Файл: Видершайн, М. Н. Производственный контроль параметров элементов цифровой автоматики.pdf

и значение времени, отсчитанное по шкале прибора, будет опре­ деляться соотношением

U! ui (t)t=t1т

Абсолютная погрешность измерения временного интервала за счет нелинейности пилообразного напряжения

v At = (21)

Приведенная погрешность с учетом выражений (20) и (21)

Откуда по известной функции Uх (t) можно найти ошибку из­ мерения интервала tx. Определим вид функции Uх (t) для слу­ чая, когда в качестве токостабилизирующего двухполюсника используется транзистор.

Как было показано ранее, коэффициент нелинейности I опре­ деляется относительным изменением тока заряда или разряда конденсатора во время рабочего хода ГПН. Считая зависимость I (U) линейной, можно записать

I (и) = /„ + еи.

Однако уравнение, получаемое при таком предположении, является довольно сложным и не дает возможности получения удобных расчетных соотношений.

Более простые и удобные соотношения для определения по­ грешности измерителя б (t) могут быть получены из следующих соображений.

Как видно из коллекторных характеристик транзистора (рис. 59), зависимость / к от UK при / э = const является линейной.

В виду этого токостабилизирующий двухполюсник может быть представлен в виде параллельного соединения идеального стаби­

130

В общем случае напряжение Uc (t) можно представить в виде кривой второго порядка.

Определим значения коэффициентов в уравнении (25) для кривой рис. 61. Коэффициент N = 0, так как кривая проходит через начало координат, а коэффициент L, определяющий радиус кривизны, мал по сравнению с коэффициентом М ввиду малой кривизны кривой и г (t). Так как IR мал по сравнению с / 0, то ошибки, вносимые членом уравнения при коэффициенте L, будут иметь второй порядок малости и ими можно пренебречь.

Таким образом, при оценке ошибок из-за нелинейности гене­ ратора пилообразного напряжения достаточно учитывать по­ грешности, вносимые током IR (t). При представлении Uc (0 в виде

Из выражений (23), (27) и (29) с учетом, что в схеме ГПН про­ исходит разряд конденсатора, напряжение и г (t) уменьшается при увеличении t, а значит и ток I (t) также будет уменьшаться; при увеличении t получим

Ui {t) найдем из соотношения

t

Подставляя соотношения (34) и (29) в выражение (33) и учи­

тывая, что и иС = Т, получим

/о

(35)

Для нахождения значения tm, при котором б(/) максимально, найдем производную б (t) и приравняем ее нулю:

Из равенства б' (ff = 0 находим значение tm

Максимальную ошибку б (t) определим из выражения, под­

ставив значение t = tm:

>«=#-И7-—г)=т&- <36>

Из последнего выражения видно, что максимальная ошибка отсчета измерителя времени значительно меньше, чем коэффи­ циент нелинейности ГПН, при условии, что при t — Т произво­ дится регулировка генератора таким образом, чтобы б (t)t=r = 0. График зависимости б {t) приведен на рис. 63.

Блок-схема автокоменсационного измерителя временных па­ раметров импульсных сигналов с использованием в качестве ре­ гулируемой задержки полупроводникового диода показана на рис. 64. Блок-схема состоит из следующих блоков сравнения / и 2,

‘ Обратная сдязь

Рис. 64. Блок-схема измерителя временных параметров с исполь­ зованием схемы задержки на полупроводниковом диоде:

1 — схема сравнения 1; 2 — схема сравнения 2; 2 — схема регулируемой задержки на полупроводниковом диоде; 4 — схема запрета; 5 — преоб­ разователь код — напряжение; 6 — дешифратор; 7 — цифровой индикатор

I

Схема регулируемой задержки на полупроводниковом диоде приведена на рис. 65. Через диод Д пропускается прямой ток / пр, величина которого определяется напряжением UCM. При подаче на вход схемы импульса обратной полярности напряжение на диоде, равное Uo6p, установится не мгновенно, а с некоторой за­ держкой 4ад, обусловленной процессом рассасывания неоснов­ ных носителей, накопленных в базе диода при прохождении через него прямого тока 1пр.

Если / обр будет выбрано таким образом, чтобы соблюдалось соотношение

^ Л>бр <С Л]р>

где

I Собр

'обр — ~~Щ~ >

ТО

т. е. длительность времени, в течение которого обратный ток по­ стоянен, будет прямо пропорционален прямому току / пр [11]. При использовании указанного режима время tx будет находиться в пределах

0,2тр < 4 < 2тр.

Таким образом, полупроводниковый диод может быть исполь­ зован как элемент задержки, длительность которой пропорцио­ нальна прямому току / пр, в интервале времени, определяемом указанным соотношением.

Для создания схемы регулируемой задержки целесообразно использование диодов с накоплением заряда. Их отличительными

133