Описание принципа работы измерителя искажений

Описание принципа работы измерителя искажений

Схема усилительного каскада на транзисторах Т7—Т10 выполнена аналогично схеме входного усилителя. Коэффициент усиления равен 5. Входное сопротивление каскада 1 MQ.

Защиту усилительного каскада от кратковременных перегрузок выполняет цепь на диодах Д15, Д17, конденсаторе С16 и резисторе R34. На транзисторах Т5, Т6 выполнены активные фильтры в цепях питания первого усилителя. Трехкаскадный усилитель напряжения на транзисторах Tl, ТЗ—Т5 обеспечивает усиление напряжен^ входного сигнала до уровня 100 mV, необходимого для нормальной работы преобразователя среднеквадратических значений. Коэффициент усиления равен 15. Малая неравномерность амплитудно-частотной характеристики в рабочем диапазоне частот 20 Hz—1 MHz и высокая стабильность коэффициента усиления обеспечивается глубокой отрицательной обратной связью по цени R4, R5, R8. Подстройка коэффициента усиления каскада осуществляется резистором R5 в цепи отрицательной обратной связи усилителя. Транзистор Т2 заводит сигнал обратной связи по постоянному напряжению для стабилизации режимов по постоянному току. ФИЧ — I MHz представляет собой фильтр третьего порядка. В качестве активного элемента применен широкополосный ОУ (МО), включенный по схеме усилителя с единичным коэффициентом усиления. Элементами, определяющими частоту среза и неравномерность АЧХ в полосе пропускания, являются резисторы -R18, R20, R22 и конденсаторы С7, С9, CIO. C13. Величину емкости СЮ подбирают при регулировании АЧХ фильтра вблизи частоты среза. ФПЧ — 100 kHz выполнен по идентичной схеме. Активный элемент фильтра МС2. Конденсатор С12 подбирают при регулировании АЧХ фильтра. ФВЧ 10 IIz ц 1 kHz имеет аналогичную структуру, в которой произведена замена резисторов на конденсаторы, а конденсаторы заменены резисторами. При замыкании контактов реле РЗ—Р5 подключаются резисторы R25, R28, R30 параллельно основным резисторам фильтра и частота среза изменяется с 10 Hz на 1 kHz. Активный элемент фильтра МСЗ.

Преобразователь переменного напряжения в постоянный ток состоит из усилителя на микросхеме МО, схемы стабилизации нуля на микросхеме МС2, выходного повторителя на транзисторах Tl, T2, квадратичных детекторов на сборках МСЗ, МС4, прецизионного УПТ на микросхемах МС6, 1/2 МС7, МС8, МС9, транзисторе Т4, модулятора на ТЗ и 1/2 МС7, повторителя на микросхеме МО6 и схемы защиты на микросхеме МС5. Усилитель переменного напряжения выполнен на микросхеме широкополосного операционного усилителя МО и согласующем каскаде на транзисторах Т1 и Т2. Коэффициент усиления равен 1,5. Частотная коррекция усилителя осуществляется конденсаторами С9. УПТ па микросхеме МС2, включенный по схеме интегратора, предназначен для стабилизации постоянного выходного напряжения широкополосного усилителя на пулевом уровне. На входе усилителя включена схема защиты на резисторе R3 и диодах Д1—Д4. Амплитуда переменного напряжения, подаваемого на входы квадратичных детекторов, не должна превышать 0,3 V для обеспечения работы детекторов в квадратичной области. Детекторы на транзисторных сборках МСЗ и МС4 включены попарно в прямую и обратную цепи УПТ для обеспечения хорошей стабильности и линейности характеристики преобразования. Постоянное напряжение детекторов выделяется па конденсаторах С12—С15. Разность напряжения прямой и обратной цепи преобразователя усиливается прецизионным УПТ на микросхемах МС6, МС8, МС9. Интегратор на микросхеме МС9 обеспечивает фильтрацию переменной составляющей с частотой входного сигнала. Линейность характеристики преобразования обеспечивается идентичностью сборок МСЗ и МС4, а также коэффициентом усиления УПТ. Подстроечный резистор R15 обеспечивает симметрирование сопротивления по входам УПТ и уменьшение переменной составляющей с частотой входного сигнала.

