Измеритель отношения сигнал-шум ТВ канала

Так как напряжение  Uару  возрастает, возрастает и выходное напряжение и наступит момент, когда напряжения на входах уравняются и тогда устройство выборки и хранения зафиксирует величину напряжения до конца цикла измерения.

Для того чтобы во время когда сигнал выделенной строки отсутствует ГЛИН не работал,  предусмотрена блокировка выходов компаратора сигналом с блока выделения строки.

Величина резисторов R5,R6,R7,R8, которые влияют на коэф-фициент усиления дифференциального усилителя выбраны таковыми, что при величине Uвх=12В коэффициент усиления диф-ференциального усилителя равен 1.

Исходя из формулы (8.1)

 при Uару=0

R5=R6=R7=R8=15Ком.

Далее необходимо расчитать источник  опорного  напряжения на DA4. Величину выходного напряжения задают резисторы R9,R10,R11. Номинал резисторов находится по формуле

В схеме применен стабилитрон КС147А,

Величина этого резистора подбирается при настройке, поэтому в схему устанавливается подстроечный резистор.

Сигнал после дифференциального усилителя попадает на вход компаратора напряжения, где сравнивается с Во . Результат сравнения на выходе появляется в виде:

Этот сигнал попадает на вход интегратора напряжения собран-ного на ОУ. Для уменьшения влияния шумов перед входом интегратора включена RС цепочка.

Функция устройства выборки и хранения состоит в том, чтобы в начале цикла измерения в течении определенного времени произвести подстройку системы, которая заключается в обеспечении амплитуды выделенной строки после дифференциального усилителя равной Во. Длительность цикла подстройки равна 5 секундам. Частота кадровой развертки отечественного стандарта равна 50 Гц, за интервал между двумя кадровыми импульсами проходит 312,5 строк, вторая половина растра проходит в следующий интервал. Из этого следует что определенная строка следует с частотой 25 Гц. Значит в течении интервала 5 сек. строка в которой проводится измерение появится 20 раз. Из этого следует, что скорость нарастания выходного напряжения ГЛИНа должна быть такой, чтобы к концу интервала в 5 сек. выходное напряжение ГЛИНа достигло максимума диапазона амплитуды (12В). Длительность импульса строки равна 60 мксек. Следовательно суммарное время работы ГЛИНа равно 1,2 мсек. Для сброса заряда конденсатора по окончанию цикла измерения предусматривается шунтирование его управляемым ключом. Схема ГЛИНа представлена на рисунке.

Необходимо расчитать параметры RС цепи образующей парралельную отрицательную обратную связь по напряжению. Выходное напряжение определяется выражением:

Приняв С=0,1мкФ определяю R

Схема устройства хранения значения выходного напряжения ГЛИНа является типовой схемой включения микросхемы КР140УД1208 и описана в {  }.

После УЛСК пронормированный сигнал выделенной строки подается на инвертирующий вход дифференциальный усилитель также собранный на ИМС КР140УД1101. Задачей этого усилителя является компенсация в сигнале величины собственно видеосигнала и усиление оставшегося сигнала, являющегося по сути измеряемым шумом, до величины динамического диапазона аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Таким образом необ-ходимо определиться с выбором АЦП. Исходя из требований к быстродействию и к разрядности АЦП выбирается СБИС десяти разрядного АЦП считывания КМ1107ПВ6. Максимальная частота преобразования этой СБИС - 15 Мгц, диапазон входного напряжения 0....-3В.

Таким образом дифференциальный усилитель должен усилить компенсированный сигнал максимум до -3В.

 Принципиальная схема дифференциального усилителя показана на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3.

Исходя из диапазона в котором будут производиться измерения ОСШ и величины видеосигнала можно сказать, что величина Uшум на данном этапе не будет превышать 1,2В. Значит коэффициент усиления должен составлять 2,5.

Функция компенсации видеосигнала выполняется подачей на неинвертирующий вход дифференциального усилителя величины Во с источника опорного напряжения описанного выше.

Величина резисторов R1,R2,R3,R4, которые влияют на коэф-фициент усиления дифференциального усилителя выбраны исходя из формулы:

R1=R3=7,5Ком

R2=R4=3Ком.

Схема включения АЦП является типовой и расчета не требует за исключением расчета источника опорного напряжения собранного аналогично источнику Во.

Величину выходного напряжения задают резисторы R46,R47,R48. Номинал резисторов находится по формуле

В схеме применен стабистор КС113А,

Величина этого резистора подбирается при настройке, поэтому в схему устанавливается подстроечный резистор.

  .

После АЦП происходит обработка сигнала уже в виде кода в цифровой части прибора.

Укрупненная функциональная схема блока цифровой обработки сигнала изображена на рисунке 8.4.

