Калибратор импульсного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСЙИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК и 91 ЯО ао,(59005 Р 14 ИЕ ИЗОБРЕТЕНЙЯ ОЛИ САНК АВТОРСКОМУ ВИДЕТЕПЬСТВ У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(72) ВИ, Губарь и Ю.С. Шумков (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 744511, кл. 0 05 р 1/44, 1980,2. Генератор испытательных импульсов Г 5-39, Справочник по радиоизмерительным приборам. Под ред. В.С,Насонова. М "Советское радио", 1979, т, 3, с. 307-310, рис. 4.37.(54)(57) КАЛИБРАТОР ИМПУЛЬСНОГОНА-. ПРЯЖЕНИЯ, содержащий задающий генератор, к одному из выходов которого подключен узел задержки, и последовательно соединенные блок формирования импульсов и кабель, подсоединенный к клеммам для подключения нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьааения стабильности формы и амплитуды импульсов выходного напряжения, в него введены .коммутатор, стробоскопический преобразователь, фильтр, фазочувствительный выпрямитель и усилительнекомпенсации, а также управляемыйдвухполюсник и генератор опорнойчастоты,. причем два выхода узлазадержки через коммутатор подклю,чены к синхронизирующему входу стробскопического преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов,входом подключенного к другому выходузадающего генератора, а выход - свходом фильтра, выход которого подключен к одному из входом фазочувствительного выпрямителя, выход которого через. Усилитель некомпенсации подсоединен к управляющему входу фф управляемого двухполюсника, первый ,фВ Р и второй выводы которого подсоеди- С иены соответственно к клемме.для.под. ключения нагрузки и к общей шине, при этом выход генератора опорной частоты подключен к управляющему входу коммутатора и к другому входу фазочувствительного выпрямителя.Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерительный генераторам, и может быть использовано при построении информационно- измерительных систем и систем автоматического контроля и управления.5Известен калибратор напряжения, содержащий последовательно соединенные задающий генератор регулирующий элемент, аттенюатор, выходной кабель, переключатель и нагрузку, а 10 также резистор, первЫй вывод которого подключен к выходу регулирующего элемента, а второй - через дополнительный отрезок кабеля к имитато-. ру нагрузки и к первому входу диф ференциального компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - через усилитель с управляющим входом регулирующего элемента, и измеритель параметров нагрузки, входом подключенный к другому входу переключателя, а выходом - к управляющему входу имитатора .нагрузки 1,В указанном устройстве подцерживается постоянным уровень стабилизации выходного напряжения на нагрузке по действующему, среднему, либо амплитудному значениям, в зависимости от типа используемого дифференциального компаратора.30Однако известное устройство не обеспечивает поддержания постоянства Формы импульсного напряжения на нагрузке при разбросе значений ,ее сопротивления, что не позволяет 35 использовать его в качестве образцового средства измерений, например при определении переходных характеристик широкополосных устройств и приборов 40Наиболее близким к предлагаемому является калибратор импульсного напряжения, содержащий задающий генератор, к одному из выходов которого подключена схема задержки, последо нательно соединенные блок формирования выходных импульсов, выходной кабель и нагрузку 1.Однако известное устройство не обеспечивает поддержания постоянства формы и амплитуды импульсов напряжения наносекундной длительности на нагрузке при разбросе значений ее сопротивления, Форма и амплитуда импульсного напряжения на подключенной с йомощью выходного кабеля нагрузке зависит от степени рас-, согласования ее сопротивления с вол". новым сопротивлением кабеля, При согласованной нагрузке отражения сигнала от нее не происходит, вся мощ ность, поступающая в нагрузку пол" ностью поглощается. При этом импульсы напряжения передаются по кабелю в нагрузку без искажений их фбрмы, :а амплитуда импульсов на нагрузке 65 стабильна и равна заданной. Еслисопротивление нагрузки отлично отволнового, то сигнал от нее отражается, возникает отраженная волна,которая накладывается на основнойимпульс. При эТом амплитуда импульса .