Подстроечные резисторы R33 и R38 служат для настройки линейности преобразователя. Резистором R33 осуществляется настройка преобразователя на отметку 3, а резистором R38 — в конечной точке шкалы на отметку 10. Резистором R42 производится регулировка выходного постоянного напряжения преобразователя значением 1 V при номинальном входном напряжении 100 mV. И На микросхеме МС5 выполнена схема защиты преобразователя от перегрузок. Сигналом управления коммутатором является инвертированный, который подается с компаратора верхнего уровня во время переключения пределов измерения. На транзисторе ТЗ выполнена схема согласования уровня модуляционного генератора, выполненного на микросхеме МС6, и микросхемы МС7, выполняющей функции демодулятора УПТ и модулятора цепи обратной связи преобразователя. Микросхема МСЮ выполняет функцию согласующего повторителя напряжения с низким выходным сопротивлением.

Блок управления. Усилитель переменного напряжения собран на транзисторах Т1—Т5. Принципиальных отличий в схеме усилителя от рассмотренных ранее нет. Выпрямитель собран на однополупериодной двухфазной схеме на диодах Д2, ДЗ. Диоды Д4, Д5, Д6 служат для ограничения выбросов выпрямленного напряжения в момент переключения пределов. Схема восстановления переменной составляющей собрана на резисторах R1I -R15, транзисторе Тб. Интегратор выполнен на микросхеме МС2. Компараторы выполнены по идентичным схемам на МС1 п МС5. Подстроенный резистор R38 служит для регулировал опорного напряжения в компараторе нижнего уровня. Подстроечный резистор R4I служит для регулировки опорного напряжения в компараторе верхнего уровня. На микросхеме МСЗ собран калибратор, генерирующий напряжение прямоугольной формы, частотой, близкой к 7 kHz. Схема управления калибратором выполнена на MCI.1 Т7—Т9 и RI8-R20, R24. Сигнал с выхода компаратора верхнего уровня дополнительно инвертируется и поступает на преобразователь ДЛИ2.008.003 на схему защиты от перегрузок. Схема управления генератором собрана на микросхемах MC3.I—МСЗ.З, MC6.I. По приходу на один из входов системы управления на выходе А\С6.1 появляется «I», которая разрешает генератору вырабатывать импульсы Генератор выполнен на микросхемах MC4.I—МС4.3. Элементы R3 и СЗ являются время задающими. Одновибратор собран на микросхеме МС5. Время задающими элементами являются элементы RI, C4. Длительность импульса, вырабатываемого одновибратором, выбрана несколько большей, чем время, необходимое для затухания переходных процессов в тракте вольтметра при переключении пределов.

Коммутатор импульсов выполнен на микросхемах МС6.2, МС7, МС8. При поступлении «1» на вход системы управления сложения элемент МС7.2 оказывается подготовленным для передачи импульса, выработанного одновибратором, на суммирующий вход реверсивного счетчика. При поступлении «I» па вход элемент ААС7.3 пропускает импульс на вычитающий. реверсивного счетчика. На коммутатор заведены также обратные связи с дешифратора, которые запрещают коммутатору пропускать импульсы по достижении счетчиком крайних состояний «О» «11» в режиме измерения напряжения и состояний «О» «6» в режиме измерения коэффициента гармоник. Реверсивный счетчик выполнен па микросхеме МС9. Дешифратор выполнен на микросхеме МСЮ. Схема управления ключами реализована па микросхемах WC11 иМС12. Ключи, выполненные на микросхемах Л\С 13 и МС14, о ключ а ют необходимые реле в измерительном тракте вольт-метра- Одновременно с выхода ключей поступают логические уровни на блок индикации ДЛ115.171.004, необходимые для работы узла управления индикацией.

Блок индикации состоит из: элементов индикации и узла управления индикацией. Элементы индикации индицируют режим работы прибора и предел, на котором производится измерение. Управляющими сигналами для узла управления индикацией являются логические уровни, поступающие с переключателя РОД РАБОТ и с блока управления. Узел управления индикацией является схемой, которая полностью реализована на цифровых микросхемах, работающих в статическом режиме.

