Устройство для определения фазочастотных погрешностей широкополосных делителей напряжения
Изобретение может быть использовано для определения фазочастотных погрешностей резистивных, индуктивных и емкостных делителей напряжения, предназначенных для работы в широком диапазоне частот. Цель изобретения - повышение точности определения фазочастотных погрешностей широкополосных делителей напряжения с большим коэффициентом деления в широком частотном диапазоне - достигается за счет исключения, фазоамплитудных погрешностей в смесителе и более эффективного подавления помех за счет синхронного детектирования. Для этого-в устройство введены новые структурные связи: вход первого автоматического переключателя 5 соединен с выходом генератора 2 фиксированной частоты; другой вход автоматического переключателя соединен с противоположным входом-второго автоматического переключателя 6 и выходом генератора 1 перестраиваемой частоты; (Л С о XJ Ю 4 Ј
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 27/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4750871/21 (22) 16.10.89 (46) 23.09.91. Бюл. hh 35
P1) Киевский технологический институт легкой промышленности (72) Ю.А.Скрипник, А.А.-Б,Ахмадов и Л,А.ГлаэKO8 (53) 621.317.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
hh 930158, кл. G 01 R 29/00, 1980.
Авторское свидетельство СССР й. 788042, кл. G 01 R 27/28, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ФАЗОЧАСТОТНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для определения фазочастотных погрешностей резистивных, индуктивных и емкост Ы 1679414 А1 ных делителей напряжения, предназначенных для работы в широком диапазоне частот. Цель изобретения — повышение точности определения фазочастотных погрешностей широкополосных делителей напряжения с большим коэффициентом деления в широком частотном диапазоне— достигается за счет исключения фазоамплитудных погрешностей в смесителе и более эффективного подавления помех за счет синхронного детектирования, Для этого в устройство введены новые структурные связи: вход первого автоматического переключателя 5 соединен с выходом генератора 2 фиксированной частоты; другой вход автоматического переключателя соединен с противоположным входом- второго Б автоматического переключателя 6 и выходом генератора 1 перестраиваемой частоты;
1679414 другой вход второго автоматического переключателя через регулируемый фазо> вращатель 4 соединен с генератором 2 фиксированной частоты; выход первого автоматического переключателя 5 через контролируемуй делитель 8 напряжения соединен с одним из входов второго балансного смесителя; другой вход балансного смесителя 9 непосредственно соединен с
Изобретение относится к измерению электрических величин и может быть использовано для определения фазочастотных погрешностей резистивных, индуктивных и емкостных делителей напряжения, предназначенных для работы в широком диапазоне частот.
Цель изобретения — повышение точности определения фазочастотных погрешностей широкополосных делителей напряжения с большим коэффициентом деления в широком частотном диапазоне путем исключения фазоамплитудных погрешностей в смесителе и более эффективного подавления коммутационных помех за счет синхронного детектирования, На чертеже представлена функциональная смеха устройства для определения фазочастотных погрешностей широкополосных делителей напряжения, Устройство содержит генератор 1 перестраиваемой частоты, генератор 2 фиксированной частоты, первый балансный смеситель 3, первый регулируемый фазовращатель 4, автоматические переключатели
5 и 6, генератор 7 коммутационных импульсов, контролируемый делитель 8 напряжения, второй балансный смеситель 9, первый 10 и второй 11 фильтры нижних частот, первый усилитель 12, амплитудный ограничитель 13, третий балансный смеситель 14, второй усилитель 15, фазочувствительный выпрямитель 16 и индикатор 17.
Выходы генераторов 1 и 2 соединены с входами.балансного смесителя 3, Один вход автоматического переключателя 5 соединен с выходом генератора 2, другой вход соединен с противоположным входом переключателя 6 и выходом генератора 1. Другой вход автоматического переключателя 6 через регулируемый фазовращатель 4 соединен с генератором 2.
Выход автоматического переключателя 5 через контролируемый делитель 8 соединен с одним входом балансного смесителя
45 выходом второго автоматического переключателя 6; выход второго балансного смесителя 9 через первые фильтр 10 нижних частот и усилитель 12 соединены с одним входом третьего балансного смесителя 14; другой вход третьего балансного смесителя
14 через второй фильтр 11 нижних частот соединен с выходом первого балансного смесителя 3. 1 ил.
