Цифровой измеритель коэффициента шума четырехполюсников

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение производительности измерений . Устройство содержит N блоков l-l,...5l-N предварительной обработки , аналоговый коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) А, микропроцессор 5 с оперативным запо-, минающим блоком и N индикаторов 6-1,...,6-N. Введение N преобразователей 2-l,...,2-N спектра снижает частоту дискретизации в результате преобразования спектра шумового сигнала и совмещения в АЦП 4 функций возведения сигнала в -квадрат и собственно аналого-цифрового преобразования .. Кроме того, в силу свойств шумового сигнала при обработке большого количества отсчетов точность результата измерения весьма высока даже при малом количестве разрядов а S АЦП 4. Так, при изменении измеряемых (Л значений коэффициента шума в 16,5 раза погрешность измерения не превышает 2% при использовании АЦП 4 всего с 8 порогами квантования. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (5D 4 G 01 R 29/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 3808143/24-21 . (22) 05. 1.1 . 84 (46) 23.10.86. Бюл. N - 39 (71) Воронежский политехнический институт (72) Э. А. Хенкин, С. А. Плахотнюк и 3. Д. Поликарпов (53) 621.317.799(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 !067452, кл. G 01 R 29/26, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1020786, кл. G 01 R 29/26, 1983. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗИЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА НУ!!А ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение производительности измерений. Устройство содержит И блоков

1-1,...,1-N предварительной обработки, аналоговый коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, микропроцессор 5 с оперативным зало-, минающим блоком и И индикаторов

6-1,...,6-N. Введение 1! преобразователей 2-1,...,2-N спектра снижает частоту дискретизации в результате преобразования спектра шумового сигнала и совмещения в АЦП 4 функций возведения сигнала в:квадрат и собственно аналого-цифрового преобразования.. Кроме того, в силу свойств шумового сигнала при обработке большого количества отсчетов точность результата измерения весьма высока даже при малом количестве разрядов

АЦП 4. Так, при изменении измеряемых значений коэффициента шума в 16,5 раза погрешность измерения не превышает 2Х при использовании АЦП 4 всего с 8 порогами квантования. 3 ил.

65655

Преобразователи 2-1, 2-2, 2-N спектра осуществляют перенос шумового сигнала в область более низких частот и могут быть выполнены различным образом . полосовой фильтр и детектор огибающей; гетеродинный преобразователь частоты и фильтр нижних частот; синхронный детектор и фильтр нижних частот и т.д. Так как измерение коэффициента шума проводится в относительно узкой полосе частот, после преобразования спектра шумового сигнала одним из указанных устройств в начальную область частот сохраняется пропорциональность мощ55

1 l2

Изобретение относится к измерительной технике и может бьггь использовано в высокопроизводительных измерителях коэффициента шума транзисторов при массовом производстве.

Целью изобретения является ловышение производительности измерений путем снижения частоты дискретизации в результате преобразования спектра шумового сигнала и совмещеI ние в аналого-цифровом преобразователе функций возведения сигнала в квадрат и собственно аналого-цифра- вого преобразователя.

На фиг..l приведена структурная схема измерителя; на фиг. 2 — характеристика аналого-цифрового преобрана ф г, 3 — принципиальная схема возможного варианта анало- го-цифрового преобразователя.

Измеритель содержит Н блоков

l-1, 1-2,..., 1-И предварительной обработки, последовательно соединенных с преобразователями 2-1, 2-2,..., 2-11 спектра, выходы которых соединены с входами аналогового коммутатора 3, аналого †цифров преобразователь 4, вход которого соединен с выходом аналогового коммутатора 3, а выход — с информационным входом микропроцессора 5 с оперативным запоминающим блоком и Б индикаторов 6-1, 6-2, ..., 6-N соединенных с инфор мационными выходами микропроцессора, управляющий выход которого соединен с управляющим входом аналогового коммутатора 3.

Блоки 1-1, 2-2, ... 1-N предварительной обработки обеспечивают на своих выходах шумовые сигналы, мощность которых пропорциональна коэффициентам шума измеряемых четырехполюсников.!

О

50 ности шумового сигнала коэффициенту шума измеряемого четырехполюсника, а максимальная частота спектра шумового сигнала значительно снижает я, что позволяет в соответствии с теоремой В. А. Котельникова снизить частоту дискретизации без потери информации.

Аналоговый коммутатор 3 по управляющим сигналам микропроцессора пропускает на выход сигнал с одного иэ входов и может быть выполнен, например, на микросхемах К143КТ1, К590КН1, К590КН2 и др.