Блок питания питания работает oт сети переменного тока 0,5 Hz, напряжением (220±22)V. Стабилизированные источники питания представляют собой полупроводниковые стабилизаторы компенсационного типа с последовательно включенным регулирующим элементом и состоят из выпрямителей, С-фильтров, регулирующих элементов и усилителей обратной связи (УОС) с источником опорного напряжения и схемой сравнения. Выпрямитель собран по мостовой схеме выпрямления на диодах Д1, Д2, Д5, Д6. Регулирующий элемент выполнен по схеме составного транзистора и состоит из проходного транзистора, вынесенного на заднюю панель, и согласующего транзистора ТЗ. Усилитель обратной связи выполнен по каскодной схеме на транзисторах Т5 и Г7. Источником опорного напряжения является стабилитрон Д11. На входе стабилизатора установлен конденсатор С1 для сглаживания пульсаций входного напряжения. Для улучшения параметров стабилизатора установлены конденсаторы С5 и С7. Конденсатор СЗ применен для предотвращения самовозбуждения стабилизатора. Предусмотрена регулировка выходного напряжения резистором RI1. В качестве нагрузки УОС применен токостабилизирующий двухполюсник (Д9, TI), чем достигается повышенная стабильность выходного напряжения при колебаниях напряжения сети и изменении тока нагрузки. Остальные источники аналогичны описанному выше и отличаются тем, что в источнике +5 V; 3,0 А выпрямитель собран по двухнолупериодной схеме выпрямления со средней точкой.

Конструкция прибора. Измеритель нелинейных искажений автоматический С6-11 представляет собой прибор настольно-переносного типа, смонтированный в унифицированном металлическом корпусе «Падел-75». Конструктивно прибор разделен металлическими экранами на три части. В левой части расположены узлы: блок индикации, блок управления, блок управления, усилитель, преобразователь, переключатель автоматический и блок стабилизаторов напряжения. В средней части расположены: трансформатор, блок диодов, в модернизированном приборе устанавливаются на задней стенке в правой части и конденсаторы фильтра. В правой части расположены узлы: блок декад, блок автоматики, блок управления, блок ключей, фильтр режекторный, усилитель режекторный и усилитель режекторный. Все узлы прибора смонтированы на печатных платах, которые при помощи разъемов соединяются с базовой платой. Экранировка узлов обеспечивается при помощи металлических экранов. На передней панели расположены органы управления и присоединения. Справа расположен тумблер включения сети с надписью «СЕТЬ». В левой верхней части панели расположено табло индикации пределов измерения. Слева от табло расположены четыре светодиода с выгравированными над ними надписями «<0,1 V»; «>100 V»; «+»; «—». Справа от табло расположены четыре светодиода с выгравированными над ними надписями «dB»; «%»', «mV»; «V». В центре панели расположены микроамперметр для отсчета измеряемой величины. Кг, в процентах, отсчитывать по верхней или средней шкале в зависимости от выбранного предела. В правой верхней части панели расположено табло изменяемой частоты входного сигнала. В левой нижней части панели расположен переключатель РОД РАБОТ, имеющий девять положений.

Конструкция обеспечивает свободный доступ к узлам и деталям и имеет хорошую ремонтоспособность. Размещение узлов и блоков прибора и расположение элементов схем на печатных платах представлено в приложении. Внимание! В связи с постоянной работой по совершенствованию прибора, повышающей его надежность и улучшающей условия эксплуатации, в конструкцию могут быть внесены незначительные изменения, не отраженные в настоящем издании.

На передней панели прибора нанесено наименование и обозначение прибора. На задней панели - заводской порядковый номер и год изготовления. Прибор пломбируется при помощи уплотнительной замазки, наносимой на винты, крепящие боковые стенки корпуса. Перед пломбированием предварительно стопорятся пружины, крепящие верхнюю и нижнюю крышки прибора. Винты стопорения расположены в задней части прибора под боковыми крышками.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ. Прибор вынуть из упаковочной тары, освободить от упаковочных материалов, внешним осмотром убедиться, что нет механических повреждений. Если прибор находился в климатических условиях, не соответствующих рабочим условиям эксплуатации, его необходимо выдержать в течение 6 часов в условиях. в выключенном состоянии. Проверить работу всех органов управления (переключателей, тумблеров). Они должны иметь плавный ход и четко фиксированное положение. До начала работы с прибором необходимо изучить настоящее описание, назначение органов управления и разъемов, расположенных на передней и задней панелях. Нормальная работа прибора обеспечивается при соответствии внешних условий рабочим условиям эксплуатации прибора, а также при отсутствии па рабочем месте ударов и вибраций. Питающая сеть не должна иметь резких изменений напряжения. Во время работы прибора запрещается устанавливать его на (или под) другие включенные приборы, являющиеся источником тепла. Во время работы прибора необходимо обеспечивать свободный приток и отток воздуха через вентиляционные отверстия в верхней и нижней крышках прибора.