9, другой вход которого непосредственно соединен с выходом автоматического переключателя 6. Выход балансного смесителя 9 через последовательно соединенные фильтр 10 нижних частот, усилитель 12 и амплитудный ограничитель 13 соединен с одним из входов балансного смесителя 14, другой вход которого через фильтр 11 нижних частот соединен с выходом балансного смесителя 3. В ыход бала нсного смесителя 14 через второй усилитель 15 соединен с сигнальным входом фазочувствительного выпрямителя 16, управляющий вход которого соединен с управляющими входами автоматических переключателей
5 и 6 и выходом генератора 7 коммутационных импульсов. К выходу фазочувствительного выпрямителя 16 подключен индикатор 17, Устройство работает следующим образом.
В исходном положении частоту испытательных колебаний м генератора 1 устанавливают равной верхней границе ав рабочего диапазона частот контролируемого делителя 8 напряжения (аi = ).
Фиксированную частоту колебаний а генератора 2 выбирают близкой к верхней границе диапазона частот контролируемого делителя 8 (cuz =в,)., При этом разность частот генераторов 1 и 2 должна быть в 10 — 20 раз больше частоты следования Q импульсов коммутации генератора
7, которую устанавливают в пределах (510) Гц.
Колебания U1 = Um1cos(m В одном положении переключателей 5 и 6 (указанном на чертеже) на выход делителя 8 проходят ослабленные колебания испытательной частоты Оз =(Um1/Ki)cos {в1с+ p1 — Лр 1), (1) где К1 —. коэффициент деления делителя 8 на частоте в1; Лфц1 — фазовый сдвиг, вносимый дели- 10 телем 8 на частоте в1. Ослабленные колебания Оз смешиваются с неослабленными колебаниями опорной частоты а2, проходящими через регулируемый фаэовращатель р U4 = Um2 cos (e2t + ф + Ь (/Ъ), (2) где Ago — фазовый сдвиг, вносимый фаэовращателем 4 на фиксированной частоте <а. В результате смешивания колебаний Оз и 04 образуются колебания суммарной и1 + e2 и раэностнОЙ м1 е2 частот. Фильтром 10 нижних частот выделяют колебания разностной частоты, 05 Um5 cos ((e2 О71)1 + p2 + Ago -pi+Apg1+hpc1+hpe1), (3) ГдЕ Um5= — (31бК1)0 п10п 2 — аМПЛИтуда 2 результирующих колебаний; $1 — крутизна преобразователя смеси- 35 теля 9; Apci — фазовый сдвиг, вносимый смесителем 9 и зависящий от отношения ампЛИтуд (Um1/К И Um2) СМЕШИВаЕМЫХ КОЛЕбаний; Лфф1 — фазовый сдвиг, вносимый фильтром 10 нижних частот на разностной частотЕ Оа-е1. В другом положении переключателей 5 и 6 через делитель 8 проходят колебания 45 фиксированной частоты Ш2 без дополни-тельного сдвига фазы фазовращателем 4 U5- (Um2 /Кг)сов (e2t + pz + Л @gal), (4) 50 где K2 — коэффициент деления делителя 8 на частоте Оа; Arpg2 — фазовый сдвиг, вносимый делителем 8 на частоте са, Ослабленные колебания U5 смеши- 55 ваются с неослабленными колебаниями U1 частоты е1. Фильтром 10 нижних частот выделяются колебания разностной частоты U7 = Um7 COS ((В2 — e1)t + p2 — Apg2— p1 + +pc2 + p©2). (5) US = UmS COS ({ e2 — В1)С + PZ,— P1 + Pe2), (6) 1 где Ums = — S2 Um1Um2 — амплитуда 2 результирующих колебаний; S2 — крутизна смешивания балансного смесителя 3; ЛфФ2 фазОВыЙ сдвиг, ВносимыЙ фильтром 11 нижних частот на разностной частотЕ Са-а1. В результате амплитудного ограничения на один вход балансного смесителя 14 поочередно воздействуют пакеты колебаний U5 и U7 разностной частоты e2 — e1 ОдиНаксвсй амплитуды, нО С раанЫми фазовыми сдвигами. На другой вход балансного смесителя 14 непрерывно воздействуют колебания Us той же разностной частоты с постоянным фазовым сдвигде Um7 — (31/K2)Um1Um2 — амплитуда 2 результирующих колебаний; ЛрС2 — фазовый сдвиг, вносимый смеСИтЕЛЕМ 9 ПрИ аМПЛИтудаХ Um2/К2 И Um1 СМЕшиваемых колебаний. Из выражений (3) и (5) видно, что в оба =Л полупериода коммутации Т = - фильтром 10 выделяются колебания одной и той же разностной частоты e2 — ш1 с практически одинаковыми амплитудами (К1 =К2), но с различными по знаку фазовыми сдвигами и Ар 1 и Ар 2, Вносимыми контролируемым делителем напряжений. Так как амплитудно-частотные погрешности широкополосных делителей напряжения малы (К1 = К2), то и соответствующие фазоамплитудные искажения, вносимые смесителем 9, практически одинаковы (Л с1 = Лpc2) поэтому фазовая модуляция пакетов колебаний разностной частоты однозначно определяется только фазовыми сдвигами, вносимыми контролируемым делителем 8 и регулируемым фазовращателем 4, Колебания разностной частоты усиливаются усилителем 12, ограничиваются по амплитуде ограничителем 13 и подаются на один из входов балансного смесителя 14. На другой вход этого смесителя через фильтр 11 нижних частот поступает выходное напряжение разностной частоты балансного смесителя 3. 