Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при разработке высокоточных быстродействующих измерителей амплитудно-частотных характеристик. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей. Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик содержит блок 1 управления, переключатели 2, 15, 24, блок 3 измерения, вертикально отклоняющие пластины 4 электронно-лучевой трубки, блок 5 модулирующего напряжения, генераторы 6, 14 качающейся частоты, источники 7, 17 опорного напряжения, резистор 8 связи, источники 9, 12, 19, 22 тока, блоки 10 и 20 измерения разности токов, измерители 11, 21 токов, исследуемое устройство 16, резисторы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) +U(Ill

{51)5 С 01 R 23/00

44 А2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTGPCHGIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 769444 (21) 4322050/24-21 (22) 27. 10. 87 (46) 07.01.90. Б«0л. N 1 (72) Н.Е. ««оргаевский, А.Н. Ильин и В.Е. Наумов (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство, СССР

У 769444, кл. G 01 R, 23/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при разработке высокоточных быстродействующих измерителей амплитудночастотных характеристик. Целью изоб2 ретения является повышение точности измерений и расширение функциональ«ых возможностей. Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик содержит блок 1 управления, переключатели 2, 15, 24, блок 3 измерения, вертикально отклоняющие пластины 4 злектронно-лучевой трубки, блок 5 модулирующего напряжения. генераторы 6, 14 качающейся частоты, источники 7, 17 опорного напряжения, резистор 8 связи, источники 9, 12„

19, 22 тока, блоки 10 и 20 измерения разности токов, измерители !1,,21 токов, исследуемое устройство 16, резисторы. 1 ил, 1534411

Изобретение относится к радиозз!ект13Онllой технике, может Ghftb испол!.,эовано при p831JJIEfo I IIe !зысокоточных быстродействующих измерителей амплитудно-частотных характеристик (ИЛАХ) и является усов ершепс I IIollaflllем известного устройства по;пзт. св.

Р 769444, Цель изобретен!ил — повышение то .— ности измерения и р;1сширение функззиональн11х воэможностей, Па чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержи! блок управления, первый выход!, которого соединен с первым входом переключателя 2, выход которого подключен к первому входу блока 3 измерения„ выходы которого соединены с Ifep Tlllкения включает резистор 8 связи, первый вывод которого, являющийся первым выходом первого источника 7 30 опорного напряжения, подключен к первому входу блока измерения 3, и источник 9 тока, выход ко-, îðîãî,,являющийся четвертым выходом первого источника 7 опорного напряжения, соединен с входом первого блока 10 измерен!!я разности токов, вкл1очающегo измеритель 11 разности токов, вход которого является также входом первого блока 10 измерения разности то- 10 ков, и источник 12 тока, соединенный с измерителем 11 разности токов.

При этом выход источника 12 тока, являющ11йся вторым вь1ходом первого GJIo ка 1 0 !Iзмерения р 13ffocт!1 токов соеди,15 вен с третьим входом перскз1ючателя 2.

Кроме того, выход источника 12 тока, явля!о!ц11йся третьиы выходом первого блока 10 измерения разност!! токов, соед!Гнея с выходом исто !ника 9 тока, г!Вляющ1111ся третьим выходом первого источника 7 опорного наиря>!!ен1и, а также соединен с вторым в!1водом резистора 8 сгязи и через резистор 13 связи полклзо 1ен к втозому входу бло55 ка 3 изменения. Кроме того, выход источника 9 тока, я1зляющн11ся в горы!1 гыходом первого источника 7 опорного напр!111!ел!!я, соеГ!ивен с 1зторым входом первого переключателя 2, а выход измерителя 11 разности токов, являющийся первым вьгходом первого блока 10 измерения разности токов, соединен первь!м входом блока 1 управления.

Четвертый выход блока 5 модулирующего напряжения подключен к входу второго ГКЧ 14, выход которого соединен с первым входом второго переключателя 15, второй вход которого EloJ„ ключен к выходу первого генератора 6 кача!ощейся частоты. При этом первый и второй выходы переключателя 15 соединены с входами исследуемого устройства 16, а третззй вход — с вторым выходом блока 1 управления.