Особенностью аналого-цифрового преобразователя 4 является специфическая характеристика квантования, форма которой показана на фиг. 2.

Принципиальная схема возможного варианта аналого-цифрового преобразователя, имеющая указанную характеристику квантования, приведена на фиг. 3, Входной сигнал подается параллельно на неинвертирующие входы компараторов DA1 DÀ8, на инвертирующие входы которых с потенциометров Ю-И6 подаются опорные напряжения, устанавливаемые в соответствии с предложенной зависимостью. Логические элементы ИСКЛИЧА10ЩЕЕ ИЛИ. DD1-DD2 обеспечивают формование на выходе аналогоцифрового преобразователя требуемого, цифрового кода.

Измеритель работает следующим образом.

Шумовые сигналы, мощность которых пропорциональна коэффициентам шума измеряемых четырехполюсников, поступают с блоков 1-1, 1-2, ...,. 1-И предварительной обработки на преобразователи 2-1, 2-?„ ..., 2-И спектра, которые осуществляют перенос спектра сигнала с частоты измерения в начальную область частот. После преобразования спектра сохраняется пропорциональность мощности шумового сигнала коэффициенту шума измеряемого четырехполюсника, а максимальная частота спектра значительно уменьшается, что позволяет в соответствии с теоремой В. А. Котельникова снизить частоту дискретизации без потери информации.

Сигналы,с выходов преобразователей 2-1, 2-2. . ., 2-N спектр поступают на входы аналогового коммутатора 3, который по командам микропроцессора 5 поочередно пропускает на

f0

Формула изобретения

3 1265 аналого-цифровой преобразователь 4 один из этих сигналов.

Аналого-цифровой преобразователь

4 выполняет две функции: возведение сигнала в квадрат и собственно аналого-цифровое преобразование. Для совмещения этих функций характеристика квантования аналого-цифрового преобразователя 4 имеет квадратичную форму.

Так как напряжения, соответствующие порогам квантования аналого-цифрового преобразователя 4, связаны зависимостью

U„ =U„, (2) то квадраты этих напряжений соответственно равны

Б У 2

n ni

Цифровые коды на выходе аналогоцифрового преобразователя 4, определяемые по формуле

М =2

\ с точностью до коэффициента, равны квадратам опорных напряжений, т.е. код на выходе аналого-цифрового преобразователя 4 пропорционален квадрату входного сигнала. Операция возведения в квадрат выполняется при этом практически мгновенно (быстродействие ограничено лишь внутренней задержкой распространения сигнала).

Обработка отсчетов шумового сигнала осуществляется в микропроцессо-. ре 5 с оперативным запоминающим бло- ком, циклически опрашивающим все N каналов измерителя. Микропроцессор проводит накопление информации о коэффициенте шума N четырехполюсников соответственно в N ячейках оперативного запоминающего блока (в на40 чале цикла измерения их содержимое приравнивается нулю) . Накопление информации о коэффициенте шума происходит путем суммирования поступающего с аналого-цифрового преобразовате45 ля 4 числа, пропорционального квадрату шумового сигнала, с содержанием соответствующей ячейки оперативного

655 4 запоминающего блока. Кроме того, микропроцессор подсчитывает количество обработанных отсчетов и после обработки заданного их числа (т.е. в конце цикла измерения) подает на индикаторы 6-1, 6-2. ..,, 6 N информацию о коэффициенте шума N четырехполюсников. Параллельное измерение коэффициента шума N четырехполюсни.ков фактически в И раз уменьшает вре;мя, необходимое для измерения одного из них

В.силу свойств шумового сигнала при обработке большого количества отсчетов точность результата измерения весьма высока даже при малом количестве разрядов аналого-цифрового преобразователя 4 (так, при изменении измеряемых значений коэффициента шума в 16,5 раз погрешность измерения не превьппает 27. при использовании аналого-цифрового преобразователя всего с 8 порогами квантования).

Цифровой измеритель коэффициента шума четырехполюсников, содержащий

N блоков предварительной обработки, аналого-цифровой коммутатор, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор с оперативным запоминающим блоком и N индикаторов, соединенных с информационными выходами микропроцессора, причем управляющий выход микропроцессора соединен с управляющим входом аналогового коммутатора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности измерений, в него введены N преобразователей спектра, входы которых соединены с выходами блоков предварительной обработки, а выходы — с входами аналогового коммутатора, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя.

1265655 ю г а

ЗА1- ЮА8 l(52 rCr 2 ЮЛ1 ПЫ- 5155>n5 Риз.5

Составитель Н. Михалев

Редактор Н. Гунько Техред И.Попович Корректор А. Тяско

Заказ 5658/41 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4