スイープ電圧の非直線性の測定。スキーム、説明

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掃引電圧の非直線性の測定。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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著者がオシロスコープのスイープジェネレータの例で示した、電圧が線形に変化するデバイスの誤差を測定する方法は、他の同様のユニットの品質を評価するためにも使用できます。

線形変化電圧 (LIN) は、さまざまな電子デバイスで使用されています。最も明確なのは、言葉の文字通りの意味で、それはオシロスコープの水平偏向チャネルの発生電圧として現れます。

オシロスコープは、研究対象の電気信号の形状を視覚的に定性的に評価できるデバイスから、正確な測定デバイスへの変換が可能になりました。これは、フラットスクリーン、内部視差のないスケール、および正確に校正された CRT の作成後に可能になりました。スイープジェネレーター。調査対象の信号の継続時間を真空管のスケール上で直接決定するには、水平掃引発生器の出力電圧が線形で安定している必要があります。しかし、その非線形性を測定する能力がなければ、線形アンフォールディング電圧を取得することは不可能です。

[1] に記載されているスイープジェネレータを例にして非線形性の測定方法を検討します。図上。図 1 は、LIN パルス整形器の簡略図を示しています。掃引電圧は、フォロワの電圧伝達係数を VT1、VT2 に変更することによって線形化されます。ここで、KU = (R2 + R3 + R4) / (R3 + R4) となります。

掃引電圧の非直線性の測定

式に含まれる抵抗の抵抗値から判断すると、これは 1 に非常に近いです。抵抗 R2 の抵抗が 0 から 5 オームに変化すると、掃引電圧の非直線性はその符号と絶対値を数十分の XNUMX だけ変化させます。パーセントの。

この記事では、いくつかの測定方法について説明します。分解能、つまり測定可能な最小非直線性は 0,02 ～ 0,04% に達します。

スイープジェネレータでは、図に回路が示されています。図１に示すように、ＬＩＮの形成は、抵抗器Ｒｔを流れる定電流でコンデンサＣｔを充電することによって行われるため、点Ａと点Ｂの間の電圧降下は一定でなければならない。それをURと表記します。この電圧が測定オシロスコープの入力に印加されると、画面には、一次近似的に水平の直線が表示されます。 KU が LIN 全体で変化しない場合、画面上の線は実際に直線になります。掃引の非直線性が正の場合、画面上の線の右端は下に ΔUR だけずれ、負の 1 つ上にずれます。一般に、KU は完全に安定ではないため、一般的な場合、スイープの非線形性は

ε= ±(ΔUR/UR)×100[%]。

差動入力を備えたオシロスコープで UR を測定すると非常に便利です。残念ながら、抵抗 Rt が大きいと重大な誤差が発生します。点 A (RBX とします) に接続されたオシロスコープの差動段の入力抵抗が抵抗 Rt を分路します。通常はRBX=1MΩの値となります。オシロスコープの差動段のもう一方の入力は、ポイント B でリピータの低抵抗出力に接続されているため、LIN パラメータには影響しません。

非線形性は、従来のオシロスコープを使用して良好な精度で推定できます。測定スキームを図に示します。 2. 測定時、発電機とオシロスコープの共通電源レールとそれらのケースは相互に絶縁されている必要があります。要素 G1 - 定数成分を補償するためのもので、その設置は調整抵抗器 R4 を使用して実行されます。

掃引電圧の非直線性の測定

ここで、オシロスコープの入力抵抗は Rt と並列に接続されており、追加の非線形性を導入することなく LIN パルスを若干短縮します。ジェネレータのケースに対するオシロスコープのケースの静電容量、オシロスコープの入力静電容量とプローブケーブルの静電容量Свхも、LIN パルスの形成とパラメータには影響しません。

非線形性を測定する別の方法は、線形に変化する関数の一次導関数が定数値であるという事実に基づいています。これは、LIN シェーパーの出力からの信号が微分 RC 回路を介してオシロスコープの入力に供給されると、画面上に水平の直線が表示されることを意味します (ε = 0 の場合)。この方法は実際に使われており、大学の問題集でも例題として推奨されています[2]。しかし、実際には画面上では異なる画像が得られます（図3）。ここで、U1 は線形に変化する電圧、U2 は一次導関数の予想画像、U3 は実際の画像です。

掃引電圧の非直線性の測定

この方法は、通常使用されているように、問題の発振器の掃引の非線形性を評価するのには適していませんが、この方法の使用を可能にする人為的なトリックが 4 つあります。図を見てみましょう。 XNUMX、a.

掃引電圧の非直線性の測定

補正抵抗器 RK は、Rt にほぼ等しい公称値でコンデンサ Ct と直列に接続されています。 RK > 0 の場合、キー S を開いた後の点 A の電圧は、通常のように 0 から増加せず、UK = it · RK からジャンプします。電圧ジャンプはポイント B でリピータの出力に送信され、図に示す画像が表示されます。 4b. この人工的な手法の可能性は、インパルス U2 の始まりがいわば切り取られているという事実によって制限されます。 LIN 持続時間の 10% から情報が犠牲になる場合 (掃引電圧の最初と最後のセクションはめったに使用されません)、これは許容範囲内ですが、U2 = 500 ... 600 mV になります。たとえば、最小分周値が 1 mV のオシロスコープ C83 - 0,2 を使用した場合のこの方法の分解能は、0,04% に達します。

RK を使用しない場合、信号の最初の部分 (10%) は U2= = 100 mV で失われます。この方法の分解能は±0,2%まで低下します。この方法の貴重な特性は、他の方法では測定できない、水平チャネル増幅器後の掃引電圧の非線形性の測定に使用できることです。

V. A. Bondar と V. A. Shaverin によって提案された別の方法 [6] は、スキームによると以前の方法に似ています (図 5)。

掃引電圧の非直線性の測定

抵抗器 Rp が Rt および Ct と直列に接続されており、そこから信号が取り出されます。キー S を開いた後、回路 4 の抵抗 RK と同様に、抵抗 Rp で電圧ジャンプが発生します (a)。抵抗器 Rp の抵抗値が大きいほど、信号値も大きくなり、方法の分解能も高くなると思われます。ただし、それを制限するエラーの原因があります。特に、抵抗 Rt は静電容量 (Ck + Cvh) と積分回路を形成します。パルス Up の立ち上がりエッジが崩壊し、測定信号の一部が失われます。約 10% の持続時間が失われると、振幅 Up は 500 ... 600 mV になり、最後の方法の分解能は同じになります。

文学

ドロフェエフ M. オシロスコープスイープジェネレーター。 - ラジオ、1996 年、第 11 号、p. 32～34。
電気・電子測定に関する問題と演習を集めたものです。 - M.: 高校、1980 年。
Bondar VA、Shaverin VA LIN 発電機の非線形係数を測定する 1975 つの方法について。 - 計測学。 7 年、第 63 号、p. 70～XNUMX。

著者: M. ドロフィーエフ、モスクワ

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