve is connected to the counter input of the counter, the outputs of the latter through a register are connected to the indicator, and the high end of the counter is connected to the control unit, the outputs of which are connected respectively to the control input of the first switch, second valve and to the installation inputs of the counter and register6.  Sources of information taken into account during the examination 1. USSR Author's Certificate No. 169678, cl.  5 01R 29/04.  2 USSR Author's Certificate No. 742830, cl.   29/02 (prototype).

fe -iT :fe -iT:

fcfc

УбUb

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Измеритель коэффициента нелинейности пилообразного напряжения, содержащий последовательно включенные дифференцирующую емкость, у силите ль-ограничитель и буферный каскад, два стробирующих каскада, выполненных в виде последовательно соединенных регулируемых временных задержек, подключенных к источнику синхроимпульсов, формирователей стробимпульса и ключей, свя- . занных с выходом буферного каскада, два пиковых детектора, соединенных соответственно с выходами ключей, аналоговую схему вычитания, входы которой подключены соответственно к выходам пиковых детекторов, интегратор, компаратор, вход которого связан с выходом интегратора, индикатор, а также последовательно соединенные дифферендирующий элемент и третий пиковый детектор, причем дифференцирующая емкость и дифференцирующий элемент подключены к измерительному входу прибора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и упрощения процесса измерения, в него введены два переключателя, два вентиля, генератор тактовых имцупьсов и генератор импульсов образцовой частоты, схема временной задержки, аналоговый инвертор, счетчик, регистр, третий формирователь и блок управления, при этом второй вход компаратора связан с общей шиной устройства, его выход соединен со схемой управления и через третий формирователь — с управляющим входом второго переключателя, вход интегратора подключен к выходу первого переключателя, один из входов которого связан с выходом аналоговой схемы вычитания, а другой с выходом второго переключателя, один из входов которого соединен с выходом аналогового инвертора, а другой -с его входом’и с выходом третьего пикового детектора, вход схемы временной задержки подсоединен к источнику синхроимпуль14 сов, а ее выход и выход генератора тактовых импульсов через первый вентиль подключены к блоку управления, генератор импульсов образцовой частоты через 5 второй вентиль соединен со счетным входом счетчика, выходы последнего через регистр связаны с индикатором, а выход старшего разряда счетчика подсоединен к блоку управления, выходы которого Ю подключены соответственно к управляющему входу первого переключателя, второму вентилю и к установочным входам счетчика и регистра.The sawtooth non-linearity coefficient meter, which contains a differentiating capacitance in series, has a limiter and a buffer cascade, two gating cascades made in the form of adjustable time delays connected in series, connected to a clock source, a strobe driver and a key connected. connected to the output of the buffer cascade, two peak detectors connected respectively to the outputs of the keys, an analog subtraction circuit, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the peak detectors, an integrator, a comparator, the input of which is connected to the output of the integrator, an indicator, and a differentiating element and a third connected in series peak detector, wherein the differentiating capacitance and the differentiating element are connected to the measuring input of the device, characterized in that, in order to increase accuracy, speed and simplification of the measurement process, two switches, two valves, a clock generator and a pulse generator of a reference frequency, a time delay circuit, an analog inverter, a counter, a register, a third driver and a control unit are introduced into it, while the second input of the comparator is connected to the device common bus , its output is connected to the control circuit and, through the third driver, to the control input of the second switch, the integrator input is connected to the output of the first switch, one of the inputs of which is connected to the analog output of the subtraction circuit, and the other with the output of the second switch, one of the inputs of which is connected to the output of the analog inverter, and the other with its input and the output of the third peak detector, the input of the time delay circuit is connected to the clock source14, and its output and output the clock generator through the first valve is connected to the control unit, the pulse generator of the model frequency through 5 the second valve is connected to the counter input of the counter, the outputs of the latter through the register are connected to the indicator, and the output of the senior zryada counter is connected to a control unit which outputs are connected respectively to U control input of the first switch, the second valve and the inputs to the installation counter and register.
SU802919548A 1980-05-07 1980-05-07 Sawtooth voltage non-linearity coefficient meter SU894607A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802919548A SU894607A1 (en) 1980-05-07 1980-05-07 Sawtooth voltage non-linearity coefficient meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802919548A SU894607A1 (en) 1980-05-07 1980-05-07 Sawtooth voltage non-linearity coefficient meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU894607A1 true SU894607A1 (en) 1981-12-30

Family

ID=20893689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802919548A SU894607A1 (en) 1980-05-07 1980-05-07 Sawtooth voltage non-linearity coefficient meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU894607A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3541446A (en) Small signal analog to digital converter with positive cancellation of error voltages
US4130796A (en) Calibrating and measuring circuit for a capacitive probe-type instrument
US3983481A (en) Digital intervalometer
JPS6166971A (en) Method and circuit for measuring resistance of temperature detector and digitizing it
US3267458A (en) Digital voltmeters
US3581196A (en) Digital capacitance meter by measuring capacitor discharge time
SU894607A1 (en) Sawtooth voltage non-linearity coefficient meter
US3660769A (en) Means for integrating a time limited signal having base line draft
US3742202A (en) Peak integrator
US3333262A (en) Signal conversion apparatus
US3312894A (en) System for measuring a characteristic of an electrical pulse
US4074257A (en) Auto-polarity dual ramp analog to digital converter
US3623073A (en) Analogue to digital converters
US3479496A (en) Switching arrangement for the integration of individual high-speed operations
US3745556A (en) Analogue to digital converter
SU805207A1 (en) Ramp voltage pulse non-linearity meter
US3644751A (en) Digital capacitance meter
US3999128A (en) Time interval measurement method and apparatus
US3370230A (en) Pulse measuring system
US3532972A (en) Detector apparatus including digitally operable bridge rebalancing means
US3778812A (en) Method and apparatus for analog-digital conversion
SU1654657A1 (en) Device for measurement errors correction
SU785990A1 (en) Meter of transient process time of frequency setting
SU636814A1 (en) Discrete signal marginal distortion meter
SU789913A1 (en) Electric signal increasing period time meter