Der Schutz der Verstärkungsstufe vor kurzfristigen Überlastungen wird durch die Schaltung an den Dioden D15, D17, dem Kondensator C16 und dem Widerstand R34 durchgeführt. An den Transistoren T5, T6 sind aktive Filter in den Versorgungskreisen des ersten Verstärkers hergestellt. Der dreistufige Spannungsverstärker an den Transistoren Tl, TZ-T5 sorgt für eine Spannungsverstärkung des Eingangssignals auf 100 mV, die für den normalen Betrieb des RMS-Umrichters erforderlich ist. Die Verstärkung beträgt 15. Die geringe Amplituden-Frequenz-Ungleichmäßigkeit im Betriebsbereich von 20 Hz-1 MHz und die hohe Verstärkungsstabilität werden durch eine tiefe negative Rückkopplung im Wert von R4, R5, R8 gewährleistet. Die Einstellung der Verstärkung der Kaskade erfolgt durch den Widerstand R5 im negativen Rückkopplungskreis des Verstärkers. Der T2-Transistor erzeugt ein Gleichspannungsrückkopplungssignal, um die Gleichstrommodi zu stabilisieren. Das FEATURE - I MHz ist ein Filter dritter Ordnung. Als aktives Element wird ein Breitband-BMK (MO) verwendet, das in einem Verstärkerschema mit einheitlicher Verstärkung enthalten ist. Die Elemente, die die Grenzfrequenz und die Frequenzgangdifferenz in der Bandbreite bestimmen, sind die Widerstände -R18, R20, R22 und die Kondensatoren C7, C9, CIO. C13. Der Behälterwert wird bei der Regelung der Filterfrequenz in der Nähe der Grenzfrequenz ausgewählt. Die HF - 100 kHz ist nach einem identischen Schema ausgeführt. Das aktive Element des MS2-Filters. Der Kondensator C12 wird bei der Regelung der Frequenzgang des Filters ausgewählt. HF 10 IIz c 1 kHz hat eine ähnliche Struktur, in der Widerstände gegen Kondensatoren ausgetauscht werden und Kondensatoren durch Widerstände ersetzt werden. Beim Schließen der Relaiskontakte RZ-P5 werden die Widerstände R25, R28, R30 parallel zu den Hauptwiderständen des Filters angeschlossen und die Grenzfrequenz ändert sich von 10 Hz auf 1 kHz. Aktives Element des MSZ-Filters.

