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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Misura della non linearità della tensione di scansione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione I metodi per misurare l'errore di un dispositivo con una tensione variabile linearmente, presentati dall'autore usando l'esempio di un generatore di spazzate dell'oscilloscopio, possono essere utilizzati per valutare la qualità di altri componenti simili. La tensione variabile lineare (LVR) viene utilizzata in un'ampia varietà di dispositivi elettronici. Più chiaramente, nel senso letterale della parola, si manifesta come una tensione ampia nel canale di deflessione orizzontale dell'oscilloscopio. La trasformazione di un oscilloscopio da un dispositivo che consente una valutazione qualitativa visiva della forma del segnale elettrico in studio in uno strumento di misura accurato è diventata possibile dopo la creazione di un CRT con schermo piatto, scala interna priva di parallasse e calibratura precisa generatori di scansione. Per poter determinare la durata del segnale in studio direttamente dalla scala del tubo, la tensione di uscita del generatore di scansione orizzontale deve essere lineare e stabile. Ma è impossibile ottenere una tensione di sviluppo lineare senza la possibilità di misurarne la non linearità. I metodi per misurare la non linearità sono considerati utilizzando l'esempio di un generatore di spazzate descritto in [1]. Nella fig. La Figura 1 mostra un diagramma semplificato del suo formatore di impulsi LIN. La linearizzazione della tensione di scansione viene effettuata modificando il coefficiente di trasferimento della tensione dell'inseguitore su VT1, VT2, in cui KU = (R2 + R3 + R4)/(R3 + R4).
A giudicare dai valori di resistenza dei resistori inclusi nella formula, è molto vicino a 1. Quando la resistenza del resistore R2 cambia da 0 a 5 Ohm, la non linearità della tensione di scansione cambia segno e valore assoluto di diversi decimi di una percentuale. L'articolo discute diversi metodi di misurazione. La loro risoluzione, cioè la nonlinearità minima che possono misurare, raggiunge lo 0,02...0,04%. Nel generatore di scansione, il cui diagramma è mostrato in Fig. 1, la formazione di LIN avviene caricando il condensatore Ct con una corrente continua attraverso il resistore Rt, pertanto la caduta di tensione ai suoi capi tra i punti A e B deve essere costante. Denotiamolo UR. Se si applica questa tensione all'ingresso di un oscilloscopio di misurazione, in prima approssimazione sullo schermo verrà visualizzata una linea retta orizzontale. Se KU non cambia lungo il LIN, la linea sullo schermo sarà veramente diritta. Nel caso di una non linearità positiva della scansione, l'estremità destra della linea sullo schermo devierà verso il basso della quantità ΔUR; se è negativa, devierà verso l'alto. Di norma, KU non è completamente stabile, quindi in generale la non linearità della scansione ε= ±(ΔUR /UR)x100[%]. È molto conveniente misurare UR con un oscilloscopio con ingresso differenziale. Sfortunatamente, con una resistenza Rt elevata, si verificano errori significativi: la resistenza di ingresso dello stadio differenziale dell'oscilloscopio, collegata al punto A (chiamiamolo RBX), devia il resistore Rt. Tipicamente il valore di RBX=1 MOhm. L'altro ingresso dello stadio differenziale dell'oscilloscopio non influisce sui parametri LIN, poiché è collegato all'uscita a bassa impedenza del ripetitore nel punto B. La non linearità può essere valutata con buona precisione utilizzando un oscilloscopio convenzionale. Lo schema di misurazione è mostrato in Fig. 2. Durante le misurazioni, le linee di alimentazione comuni del generatore e dell'oscilloscopio e i loro alloggiamenti devono essere isolati tra loro. L'elemento G1 serve per la compensazione della componente costante, che viene impostata dal resistore di regolazione R4.
In questo caso la resistenza di ingresso dell'oscilloscopio è collegata in parallelo a Rt e accorcia leggermente l'impulso LIN senza introdurre ulteriore non linearità. Anche la capacità del corpo dell'oscilloscopio rispetto al corpo del generatore, così come la capacità di ingresso dell'oscilloscopio e la capacità del cavo della sonda Cwh non influiscono sulla formazione e sui parametri degli impulsi LIN. Un altro metodo per misurare la nonlinearità si basa sul fatto che la derivata prima di una funzione che varia linearmente è una costante. Ciò significa che se il segnale dall'uscita del driver LIN viene applicato attraverso un circuito RC differenziatore all'ingresso di un oscilloscopio, sul suo schermo vedremo una linea retta orizzontale (a ε = 0). Questo metodo viene utilizzato nella pratica ed è anche raccomandato come esempio in una raccolta di problemi per le università [2]. Tuttavia, in realtà, sullo schermo appare un'immagine diversa (Fig. 3). Qui U1 è una tensione che varia linearmente, U2 è l'immagine attesa della derivata prima, U3 è l'immagine reale.
Questo metodo, come viene solitamente utilizzato, non è adatto per valutare la non linearità dello spostamento del generatore in questione, ma esiste una tecnica artificiale che ne consente l'utilizzo. Diamo un'occhiata alla fig. 4, a.
In serie al condensatore Ct è collegato un resistore di correzione RK, di valore nominale circa pari a Rt. Quando RK > 0, la tensione nel punto A dopo l'apertura dell'interruttore S non aumenta da 0, come al solito, ma salta da UK = it · RK. Il picco di tensione viene trasmesso all'uscita del ripetitore nel punto B e sullo schermo appare l'immagine mostrata in Fig.. 4, b. Le possibilità di questa tecnica artificiale sono limitate dal fatto che l'inizio dell'impulso U2 è, per così dire, interrotto. Se sacrifichiamo l'informazione del 10% della durata LIN, il che è abbastanza accettabile (le sezioni iniziale e finale della tensione di scansione vengono utilizzate raramente), allora U2 = 500...600 mV. La risoluzione del metodo quando si utilizza, ad esempio, un oscilloscopio S1-83 con un valore di divisione minimo di 0,2 mV, raggiunge lo 0,04%. Senza RK la parte iniziale (10%) del segnale viene persa a U2= 100 mV. La risoluzione del metodo peggiora a ±0,2%. Una proprietà preziosa di questo metodo è che può essere utilizzato per misurare la non linearità della tensione di scansione dopo l'amplificatore del canale orizzontale, cosa che non può essere eseguita con altri metodi. Un altro metodo, proposto da V. A. Bondar e V. A. Shaverin [6], secondo lo schema (Fig. 5) assomiglia al precedente.
Un resistore Rp è collegato in serie a Rt e Ct e da esso viene rimosso il segnale. Dopo l'apertura dell'interruttore S, si verifica un aumento di tensione sul resistore Rп, come sul resistore RK nel circuito 4a. Maggiore è la resistenza del resistore Rп, maggiore è l'entità del segnale e maggiore, sembrerebbe, dovrebbe essere la risoluzione del metodo. Tuttavia, ci sono fonti di errore che lo limitano. In particolare, la resistenza Rt forma una catena integrante con la capacità (Ск + Свх). Il fronte ascendente dell'impulso Uп cade e parte del segnale misurato viene perso. Con una perdita di durata di circa il 10%, l'ampiezza Up è di 500...600 mV e la risoluzione di quest'ultimo metodo è la stessa. Letteratura
Autore: M. Dorofeev, Mosca
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