Устройство для измерения добротности

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополннтельное и авт. еонщ-ву (22)Заявлено 07. 12 . /g (21) 284 с врнсоеанненпем заявил АЪ—

9яудеримииый иеиитет

СССР (23) Приоритет ио делен изееретеиий и отирытий

Олублниовано ЗО.10.82. 6вл

Дата овублниованнв олнсанн ( (72) Авторы нзобретення

В. В, Молочников и В. А. Тукай (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ контур (1 j.

Изобретение относится к технике измерения параметров радиоэлементов, в частности для измерения добротности емкости и индуктивности.

Известно устройство, содержащее усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен нелинейный элемент, частотный детектор и измеряемый четырехполюсник — колебательный

Недостатком устройства является невозможность измерения активных составляющих четырехполюсников по изменению частоты автоколебаний.

Известно также устройство, содержащее усилитель, в цепи положительной обратной связи которого включены колебательный контур и инерционный нелинейный элемент {термисторный мост) (2).

Недостатком этого устройства является узкий диапазон рабочих частот, обусловленный использованием инерци сг оиного нелинейного элемента, из-за которого на высоких частотах и при малых значениях измеряемой добротности условие устойчивого режима самовозбуждения не выполняется.

Известно также устройство для измерения добротности, содержащее усилитель, в цепи положительной обратг ной связи которого включены измери-, тельный контур и фазосдвигающее устройство, блок автоматического поддержания амплитуды, выходом соединенный с управляющим входом усилителя, а входом - с входом измерительного контура, блс < отношения напряжений, своими входами подключенный параллельно измеряемому контуру (g ).

Недостатком этого устройства является узкий диапазон рабочих частот и измеряемых добротностей иэ-за неустойчивосТи автоколебательного режима, обусловленного относительно большой постоянной времени переходного процестического поддержания амплитуды, который содержит амплитудный детектор

8 на входе, дифференциальный усилитель 9, источник 10 опорного напряже" ния. При этом входы дифференциально"

ro усилителя 9 подключены к выходам амплитудного детектора 8 и источника 10 опорного напряжения, à его выход соединен с управляющим входом усилителя 1.

Устройство работает следующим образом.

Выполнение условия баланса фаз обеспечивается включением в цепь положительной обратной связи Усилителя

55

3 97026 са в блоке автоматического поддержа ния амплитуды, определяемой постоянной времени детектора.

Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот и измеряемых добротностей при сохранении высокой точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее регулируемый усилитель, выходом соединенный 1о с одним из входов блока отношения напряжений и с входом измерительного контура, а управляющим входом соединенный с выходом дифференциального усилителя, один вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а второй вход дифференциальногО усилителя через последовательно соединенные фазосдвигающую цепь и амплитудный детектор подключен 2О к выходу измерительного контура, введены двухсторонний ограничитель и делитель напряжения, при этом выход делителя напряжения соединен с вторым входом блока отношения напряжений, а вход делителя напряжения подключен к входу фазосдвигающей цепи, выход которой через двухсторонний ограничитель соединен с входом регулируемого усилителя. зо

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит усилитель 1, в цепи положительной обратной связи которого включены последовательно соединенные измерительйый контур 2, фазосдвигающая цепь 3 и двухсторонний ограничитель 4, блок 9 отношения напряжения, подключенный к входу измерительного контура 2 непосредствен1Ю но а к выходу - через делитель 6 на"

) пряжения.

Вход двухстороннего ограничителя

4 подсоединен к входу блока 7 автома4 4

1, фазосдвигающей цепи 3, а условия баланса амплитуд обеспечивается тем, что максимальный коэффициент передачи последовательно соединенных фазосдвигающей цепи 3, двухстороннего ограничителя 4, усилителя 1 выбран больше величины

0 мин" "а, где Q — минимальная измеряемая мин добротность;

n, n — коэффициенты связи изме1 рительного контура с внешо йими цепямИ..:через входной и выходной элементы связи.

При выполнении условия баланса фаз и амплитуд в автогенераторе, состоящем из усилителя 1, измерительного контура 2, фазосдвигающей цепи 3, двухстороннего ограничителя 4, происходит нарастание амплитуды автоколебаний.