на нагрузке изменяется и становится отличной от заданной. Отраженная волна возвращается назад к блоку формирования выходных импульсови, если его выход не согласован поволновому сопротивлению с кабелем,отражаются повторно,Цель изобретения - повышение стабильности формы и амплитуды импульсов выходного напряжения,Поставленная цель достигается тем,что в калибратор переменного напряжения, содержащий задающий генератор, к одному из выходов которогоподключены узел задержки, и последовательно соединенные блок формирования импульсов и кабель, подсоединенныйк клеммам для подключения нагрузки,введены коммутаТор, стробоскопический преобразователь, фильтр, Фаэочувствительный выпрямитель и усилитель некомпенсации, а также управляемый двухполюсник и генератор опорнойчастоты, причем два выхода узла задержки через коммутатор подключены ксинхронизирующему входу стробоскопи"ческого преобразователя, сигнальныйвход которого соединен с выхода блока формирования импульсов, входомподключенного к другому выходу задающего генератора, а выход - с входомФильтра, выход которого подключен кодному из входов фазочувствительноговыпрямителя, выход которого черезусилитель некомпенсации подсоединенк управляющему входу управляемогодвухполюсника, первый и второй выводы которого подсоединены соответственно к клемме для подключения нагрузки и к общей шине, при этом выход генератора опорной частоты подключен к управляющему входу коммутатора и к другому входу фазочувствительного выпрямителя.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства;на Фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.1Калибратор импульсного напряжениясодержит задающий генератор 1,блок2 формирования импульсов, кабель 3нагрузку 4, узел 5 задержки, коммутатор бстробоскопический преобразователь 7, Фильтр 8, фазочувствительный выпрямитель 9, усилитель 10 некомпенсации, управляемый двухполюсник (например, оптрон лампочка-фоторезистор) 11, и генератор 12 опорной,частоты.Задающий генератор 1 первым выходом через последовательно соединенные блок формирования выходнйх импульсов 2 и кабель З,подключен к нагрузке 4, а вторым выходом.соеди- нен с входом узла 5 задержки, два выхода которой через коммутатор б подключены к синхронизирующему входу стробоскопического преобразователя 5 7, сигнальным входом соединенного с выходом блока Формирования выходным импульсов 2, а выходом подключенного через последовательно соединенные Фильтр 8, Фазочувствительный выпря митель 9 и усилитель некомпенсации 10 к управляющему входу управляемого двухполюсника 11; первйй и второй выводы которого подключены соответственно к нагрузке 4 и к общей шине, выход генератора опорной частоты 12 соединен с управляющим входом коммутатора 5 и с другим входом фаэочувствительного выпрямителя 9Блок 2 формирования выходных импульсов представляет собой, например,20 схему усиления и ограничения импульсного сигнала по амплитуде и содержит элементы коррекции формы импульсов с целью получения минимальной величины длительностей фронтов и пара .зитных параметров формы вершины (выбросов, неравномерности),Задающий генератор 1 задает временные параметры выходных импульсов калибратора (длительность импульсов, 30 частота следования). Блок 2 формирования формирует на нагрузке импульсы напряжения заданной формы (длительность фронтов, параметры вершины импульсов) и заданной амплитуды. Формирование импульсов выходного напряжения осуществляется путем усиления и ограничения по амплитуде выходных импульсов задающего генератора 1 требуемой длительности и амплитуды.Узел 5 задержки может быть выполнен в виде отрезка коаксиального кабеля с отводами.Устройство подключения управляемого двухполюсника 11 к нагрузке 4 представляет собой коаксиальную кон струкцию, согласованную с кабелем по волновому .сопротивлению, а сам управляемый двухполюсник 11 выполняется безреактивным50Устройство работает следующим образом.Импульс запуска с первого выхода задающего генератора 1 поступает на вход блока 2, с помощью которого Формируется импульс напряжения прямоугольной формы, поступающий по кабелю 3 на нагрузку 4. При отличии сопротивления нагрузки 4, являющегося активным, от волнового сопротивления кабеля 3 сигнал от нее стража ется. Отраженная от нагрузки волна возвращается назад к выходу блока. 