Второй источник 17 опорного напряжения включает резистор 18 связи, первый вывод которого, являющийся первым выходом второго источника 17 опорного напряжения, подключен к второму выводу резистора 8 связи, и источник 19 тока, выход которого, являющийся третьим выходом второго источника 17 опорного напряжения, соединен с входом второго блока 20 измерения разности токов, включающего измеритель 21 разности токов, вход которого является также входом второго блока 20 измерения разности токов, и источник тока

22, соединенный с измерителем 21 разности токов. При этом выход источника 22 тбка, являющийся третьим выходом второго блока 20 измерения раз= ности токов, соединен с выходом источника 11 тока, являющийся треть-, тым выходом второго источника 17 опорного напряжения, соединен с вторым выводом резистора 18 связи и через резистор 23 связи подключен к второму входу блока 3 измерения 3.

Выход источника 19 тока, являющийся вторым выходом второго источника

17 опорного напряжения, соединен с вторым входом третьего переключателя

24, при этом трет!Гй вход третьего переключателя 24 соединен с выходом источf-IHKG 22 тока, являющимся вторым выходом второго блока 20 измерения разности токов, а выход измерителя

21 разности гоков, являющийся первым выходом второго блока 20 измерения разности токов, соединен с вторым входом блока 1 управления. Третий выход блока 1 управления подклю-зен к первому входу третьего переключателя 24, выход которого соединен с первым выводом резистора 18 связи. I å5

15344 зистор 25 связи включен между первым и вторым входами блока 3 измерения, . при этом первый и второй выходы исследуемого устройства 16 подключены к выводам резистора 23 связи.

Устройство работает следующим образом.

Модулирующие напряжения с выходов блока 5 модулирующего напряжения уп- !О равляют частотами ГКЧ 6 и 14, а также отклонением луча по горизонтали

ЭЛТ 4. По сигналам блока 1 управления переключатель 15 поочередно подкпючает выходы ГКЧ 6 и 14 к входу !5 исследуемого устройства 16. Сигналы с выхода исследуемого устройства 16 поступают- по линии связи на вход блока 3 измерения, который управляет отклонением луча ЭЛТ 4 по вертикали. 20

Диапазон час от ГКЧ 6 и 14, а также значения полос качания частот вы-бираются в соответствии с выбранными для исследования участками АЧХ.

Резисторы 8 и 18 связи включены 25 в разрыв общей шины линии связи исследуемого устройства 16 и блока 3 измерения. Источники 9 и 12 тока поочередно подключаются с помощью переключателя 2 к резистору 8 связи. 3U

Аналогично источники тока 19 и 22 поСопротивление резистора 25 связи включает в себя активную составляющую входного сопротивления блока 3 измерения. Сопротивление резисторов

8 и 18 связи значительно меньше внутренних сопротивлений источников 9, 12 и 19 тока.

Эквивалентное входное сопротивление блока 3 измерения с учетом резисторов 18, 13, 8, 23, 25 связи (активная составляющая) равно:

R25R18 +R25R13+R18R13+R18R8+R13R8, R25R23+R25R i 8+R25R13+R23Ri 3+R23R8+R18R13+R18R8+R13R8 (2) очередно подключаются с помощью переключателя 24 к резистору 18 связи.

Управление переключателями 2 и 24 производится по сигналам. блока 1 уп- 35 равления. Образующиеся при этом разВключение резистора 18 связи и цепей переключателя 24 и источников

19 и 22 тока в цепи общей шины линии связи исследуемого устройства 16 и блока 3 измерения обеспечивает сохранение минимальной емкости на входе блока 3 измерения.

При поочередном подключении источников 9, 12 и 19, 22 тока изображение исследуемой АЧХ на экране ЭЛТ 4 смещается по оси амплитуд пропорционально величинам разностей падений напряжений !0(1„ !, I0U pal ° Блок 3 измерения при этом должен иметь связи по постоянному току.