Когда величина напряжения на выходе амплитудного детектора 8 превысит заданную источником 10 опорного напряжения величину, с выхода дифференциального усилителя 9 на управляющий вход усилителя 1 поступает сигнал, уменьшающий коэффициент передачи последнего. Коэффициент передачи уменьшается до величины, определяющей установившийся режим автоколебаний в рассматриваемом автогенераторе. Устойчивость автоколебаний определяет двухсторонний ограничитель 4.

При достаточной степени, вносимой двухсторонним ограничителем нелинейности, а также благодаря его безинерционности, автоколебания устойчивы в широком диапазоне частот и измеряемых добротностей. Входное напряжение ограничителя 4 из-за избирательных свойств измерительного контура 2 содержит практически лишьпервую гармонику, а выходное напряжение ограничителя 4 несинусоидально (рграничено с двух сторон), при этом коэффициент передачи ограничителя 4 по первой гармонике определяется математическим выражением

К = — (агс inc+с 1- с) 2. L ж

У где с"-- х- коэффициент ограничения;

„0„—, Ю

Π— уровень ограничения синуигр соидального напряжения ог раничителем 4;

5 9

U — амплитуда ограничиваемого синусоидального напряжения на входе ограничителя 4.

Из приведенного выражения видно, что всякое кратковременное изменение амплитуды автоколебаний на входе ограничителя приводит к мгновенному изменению его коэффициента передачи в сторону, препятствующую этому изме" нению. Так, например, уменьшение коэффициента передачи приводит к уменьшению амплитуды автоколебаний на входе ограничителя, при этом коэффициент ограничителя начинает возрастать и дальнейшее затухание автоколебаний прекратится.

70264 6

Добротность измерительного контура

2 определяется блоком 5 отношения напряжения, исходя из выражения — (о!.свис+с Л7 ) Вс

В свою очередь блок 7 автоматического поддержания амплитуды с некото . рым запаздыванием, определяемым его постоянной вреиени, начинает изменять коэффициент усиления усилителя такии образом, чтобы напряжение на входе ограничителя 4, стало равным значению заданному источникои 10 опорного на- . пряжения. Поддержание постоянной амплитуды напряжения на входе ограничителя обеспечивает постоянство значения коэффициента ограничения С, определяющего форму сигнала.

При достаточной широкополосности усилителя 1 напряжение, вводимое в измерительный контур 2, по форме повторяет выходное напряжение ограничителя 4 °

Отличие амплитуды несинусоидального сигнала, вводимого в измерительный контур 2, от амплитуды его первой гармоники учитывает делитель 6 напряжения, коэффициент передачи К которого определяется иэ соотношениял ОВЫх1

5 Ф

u US% NoH2где 0 „ — амплитуда напряжения на выходе измерительного контура 2;

16 0 „ — амплитуда ограниченного напряжения на входе контура.

Формула изобретения

Устройство для измерения доброт- " ности, содержащее регулируемый усилитель, выходом соединенный с одним из входов блока .отношения напряжений и с входом измерительного контура, а управляющим входом соединенный с ! г выходом дифференциального усилителя, один вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а второй вход дифференциального усилителя через последовательно соединенные фаэосдвигающую цепь и амплитудный детектор подключен к выходу измерительного контура, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона частей и изме" ряемых добротностей при сохранении высокой точности измерений, в него введены двухсторонний ограничителЬ и делитель напряжения, при этом выход делителя напряжения соединен с

35 вторым входом блока отношения напря" жений, а вход делителя напряжения подключен к входу фазосдвигающей це пи,,выход которой через двухсторонний ограничитель соединен с входом регулируемого усилителя.

40 принятые во внимание при экспертизе

1. Арш .Э.И. "Автогенераторные изменения", 1976, с. 95-104, рис. 3.13.

2. Авторское свидетельство СССР

М 359619, кл. 6 01 и 27/26,, 1972.

3. Патент Великобритании М 1368990 кл. G 1V „1974, (прототип) .

970264

Заказ 8381/55

Тираж 717 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Иуранов .

Редактор H. Гришанова Техред А. Бабинец Корректор Н. Король