2, и, если он не согласован с кабелем по волновому сопротивлению, то возникают многократные отражения на 65 концах кабеля. Отраженные волны накладываются на основной импульс. и при этом искажают его форму. Амплитуда импульса изменяется.На фиг. 2 показан импульс напряжения П, сформированный в начале выходного кабеля 3 в месте подключения его к выходу блока 2 формирования импульсов, на фиг. 2 г показан импульс напряжения П 2, сформированный в конце кабеля 3 на нагрузке .4, Сплошной линией показаны импульсы напря- . жения П и П искаженной Формы для случая, когда сопротивление нагрузки Равно Йн1,5 р , где р- волновое сопротивление выходного кабеля.З, и при выходном сопротивлении блока Формирования 2 В-со. Пунктирнойливыкнией показаны имйульсы напряжения П и П 2 при сопротивлении нагрузки, Равном волновомУ нн = Р (отРажениЯ сигнала от нагрузкй .отсутствуют) и имеющие не искаженную правильную прямоугольную форму.Коммутатор 6 управляется напряжением генератора 12 опорной частоты, намного меньшей частоты следования выходных импульсов задающего генератора 1, и периодически подключает к синхрониэирующему входу стробоскопического преобразователя 7 либо первый, либо .второй выводы узла 5 задержки. При этом импульсы синхронизации,снимаемые со второго выхода задающего генератора 1, поступает на синхронизирующий вход стробоскопического преобразователя 7 поочередно с фиксированной. задержкой либо ь (Фиг. 2 б) либо Т (фиг, 2 в), На сигйальный вход преобразователя 7 подается импульсное напряжение П (фиг,2 а), сформированное в начале выходного кабеля 3, в месте его подключения, к выходу блока 2. Значения задержек ь и Г выбираются таким образом, чтобы в смесителе стробоскопического преобразователя 7 происходило стробирование напряжения (Фиг. 2 а) в моменты времени соответственно до и после прихода первой отраженной от нагрузки 4 волны напряжения П . (до прихода первой отраженной волны амплитуды напряжения ц равна П 2 - амплитуде неискаженйого сигнала),На выходе стробоскопического преобраэо" вателя 7 в каждый полупериод коммутации формируется постоянное напряжение, пропорциональное мгновенным значениям напряжения П в моменты времени стробирования, На выходе .фильтра 8, убирающего постоянную составляющую выходного напряжения преобразователя 7, Формируется разностное переменное напряжениЕ аП частоты коммутации с амплитудой., пропорциональной амплитуде первой отраженной от нагрузки 4 волны напряжения1. Это напряжение выпрямляется астр1034020 Фиг РИИПИ Заказ 5625/51 Тираж 874 Подписно илиал ППП "Патент", г, Ужгород,ул.Проектная,4 с помощью Фаэочувствительного выпрямителя 9, на другой вход которогоподается выходное напряжение генератора 12 опорной частоты, и послеусиления усилителем некомпенсации10 поступает на управляющий входуправляемого двухполюсника 11. Двухполюсник 11 включен параллельно свходным сопротивлением нагрузки 4 исвоим сопротивлением шунтирует его,Выходное напряжение усилителя 10 из- Оменяет сопротивление двухполюсника 11 таким образом, что при этомуменьшается величина рассогласования нагрузки 4 с кабелем 3 по волновому сопротивлению и исключается отражение сигнала от нее, Амплитуда отраженной от нагрузки 4 волны напряжения, а также разностное напряжениенекомпенсации дц уменьшаются довесьма малой величины, определяемойстатизмом системы регулирования. Приэтом исключаются искажения формыпередаваемых в нагрузку импульсов напряжения. Амплитуда из поддерживается постоянной и равной заданной 0, На фиг 2 а и г пунктирной линией показаны импульсные напряжения 0и 02, скорректированные по форме и заданной амплитуде Н,.Таким образом, форма и амплитуда импульсов напряжения на нагрузке под держиваются постоянными и не зависят от разброса значений активного сопротивления нагрузки.Коррекция дестабилизирующего влияния нагрузки происходит во время непрерывной работы устройства и не требует дополнительных затрат времени, а корректирующее воздействие формируется по величине отраженного от нагрузки сигнала.Если входное сопротивлениенагрузки меньше волнового, то последовательно-. с ним включается дополнительное сопротивление, такое чтобы суммарное,их сопротивление превышало волновое.