Измерения проводятся в следующей последовательности.

11

6 ности падений напряжений на резисторах 8 и 18 связи соответственно равНЫ .

1011, I = I0Uo + I0Urw I + 10UgT> I

I0U>I = !0Ь I+ !Ои„, + I0U., l,(1) где IdU, 1, IdU — разности падений напряжений на резисторах 8 и 18 связи (0UÄ I, !011„ разности падений напряжений на резисторе 25 связи;

l0U-,I (0У, — разности падений напряжений на резисторе 23 связи;

I0Ug „I, l0U agf — разности падений напряжений на резисторах 8 и .18 связи при переключении источников

9, 12 и 19, 22 тока соответстт венно, А. Производится выбор участков

АЧХ, между которыми проводятся амплитудные измерения.

Б. Производится определение величин активных составляющих в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов на контролируемых участках сигнала. Для удобства в работе возможно использование яркостных отметок (меток зон) на АЧХ, формируемых известными методами, По сигналам блока 1 управления производится коммутация источников 9, 12 и 19, 22 токов °

Одновременно производится изменение величин разностей токов источников

9, 12 и 19, 22 тока таким образом, чтобы разности падений напряжений

1534411

R1B thI,I R18

R8 lhIqt К13

ЦТ, (R23 R18 (+ +

laI 1 R13 R13

tj ,8 (3)

1) ——

R к(R23+R18+R1 3) +R23(R18+R13) х 1

R25R18R13(Rx + К23)

К„К, +R23К

»а резисторах 8 и 18 связи имели противоположные знаки. При этом на экране ЭЛТ 4 должно происходить смещение исследуемой ЛЧХ по оси амплитуд

5 что воспринимается оператором при достаточно высокой частоте коммутации как раздвоение изображения ЛЧХ и меток зон. Изменение величин разностей токов источников 9, 12 и 19, 22 тока и, соответственно, разностей падений напряжений на резисторах 8 и 18 связи производится до взаимной компенсации смещений АЧХ по оси амплитуд, lIpoHcxc!äÿùèõ от каждой из пар источников 9, 12 и 19, 22 тока„

Контроль совпадения меток производится по экрану ЭЛТ 4. После совпадения контролируемых меток на экране ЭЛТ производится вычисление величины ак тивной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов.

Соотношение для расчета R следующее: 25

При определении R величины 1д1,t, к

) Т,1измеряются измерителями 11 и 21 разности токов, а величины RB, R13, R18 и R23 известны.

Аналогично производится определение активной составляющей К„ в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов U к на любом участке

АЧХ (если К является частотно-завиМ симой величиной) .

При определении R „ следует иметь в виду, что измерение сопротивления где коэффициенты К, и К,„соответственно равны:

К, = R25 R23 + R25.R18 + R25 R13 +

+ R23 R13 + R23.RB + К18 RI3 +

+ К18.RS + R13 IN; (5)

К = R25 R18 + К25.R13 + R18 К13 +

+ R18 КЯ + R13 RB (6)

В случае, если величины сопротивлений RB, R18 много меньше сопротивпроизводится на постоянном токе и

К к является соответствующей частью активного выходного сопротивления источника исследуемых сигналов. После определения величины К „оценивается величина искажений ЛЧХ входным сопротивлением блока 3 измерения.

В. Проводятся амплитудные и частотные измерения АЧХ. При проведении относительно амплитудных измерений различных участков ЛЧХ величины разностей токов источников 9, 12 и (или)

19, 22 тока изменяются до совмещения контролируемых точек АЧХ на одном уровне. Для более точной индикации совмещения синхронно с переключателями 2 и (или) 24 производится переключение ГКЧ 6 и 14, что дает одновременно со смещением АЧХ по оси амплитуд смещение по оси частот. Выбирая необходимые величины полос качания

ГКЧ 6 и 14, можно получить на экране

ЭЛТ 4, при высокой чувствительности блока 3 измерения, поочередные изображения интересующих участков АЧХ, между которыми производятся измерения амплитуды. При достаточно высокой частоте коммутации переключателей 2, 24 и 16 иэображения участков

ЛЧХ воспринимаются как совмещенные.

