Устройство для измерения мгновенных напряжений сигналов сложной формы

/О и)ю 0 О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ РИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(56) Авторское свидетельство СССР й. 1372240, кл. 6 01 В 19/00, 1986.Ноткин Л.Р. Функциональные генераторы и их применение, - М.: Радио и связь, 1983, с. 129, рис.5,4.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ СИГНАЛОВ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ(57) Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения амплитуды напряжения сигналов сложной формы: прямоугольной, треугольной, пилообразной и квазисинусоидальной, а также для измерения коэффициента нелинейности сигналов треугольной и пилообразной формы, Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет исключения влияния неравномерностей амплитудно-частотной характеристики блоков, используемых в составе устройства. Устройство содержит умножитель 1 частоты, генераторы прямоугольных 2 и синусоидальных б сигналов, блок 5 компенсации, электронный осциллограф 3, согласующий усилитель 4, диодный компенсирующий вольтметр 8, причем. блок 5 компенсации содержит четыре резистора 12 - 15 и два встречно. включенных диода 10 и 11. 1 ил.Изобретение относится к области радиоизмерения и может быть использовано для измерения амплитуды напряжения сигналов сложной формы, прямоугольной, треугольной, пилообразной и квазисинусоидальной, а также для измерения коэффициента нелинейности сигналов треугольной и пилообразной формы,Цель изобретения - повышение точности измерения амплитуды сигналов за счет исключения влияния неравномерностей амплитудно-частотной характеристики используемых в составе устройства блоков усиления и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения коэффициента нелинейности сигналов,На чертеже представлена функьиональная схема устройства,Устройство содержит умножитель 1 частоты, выход которого через блок генератора 2 прямоугольных импульсов соединен с Е-входом осциллографа 3, У-вход которого соединен с выходом согласующего усилителя 4, а вход синхронизации подключен соответственно к входу умножителя 1 частоты, к первому входу блока 5 компенсации, к входу генератора 6 синусаидальных сигналов и к клемме 7, являющейся вхоцом устройства, выход генератора 6 синусоидальных сигналов подключен к входу диодного компенсирующего вольтметра 8 и к второму входу блока 5 компенсации, первый выход которого соединен с общей шиной 9 устройства, а второй выход подключен к входу согласующего усилителя 4, причем блок 5 компенсации содержит два встречно-параллельных диода 10 и 11, включенных между его выходами; и четырех резисторов, причем первые выводы первого 12 и второго 13 резисторов подключены соответственно к первому входу блока 5 компенсации, а их вторые выводы подключены соответственно к первому и второму выходам блока, первые выводы третьего 14 и четвертого 15 резисторов подключены к второму входу блока 5 компенсации, а их вторые выводы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 5 компенсации. Устройство работает следующим образом.Измеряемый сигнал (например, прямоугольной формы типа "меандр") О,1 подается на первый вход блока 5 компенсации, резисторы 13 и 15 которого равны 50 Ом, а резисторы 12 и 14 должны быть выбраны равными с высокой степенью точности. На второй ьход блока 5 компенсации подается образцовый переленный сигнал О, с выхода генератора синусоидальных сигналов 6,амплитуда которого точно контролируется диадным компенсирующим вольтметром 8.Для компенсации О Образцовым О .необходимо обеспечить их противафазность, 5 Это достигается при равенстве их чагтот.Указанное равенство часгот, а затем их противафазность обеспечиваются регулировкой часготы генератора б синусаидальных сигналов до момента синхронизации, который 10 определяется по неподвижности сигналовна экране осциллографа 3. Сигнал, поступающий с второго выхода блока 5 компенсации, представляет собой части суммарного напряжения, которые поочередно шунтиру ется в каждый полупериод сигналавстречна-параллельно включенными диодами 10 и 13, Таки;л абоазам, на экране осциллографа 3 создастся "электронная лупа", позволяющая набл,адать только верши ны сигналов (+ ЛО). Измерение амплитудыО, Осуществлват изменением Одо те пор, пока вершины синусоидального сигнала не окажутся на одной горизонтальной линии экрана осциллографа 3, при этом амплитудные 25 значения напряжений сигналов О =- О . Поскольку диодный компенсирующий вольтметр 8 измеряет не амплитудное, а среднеквадратичное (Чс;Р) значение синусоидальнаго сигнала, Осущесвляется пере счет по формуле Ъ .