Der DC-Wandler besteht aus einem Verstärker auf dem MO-Chip, einer Nullstabilisierungsschaltung auf dem MS2-Chip, einem Ausgangsverstärker auf den Transistoren Tl, T2, quadratischen Detektoren auf den MS4-Baugruppen, einem Präzisions-UPT auf den Ics MS6, 1/2 MS7, MS8, MS9, einem Transistor T4, einem Modulator auf dem TS und 1/2 MS7, einem Repeater auf dem MO6-Chip und einer Schutzschaltung auf dem MS5-Chip. Der Wechselspannungsverstärker wird auf dem Chip des Breitband-Operationsverstärkers MO und der passenden Kaskade an den Transistoren T1 und T2 hergestellt. Die Verstärkung beträgt 1,5. Die Frequenzkorrektur des Verstärkers erfolgt über die Kondensatoren C9. Der UPT-pa-Chip MS2, der gemäß dem Integratorschema enthalten ist, wurde entwickelt, um die konstante Ausgangsspannung eines Breitbandverstärkers auf Kugelniveau zu stabilisieren. Am Eingang des Verstärkers ist eine Schutzschaltung am Widerstand R3 und den Dioden D1 bis D4 aktiviert. Die an die Eingänge der quadratischen Detektoren zugeführte Amplitude der Wechselspannung darf 0,3 V nicht überschreiten, um sicherzustellen, dass die Detektoren im quadratischen Bereich funktionieren. Die Detektoren an den Transistorbaugruppen MSZ und MS4 sind paarweise in den Vorwärts- und Rücklaufkreis des UPT integriert, um eine gute Stabilität und Linearität der Umwandlungseigenschaften zu gewährleisten. Die konstante Spannung der Detektoren wird an den Kondensatoren C12 —C15 freigesetzt. Die Spannungsdifferenz zwischen Vorwärts- und Rücklauf des Umrichters wird durch Präzisions-UPT auf den Chips MS6, MS8, MS9 verstärkt. Der Integrator auf dem Mikrochip MS9 stellt die Filterung der variablen Komponente mit der Eingangsfrequenz sicher. Die Linearität der Umwandlungseigenschaften wird durch die Identität der MSZ- und MX4-Baugruppen sowie durch den Verstärkungsfaktor UPT gewährleistet. Der Tuning-Widerstand R15 sorgt für die Symmetrisierung des Widerstands an den Eingängen des UPT und die Reduzierung der variablen Komponente mit der Eingangsfrequenz.

Die Trimmwiderstände R33 und R38 dienen zur Einstellung der Linearität des Umrichters. Mit dem Widerstand R33 wird der Wandler auf 3 eingestellt und mit dem Widerstand R38 am Endpunkt der Skala auf 10 eingestellt. Mit dem Widerstand R42 wird die DC-Ausgangsspannung des Umrichters mit einem Wert von 1 V bei einer Nenneingangsspannung von 100 mV eingestellt. Und auf dem IC5-Chip ist eine Schaltung zum Schutz des Umrichters vor Überlastung ausgeführt. Das Schaltsteuersignal ist ein invertiertes Signal, das beim Umschalten der Messgrenzen vom Komparator der obersten Ebene zugeführt wird. Auf dem TZ-Transistor ist ein Pegelanpassungsschema des Modulationsgenerators auf dem IC6-Chip und dem IC7-Chip ausgeführt, der die Funktionen des Demodulators und des Modulators der Umrichterrückkopplungsschaltung erfüllt. Der ICU-Chip fungiert als anpassungsfähiger Spannungsverstärker mit niedrigem Ausgangswiderstand.

Steuereinheit. Der Wechselspannungsverstärker ist auf Transistoren T1—T5 montiert. Es gibt keine grundlegenden Unterschiede in der Verstärkerschaltung von den zuvor betrachteten. Der Gleichrichter ist in einer gleichgeschalteten Zweiphasenschaltung an den Dioden D2, DZ montiert. Die Dioden D4, D5, D6 dienen zur Begrenzung der gleichgerichteten Spannungsemissionen zum Zeitpunkt des Grenzwechsels. Das Wiederherstellungsschema der variablen Komponente wird an Widerständen R1I -R15, einem Tb-Transistor, montiert. Der Integrator wird auf dem IC2-Chip ausgeführt. Die Komparatoren sind nach identischen Schaltungen in MS1 n MS5 hergestellt. Der eingestellte Widerstand R38 dient dazu, die Referenzspannung im Komparator des unteren Niveaus zu regulieren. Der Abgleichwiderstand R4I dient zum Einstellen der Referenzspannung im Komparator der obersten Ebene. Auf dem ICZ-Chip ist ein Kalibrator montiert, der eine rechteckige Spannung mit einer Frequenz in der Nähe von 7 kHz erzeugt. Die Regelung des Kalibrators wird am MCI ausgeführt.1 T7—T9 und RI8-R20, R24. Das Signal vom Ausgang des Komparators der obersten Ebene wird zusätzlich invertiert und an den Wandler der Länge 2.008.003 an die Überlastschutzschaltung gesendet. Das Steuerschema des Generators ist auf MC3-Chips montiert.I—MS.Z, MC6.I. Bei Ankunft an einem der Eingänge des Steuersystems erscheint am Ausgang A \ S6.1 ein «I», das es dem Generator ermöglicht, Impulse zu erzeugen Der Generator wird auf MC4-Chips hergestellt.I—MC4.3. Die Elemente R3 und NW sind zeitbestimmende Elemente. Der Einvibrator wird auf dem Mikrochip MS5 zusammengebaut. Die Zeitsetzungselemente sind die Elemente RI, C4. Die Dauer des Impulses, der vom Einvibrator erzeugt wird, ist etwas größer als die Zeit, die benötigt wird, um die Transienten im Voltmetertrakt beim Umschalten der Grenzwerte zu dämpfen.