Совмещение по оси амплитуд производится с погрешностью разрешения блока 3 измерения, что практически может составлять единицы милливольт. Погрешность измерения разности токов источников 9, 12 и 19, 22 тока может быть также достаточно малой, порядка 19 и менее.

Соотношения для расчета tdUО,1 и (Л U о следующие: лений R25, R23> R13, определение амплитуды исследуемого сигнала производится в соответствии с соотношениями (4). Если величины сопротивлений

R8, R 18 и R25, R23, R13 соизмеримы, то необходимо при проведении амплитудных измерений учитывать коэффици.ент деления делителя, образующегося на входе блока 3 измерения:

1534411

R25 R13

R25 R18 + R25 R13 + R18 К8 + R13 К8 . (7) RxR23 ° R13 R8

RX+ R23y х 1 1

R„R23 Ri 8 (R25+R13+R8}

Фиксация границ зон с постоянными значениями величин сопротивлений К» производится с помощью меток зон или по характерным точкам формь1 сигнала.

После определения величин относительных амплитуд исследуемого сигнала 1О производится вычисление отношения амплитуд ! ьЦ,1 (8}

О =thU 1 э где Id U, i и 00, 1 — величины относи- 15 тельных амплитуд где величины сопротивлений R25, R23, 25

R18 R13 и RB известны, а величина

К „ определяется предварительно согласно вь.ражению (3) .

Велияины раэностей токов 1Й 1, 9 I 1иэмеряются измерителями 11 и 21 разности токов.

При использовании источников 9, 12 и 19, 22 тока как средства воздействия на исследуемое устройство

16 производится анализ воздействия перепадов напряжений (йц„„!, lnU,, 1 на исследуемое устройство 16.

Наряду с описанными измерениями, возможно определение таких параметров исследуемого устройства 16, как g(} величина активной составляющей тока (I, = — ), активной мощности, pacUõ

М сеиваемой исследуемым устройством (Ех) . 45

При исследовании цепей с параметрически изменяющимся активным сопротивлением Р „ (при отсутствии источника сигналов U„) на экране ЭЛТ 4, при напряжениях на резисторах связи R8 5р и R18, отличных от нулевых, отображается зависимость типа R „ = F(f).

Измерение величины R „в выбранной точке в данном случае производится аналогиччо описанному вьгпе. 55

Формула иэо бре теиия

Устройство для измерения ампли-тудно-частотных характеристик по

1 измеряемых участков АЧХ, Г. Пр изводится оценка влияния разностей падений напряжений на резис. торах 8 и 18 связи на исследуемое устройство 16. Разности падений напряжений, воздействующие на выход исследуемого устройства 16, соответственно равны (выведенные соотношения ): авт.св. № 769444, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дополнительным источником опорного напряжения, вторым и третьим резисторами связи, третьим переключателем и дополнительным блоком измерения разности токов, первый выход которого соединен с вторым входом блока управления, а третий выход последнего подключен к первому входу третьего переключателя, выход которогэ соединен с третьими выходами первого источника опорного напряжения и первого блока измерения разности токов, первым резистором связи и первым выходом дополнительного источника опорного напряжения, при этом второй выход дополнительного источника опорного напряжения подключен к второму входу третьего переключателя, а третий вход последнего соединен с вторым выходом дополнительного блока измерения разности токов, третий выход которого подключен к входу и четвертому выходу дополнительно-. го источника опорного напряжения и через второй резистор связи к второму входу блока измерения, при этом третий резистор связи подключен между первым и вторым входами блока измерения, а третий выход дополнительного источника опорного напряжения соединен с "-::îäoì дополнительного блока иэмерени» разности TQKoB