=-У-,-., У Измерение напряжения сигнала треугольной формы Ц осуществляется следующим образом, Из входного синала 35 умножителем 1 частоты выделяется напряжение десятой гармоники. Генератор 2 и рямоугольных импульсов формирует на ВЬХОДЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ ОДНОПОЛЯРНЫЕ йМ- пульсы, обеспечиваощие модуляцию элект роннолучевой трубки Осциллографа 3 поякости, При этом на одном периоде изаб; ажения сигнала на экране Осциллографа 3 наблюдается десять меток времени, С помощью органов задержки генератора 2 импульсов одну из яркостных меток 45 совмещают с вершиной суммарного сигналав точке л 2, устанавливают противофазность треугольного и синусоидальнога сигналов, Регулировкой часготь генератооа б синусоидальных сигналов изменяют фазу 50 его выходного сигнала до наступления минимума мгновенного значения суммапного сигнала на втором выходе блока компенсации 5 в точке Л/2 Оси абсцисс, После это;О регулировкой напряжения енераторв б си нусоиддльных сигналов совмещают мгнОвенное значение суммарнаго с; гнала в гочка 7 т /2 с Осьо аосцисс нулевая линия экрана Осциллографа 3). Аглплитуда напря5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 жения сигнала треугольной формы О,будет равна амплитуде напряжения синусоидальных сигналов, которые измеряются диодным компенсационным вольтметром 8. Измерение мгновенных значений напряжений О л. производится в яркостных метках путем их сравнения с известными мгновенными значениями противофазных синусоидальных сигналов, Равенство указанных мгновенных напряжений контролируют по совмещению соответствующей метки с осью абсцисс (линия нуля осциллографа 3).Измерение коэффициента нелинейности производится следующим образом.Пусть на вход подается напряжение сигнала, имеющего треугольную форму,На линейно падающем участке (от л/2 до 3/2 л ) треугольного сигнала размещают четыре яркостных метки, одна из которых совпадает с вершиной сигнала, Уменьшением О укаэанные метки совмещают с линией нуля экрана осциллографа 3, Совмещение меток при идеальном треугольном сигнале амплитудой О= 1 будет происходить при О, равным 0.742 и 0,647. При нелинейности падающего участка треугольного сигнала совмещение каждой из четырех яркостных меток с линией нуля на экране осциллографа 3 будет происходить при напряжениях О, отличных от 0,742 и 0,647. Различие между идеал ь н ы м и реальным значением О отнесенное к амплитудному значению напряжения треугольного сигнала, будет равно коэффициенту нелинейности линейно падающего участка этого сигнала, Аналогично определяется нелинейность возрастающего участка треугольного сигнала.Аналогичным образом измеряются характеристики и сигнала пилообразной формы О., Перед измерением изложенным выше способом фазируют суммарный сигнал и яркостные метки, т.е. органами регулировки задержки генератора импульсов 2 одну из яркостных меток совмещают с вершиной суммарного сигнала в точке л оси абсцисс. Устанавливают сдвиг фаз пилообразного сигнала и синусоидального сигнала равным л/2, Для этого перестраивают частоту генератора б синусоидального сигнала и изменяют фазу его выходного сигнала до наступления минимума мгновенного значения суммарного сигнала в точке л оси абсцисс,Регулировкой напряжения генератора 6 синусоидальных сигналов совмещают мгновенное значение суммарного сигнала в точке л с осью абсцисс (линия основания пилообразного сигнала). В этом случае амплитуда Ол.напряжения пилообразного сигнала будет равна амплитуде О . напряжения синусоидального сигнала. Регулируя часто ту генератора синусоидальных сигналов 6, изменяют фазу до установки синфазности с суммарным сигналом, Момент наступления синфазности определяется по минимуму мгновенного напряжения суммарного сигнала в точке л оси абсцисс, Измерение мгновенных значений напряжения пилообразного сигнала производят пу 1 ем сравнения их с известными мгновенными значениями противофазного синусоидального сигнала. Равенство указанных мгновенных напряжений контролируют по совмещению соответствующей метки с осью абсцисс (линия основания пилообразного сигнала). Измерение коэффициента нелинейности пилообразного сигнала выполняется аналогично вышеизложенному, При этом на нелинейно возрастающем участке (от 0 до л ) размещают пять яркостных меток, одна из которых совпадает с вершиной сигнала. Совмещение меток в точках л /5; 2/Зл; 3/5 л.; 4/5 л оси абсцисс при идеальном пилообразном сигнале с амплитудой О = 1 будет происходить при О , равном соответственна 0,340, 0,421; 0,631, 1,361. Разность между идеальным и измеренным значением О отнесенная к амплитудному значению напряжения пилообразного сигнала, будет равна нелинейности нарастающего участка измеряемого сигнала.Формула изобретения Устройство для измерения мгновенных напряжений сигналов сложной формы. содержащее согласующий усилитель, выход которого соединен с У-входом электронного осциллографа, блок компенсации, первый вход которого является входом устройства, первый выход которого соединен с общей шиной устройства, а второй выход подключен к входу согласующего усилителя, при этом блок компенсации содержит два блока и четыре резистора, причем диоды включены встречно параллельно между выходами блока, первые выводы первого и второго резисторов подключены к первому входу блока, а их вторые выводы подключены соответственно к первому и второму выходам блока, первые выходы третьего и четвертого резисторов подключены к второму входу блока, а их вторые выводы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, до1689861 Соста в и тел ь А. Комиссара вТехред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор Е,Папп Зака 3 3810 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород ул.Гагарина, 101 полнительно введены генератор синусоидальных сигналов, диодный компенсационный вольтметр, умножитель частоты и генератор прямоугольных импульсов, причем выход генератора синусоидальных сигналов соединен с входом диодного компенсационного вольтметра и вторым входом блока компенсации, вход подключен к входу устройства и соединен с входом умножителя частоты и входом синхронизации электронного осциллографа, выход ум ножителя частоты через генераторпрямоугольных импульсов подключен к Е- входу электронного осциллографа,