Десятиразрядный код от АЦП постурает на входные регистры которые помимо функции хранения кода между выборками выполняют функцию мультиплексирования сигнала из 10 в 8.

Функции ЦПУ, ОЗУ,ПЗУ,УВВ выполняет СБИС однокристаль-ной восьмиразрядной микро-ЭВМ КМ1816ВЕ48.

Эта микросхема выбрана исходя из требований к объему ПЗУ, ОЗУ, а также, что не мало важно, то что эта СБИС имеет перепрограмируемое  ПЗУ. Этот параметр имеет большое значение так как предполагается не большое количество изготовляемых приборов.

Десять разрядов кода с АЦП поступают на регистры и по заднему фронту строб-сигнала записываются и запоминаются до прихода следующего импульса. Код считывается в однокристальную ЭВМ в такой последовательности:

по приходу сигнала с микро-ЭВМ на чтение памяти считывается младшие восемь разрядов;

разряды 9 и 10 выставляются на шину по приходу сигналаТ1 вместе с сигналом чтения памяти.

На время чтения регистров выходы незадействованного регистра переводятся в Z-состояние.

Микро-ЭВМ производит операции запоминания предыдущего значения NK, вычисление разности Nk и Nk-1, суммирование разностей, вычисление корня суммы и дальнейшие вычисления по формуле 3.5.

Результат измерения появляется в виде 12 разрядного двоично-десятичного кода на выводах портов 1 и 2 микро-ЭВМ.

Этот код подается на дешифраторы КР555ИД18 предназначенные для преобразования двоичного кода в код для семисегментных индикаторов АЛС324Б.

9. Анализ погрешности модуля измерения ОСШ.

9.1. Погрешность входного усилителя.

9.1.1.Погрешность от конечного усиления ОУ.

Погрешность от конечного усиления определяется по формуле:

;

где К - коэффициент усиления на частотах измерения

       - коэффициент передачи обратной связи.

Коэффициент усиления ОУ КР140УД1101 на рабочей частоте равен 50000.

Погрешность по характеру мультипликативная, систематическая.

9.1.2. Погрешность от напряжения смещения ОУ.

Погрешность определяется по формуле:

.

Для КР140УД1101 3мВ. Тогда:

Дополнительная температурная погрешность от дрейфа напряжения смещения ОУ равна:

где - температурный дрейф КР140УД1101 - 50 мкВ/оС;

= 5o

где - минимальная, максимальная и нормальная рабочая температура окружающей среды соответственно.

9.4.Расчет погрешностей коммутатора.

9.4.1. Расчет погрешности от сопротивления открытого ключа.

Т.к. выходное сопротивление источника сигнала мало по сравнению с сопротивлением закрытого ключа Rз, то можно записать для коэффициента передачи коммутатора:

В идеальном случае Rо = 0; R3 равно бесконечности и К=1. Тогда погрешность :

Для микросхемы К547КП1А Rо<100 Ом;R3>20 Мом.

Погрешность мультипликативная систематическая.

9.2.2.Расчет погрешности от закрытого ключа.

Коэффициент передачи равен:

В идеальном случае R3 равно бесконечности и К=0. Тогда

Погрешность мультипликативная систематическая.

9.2.3.Погрешность от остаточного напряжения на ключах коммутатора.

Uост<10 мкВ (для К547КП1А)

Тогда погрешность:

Эта погрешность носит характер аддитивной случайной.

9.3. Погрешности дифференциального усилителя.

9.3.1. Погрешность от разброса параметров резисторов обратной связи.

Эту погрешность можно оценить, предположив нормальный закон распределения по формуле:

где  погрешность i-го резистора.

При

Погрешность мультипликативная систематическая.

9.3.2.Погрешность от конечного петлевого усиления.

Погрешность от конечного петлевого усиления определяется по формуле:

где К - коэффициент усиления ОУ на рабочей частоте.

        =1

Погрешность мультипликативная систематическая.

9.3.3.Погрешность от напряжения смещения ОУ.

Эта погрешность по характеру аддитивная, систематическая.

Для КР140УД1101 3мВ. Тогда:

Дополнительная температурная погрешность от дрейфа напряжения смещения ОУ равна:

где - температурный дрейф КР140УД1101 - 50 мкВ/оС;

= 5o

где - минимальная, максимальная и нормальная рабочая температура окружающей среды соответственно.

9.4.Погрешность устройства сравнения.

Вносимая устройством сравнения погрешность является аддитивной систематической и возникает она из-за напряжения смещения нуля микросхемы КФ1053СА1.

Uсм<6мВ

9.5.Погрешность  устройства выборки и хранения.

Эквивалентная схема устройства выборки и хранения (УВХ) представлена на рисунке 9.1.

На схеме приняты следующие обозначения

1	2	3	4	5