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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Medição da não linearidade da tensão de varredura. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição Métodos de medição do erro de um dispositivo com tensão linearmente variável, apresentados pelo autor a partir do exemplo de um gerador de varredura osciloscópio, podem ser utilizados para avaliar a qualidade de outros componentes semelhantes. A tensão variável linear (LVR) é usada em uma ampla variedade de dispositivos eletrônicos. Mais claramente, no sentido literal da palavra, ela se manifesta como uma tensão de varredura no canal de deflexão horizontal do osciloscópio. A transformação de um osciloscópio de um dispositivo que permite uma avaliação qualitativa visual da forma do sinal elétrico em estudo em um instrumento de medição preciso tornou-se possível após a criação de um CRT com tela plana, escala interna livre de paralaxe e calibrada com precisão. geradores de varredura. Para determinar a duração do sinal em estudo diretamente na escala do tubo, a tensão de saída do gerador de varredura horizontal deve ser linear e estável. Mas é impossível obter uma tensão de desenvolvimento linear sem a capacidade de medir a sua não-linearidade. Métodos para medir a não linearidade são considerados usando o exemplo de um gerador de varredura descrito em [1]. Na Fig. A Figura 1 mostra um diagrama simplificado de seu modelador de pulso LIN. A linearização da tensão de varredura é realizada alterando o coeficiente de transferência de tensão do seguidor em VT1, VT2, em que KU = (R2 + R3 + R4)/(R3 + R4).
A julgar pelos valores de resistência dos resistores incluídos na fórmula, é muito próximo de 1. Quando a resistência do resistor R2 muda de 0 a 5 Ohms, a não linearidade da tensão de varredura altera seu sinal e valor absoluto em vários décimos de um por cento. O artigo discute vários métodos de medição. A sua resolução, ou seja, a não linearidade mínima que podem medir, atinge 0,02...0,04%. No gerador de varredura, cujo diagrama é mostrado na Fig. 1, a formação de LIN ocorre carregando o capacitor Ct com corrente contínua através do resistor Rt, portanto, a queda de tensão nele entre os pontos A e B deve ser constante. Vamos denotar isso como UR. Se você aplicar esta tensão à entrada de um osciloscópio de medição, então, numa primeira aproximação, uma linha reta horizontal será exibida na tela. Se KU não mudar em todo o LIN, a linha na tela ficará realmente reta. No caso de uma não linearidade positiva da varredura, a extremidade direita da linha na tela se desviará para baixo na quantidade ΔUR; se for negativa, desviará para cima. Como regra, KU não é completamente estável, portanto, no caso geral, a não linearidade da varredura ε= ±(ΔUR/UR)x100[%]. É muito conveniente medir UR com um osciloscópio com entrada diferencial. Infelizmente, com uma grande resistência Rt, surgem erros significativos: a resistência de entrada do estágio diferencial do osciloscópio, conectado no ponto A (vamos chamá-lo de RBX), desvia o resistor Rt. Normalmente o valor de RBX=1 MOhm. A outra entrada do estágio diferencial do osciloscópio não afeta os parâmetros LIN, pois está conectada à saída de baixa impedância do repetidor no ponto B. A não linearidade pode ser avaliada com boa precisão usando um osciloscópio convencional. O esquema de medição é mostrado na Fig. 2. Ao realizar medições, as linhas de alimentação comuns do gerador e do osciloscópio e seus invólucros devem ser isolados um do outro. O elemento G1 serve para compensação da componente constante, que é definida pelo resistor de corte R4.
Aqui, a resistência de entrada do osciloscópio é conectada em paralelo a Rt e encurta um pouco o pulso LIN sem introduzir não linearidade adicional. A capacitância do corpo do osciloscópio em relação ao corpo do gerador, bem como a capacitância de entrada do osciloscópio e a capacitância do cabo da ponta de prova Cwh também não afetam a formação e os parâmetros dos pulsos LIN. Outro método de medir a não linearidade baseia-se no fato de que a primeira derivada de uma função que varia linearmente é uma constante. Isso significa que se o sinal da saída do driver LIN for aplicado através de um circuito RC diferenciador à entrada de um osciloscópio, então em sua tela veremos uma linha reta horizontal (em ε = 0). Este método é utilizado na prática e até recomendado como exemplo em uma coleção de problemas para universidades [2]. Porém, na realidade, uma imagem diferente aparece na tela (Fig. 3). Aqui U1 é uma tensão que varia linearmente, U2 é a imagem esperada da primeira derivada, U3 é a imagem real.
Este método, como normalmente é utilizado, não é adequado para avaliar a não linearidade da varredura do gerador em questão, mas existe uma técnica artificial que permite sua utilização. Vejamos a fig. 4, a.
Um resistor de correção RK é conectado em série com o capacitor Ct, com valor nominal aproximadamente igual a Rt. Quando RK > 0, a tensão no ponto A após a abertura da chave S não aumenta de 0, como de costume, mas salta de UK = it · RK. O surto de tensão é transmitido para a saída do repetidor no ponto B, e a imagem mostrada na Fig. aparece na tela. 4, b. As possibilidades desta técnica artificial são limitadas pelo fato de que o início do pulso U2 é, por assim dizer, cortado. Se sacrificarmos informações de 10% da duração do LIN, o que é bastante aceitável (as seções inicial e final da tensão de varredura raramente são usadas), então U2 = 500...600 mV. A resolução do método ao utilizar, por exemplo, um osciloscópio S1-83 com valor de divisão mínimo de 0,2 mV, chega a 0,04%. Sem RK, a parte inicial (10%) do sinal é perdida em U2= 100 mV. A resolução do método deteriora-se para ±0,2%. Uma propriedade valiosa deste método é que ele pode ser usado para medir a não linearidade da tensão de varredura após o amplificador de canal horizontal, o que não pode ser feito por outros métodos. Outro método, proposto por V. A. Bondar e V. A. Shaverin [6], segundo o esquema (Fig. 5) assemelha-se ao anterior.
Um resistor Rp é conectado em série com Rt e Ct, e o sinal é removido dele. Após a abertura da chave S, ocorre um pico de tensão no resistor Rp, como no resistor RK no circuito 4a. Quanto maior a resistência do resistor Rp, maior a magnitude do sinal e maior, ao que parece, deveria ser a resolução do método. No entanto, existem fontes de erro que o limitam. Em particular, a resistência Rt forma uma cadeia integradora com capacitância (Ск + Свх). A borda principal do pulso Up cai e parte do sinal medido é perdida. Com uma perda de duração de cerca de 10%, a amplitude Up é de 500...600 mV e a resolução do último método é a mesma. Literatura
Autor: M. Dorofeev, Moscou
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