Der Impulsschalter wird auf den Chips MS6.2, MS7, MS8 ausgeführt. Wenn «1» am Eingang des Additionssteuersystems eingeht, wird das Element MS7.2 vorbereitet, um den vom Einzelvibrator erzeugten Impuls an den Summierungs-Eingang des Umkehrzählers zu übertragen. Wenn ein »I" pa eingeht, überspringt das Element AAC7.3 einen Impuls zum subtrahierenden Element. Zweirichtungszähler. Der Schalter hat auch Rückmeldungen vom Decoder erhalten, die verhindern, dass der Schalter Impulse überspringt, wenn der Zähler die extremen Zustände «O» «11» im Spannungsmessmodus und «O» «6» -Modus im harmonischen Messmodus erreicht. Der reversible Zähler ist mit dem MC9-Chip pa ausgeführt. Der Decoder ist auf dem ICU-Chip ausgeführt. Das Schlüsselverwaltungsschema ist in den Chips WC11 iMC12 implementiert. Schlüssel, die auf den Chips L \ C 13 und MS14 ausgeführt werden, sind die erforderlichen Relais im Volt-Meter-Messweg - Gleichzeitig werden vom Schlüsselausgang die logischen Pegel an die Anzeigeeinheit DL115.171.004 gesendet, die für den Betrieb der Anzeigesteuerungseinheit erforderlich sind.

Die Anzeigeeinheit besteht aus: Anzeigeelementen und einer Steuereinheit für die Anzeige. Die Anzeigeelemente zeigen den Betriebsmodus des Geräts und den Grenzwert an, an dem die Messung durchgeführt wird. Die Steuersignale für die Anzeige-Steuereinheit sind die logischen Pegel, die vom Schalter ARBEITSART und vom Steuergerät kommen. Die Anzeige-Steuereinheit ist eine Schaltung, die vollständig auf digitalen Chips implementiert ist, die im statischen Modus arbeiten.

Das Netzteil wird mit einer Netzspannung von 0,5 Hz (220±22)V betrieben. Die stabilisierten Netzteile sind Halbleiter-Kompensationsstabilisatoren mit einem in Reihe geschalteten Regelelement und bestehen aus Gleichrichtern, C-Filtern, Regelelementen und Rückkopplungsverstärkern mit einer Referenzspannungsquelle und einem Vergleichsschema. Der Gleichrichter ist nach dem Brückengleichrichterschema an den Dioden D1, D2, D5, D6 montiert. Das Regelelement ist nach dem zusammengesetzten Transistorschema ausgeführt und besteht aus einem auf der Rückseite ausgeführten Durchgangstransistor und einem passenden TZ-Transistor. Der Rückkopplungsverstärker ist an den Transistoren T5 und G7 in einer Kaskodeschaltung ausgeführt. Die Referenzspannungsquelle ist die Zenerdiode D11. Am Eingang des Stabilisators ist ein Kondensator C1 installiert, um die Pulsationen der Eingangsspannung zu glätten. Um die Stabilisatorparameter zu verbessern, sind Kondensatoren C5 und C7 installiert. Der CZ-Kondensator wird verwendet, um eine Selbstentzündung des Stabilisators zu verhindern. Die Ausgangsspannung kann mit dem Widerstand RI1 eingestellt werden. Als Last wird ein stromstabilisierender Zweipoliger (D9, TI) verwendet, wodurch eine erhöhte Stabilität der Ausgangsspannung bei Schwankungen der Netzspannung und einer Änderung des Laststroms erreicht wird. Die anderen Quellen sind ähnlich wie oben beschrieben und unterscheiden sich dadurch, dass die Quelle + 5 V enthält; 3,0 A Der Gleichrichter wird in einem Zwei-Halbperioden-Gleichrichterschema mit einem mittleren Punkt zusammengebaut.