1679414 гом. В результате смешивания образуется переменная составляющая частоты И переключения, пропорциональная разности фаз пакетов колебаний Us и 07 Ug - Umg cos (Q t + h фо + Дфц1 + Дф92 р где Umg - — S3 UoUme — амплитуда реэуль1 2 тирующих колебаний; $з — крутизна смешивания балансного смесителя 14; Uo — уровень ограничения на выходе амплитудного ограничителя 13. Переменное напряжение Ug частоты коммутации усиливается усилителем 15, выпрямляется фазочувствительным. выпрямителем 16 и регистрируется индикатором 17. Регулировкой фазовращателя 4 добиваются нулевого показания индикатора 17, чему соответствует баланс фазовых сдвигов, вносимых контролируемым делителем 8 и фазовращателем 4 Дфц1 + APg2 = Дфо1 (8) (9) Затем испытательную частоту в1 устанавливают равной нижней границе рабочего диапазона частот контролируемого делителя напряжения (в1 = вн) и регулируемым фазовращателем 4 добиваются вновь нулевого показания индикатора 17. Соотношение (8) принимает вид: Д Р91(В1) + Д 92(В2) = Д Р9(В }+ + Д р,(в,) = — Ада, (10) откуда имеем Др9(в,) =-Ду 2 — A() или с учетом выражения (9) получаем Д 9(вд) — Д р2, (11) Увеличивая испытательную частоту до значения в, определяют соответствующие где Дуъ1 — значение фазового сдвига, вносимого фазовращателем, Учитывая, что испытательная частота в1 близка к опорной частоте са(в1 =в2), получаем значение фазовой погрешности контролируемого делителя напряжения на верхней границе частотного диапазона (12) Формула изобретения Устройстео для определения фазочастотных погрешностей широкополосных делителей напряжения, содержащее первый 35 генератор, второй генератор фиксированной частоты, первый балансный смеситель, входами соединенный с выходами обоих генераторов, два переключателя, генератор коммутационных импульсов, сое40 диненный с управляющими входами переключателей, контролируемый делительь напряжения, второй балансный смеситель, два фильтра нижних частот, первый усилитель, регулируемый фазовраща45 тель, последовательно соединенные третий балансны и смеситель, второй усилитель, фазочувствительный выпрямитель, управляющий вход которого соединен с выходом генератора коммутационных им50 пульсов, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, один вход первого переключателя соединен с выходом второго генератора, другой вход соединен с противоположным 55 входом второго переключателя и выходом, первого генератора, другой вход второго переключателя через регулируемый фазовращатель соединен с вторым генератором, выход первого переключателя через дели10 30 фазовые погрешности контролируемого делителя на промежуточных частотах его рабочего диапазона частот где Agog — фазовый сдвиг фазовращателя 4 на промежуточной частоте и . Аналогичным образом определяют фазочастотные погрешности широкополосных делителей напряжения при других значениях коэффициента деления. При больших коэффициентах деления, как следует из выражений (3) и (5), произведение и отношение амплитуд смешиваемых колебаний в оба полупериода коммутации практически одинаковы, что исключает фазоамплитудные погрешности в смесителе, при этом отпадает необходимость установки нуля на каждой частоте испытательного сигнала. Режим симметричной коммутации, используемый в предлагаемом устройстве, позволяет использовать фазочувствительное выпрямление (синхронное детектирование), что способствует эффективному подавлению влияния коммутационных всплесков, следующих с двойной 2 Q частотой коммутации. 1б79414 Составитель Н. Михалев Редактор Н. Тупица Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н. Король Заказ 3211 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 тель напряжения соединен с одним входом второго балансного смесителя, другой вход которого непосредственно соединен с выходом второго переключателя, выход . второго балансного смесителя через после- 5 довательно соединенные первый фильтр нижних частот, первый усилитель и ограни-:. читель амплитуды соединен с одним входом третьего балансного смесителя, другой вход которого через второй фильтр нижних частот соединен с выходом первого балансного смесителя.
