УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ РАДИОЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2000 года по МПК G01R23/20 

Изобретение относится к микроминиатюризации и технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано для контроля изготавливаемых радиоэлементов с учетом их нелинейных искажений.

Известен измеритель нелинейных искажений /Авт. свид. СССР N 1267282, кл. G 01 R 23/20, 30.11.1986 г., Бюл. N 40/, содержащий полосовой и два заграждающих фильтра, сумматор, переключатель, состоящий из компаратора и элемента с управляемым коэффициентом передачи, и квадратичный вольтметр.

Недостатками измерителя являются низкая избирательность и точность, обусловленные низким соотношением сигнал/шум на входе второго заграждающего фильтра.

Известен также измеритель нелинейных искажений /Авт. свид. СССР N 1307376, - прототип, кл. G 01 R 23/20, 30.04.87, Бюл. N 16/, содержащий полосовой и два заграждающих фильтра, два сумматора, переключатель, состоящий из компаратора и элемента с управляемым коэффициентом передачи, и квадратичный вольтметр.

Недостатками измерителя являются низкая избирательность и точность, обусловленные низким соотношением сигнал/шум на входе второго заграждающего фильтра.

В предлагаемом техническом решении поставлена задача повышения избирательности и точности контроля нелинейных искажений радиоэлементов.

Задача решается тем, что в устройстве контроля нелинейных искажений радиоэлементов, содержащем генератор синусоидального напряжения и радиоэлемент, подключенный к его выходу, последовательно соединенные первый полосовой фильтр, первый сумматор и первый компаратор, также последовательно соединенные заграждающий фильтр, второй сумматор, элемент с управляемым коэффициентом передачи и преобразователь среднеквадратичного значения в постоянное напряжение, при этом входы первого полосового и заграждающего фильтров объединены и подключены к точке соединения генератора синусоидального напряжения и радиоэлемента, а выход первого компаратора подключен к управляющему входу элемента с управляемым коэффициентом передачи, новым является то, что в него дополнительно введены второй полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу заграждающего фильтра, а выход - ко вторым входам первого и второго сумматоров, а также последовательно соединенные источник опорного напряжения и второй компаратор, второй вход которого подключен к выходу преобразователя среднеквадратичного значения в постоянное напряжение, а выход - к выходной клемме устройства.

Использование в схеме устройства второго полосового фильтра (вместо заграждающего) позволяет точнее устранить методические погрешности измерения первой и высших гармоник. Это связано с тем, что для полосового фильтра выделяемой частью входного сигнала является первая гармоника, амплитуда (V₁) которой велика, а подавляемой частью - высшие гармоники, амплитуды (V_i) которых на исправном радиоэлементе малы. Для заграждающего фильтра наоборот, выделяемой частью того же входного сигнала являются высшие гармоники, а подавляемой частью - первая гармоника.

Таким образом, заграждающий фильтр работает в условиях действия на его входе сильной помехи (первой гармоники) и слабого полезного сигнала (высших гармоник), то есть по входу он имеет низкое соотношение сигнал/шум. Для работы в таких условиях требуются более сложные фильтры.

Полосовой фильтр работает в условиях сильного полезного сигнала (первой гармоники) и слабых помех (высших гармоник), то есть по входу он имеет высокое соотношение сигнал/шум, что позволяет не предъявлять специальных требований к фильтру и предопределяет его преимущества.

Кроме того, введение в схему устройства второго компаратора и источника опорного напряжения позволяют увеличить точность и автоматизировать процесс контроля.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор синусоидального напряжения 1, радиоэлемент 2, первый полосовой фильтр 3, заграждающий фильтр 4, второй полосовой фильтр 5, первый 6 и второй 7 сумматоры, переключатель 8, состоящий из первого компаратора 9 и элемента с управляемым коэффициентом передачи 10, источник опорного напряжения 11, преобразователь среднеквадратичного значения в постоянное напряжение 12, второй компаратор 13.

В схеме последовательно соединены: первый полосовой фильтр 3, первый сумматор 6, первый компаратор 9, а также заграждающий фильтр 4, второй сумматор 7, элемент с управляемым коэффициентом передачи 10, преобразователь среднеквадратичного значения в постоянное напряжение 12 и второй компаратор 13. К выходу генератора синусоидального напряжения 1 подключен радиоэлемент 2, а также входы первого полосового 3 и заграждающего 4 фильтров. Второй полосовой фильтр 5 подключен своим входом к выходу заграждающего фильтра 4, а выходом - ко вторым (инверсным) входам первого 6 и второго 7 сумматоров. Выход первого компаратора 9 подключен к управляющему входу элемента с управляемым коэффициентом передачи 10. Второй вход второго компаратора 13 подключен к выходу источника опорного напряжения 11, а его выход - к выходной клемме устройства.

Устройство контроля нелинейных искажений радиоэлементов работает следующим образом:
Генератор синусоидального напряжения 1, имеющий в своем составе схему согласования с нагрузкой (например, повторитель напряжения на операционном усилителе), формирует сигнал, который поступает на радиоэлемент 2.

Исследуемый сигнал снимается с радиоэлемента 2 и подается на первый полосовой фильтр 3 и заграждающий фильтр 4.

На выходе первого полосового фильтра 3 будет сигнал
,
где γ - уровень подавления фильтра;
V₁ - амплитуда первой гармоники, частота которой совпадает с частотой синусоидального генератора;
V_i - амплитуды высших гармоник, присутствующих в выходном напряжении радиоэлемента.

На выходе заграждающего фильтра 4 будет сигнал
.

Он проходит через второй полосовой фильтр 5, на выходе которого будет сигнал
.

Этот сигнал поступает на инверсные входы первого и второго сумматоров 6 и 7 и в противофазе складывается с вышеупомянутыми сигналами.

На выходе первого сумматора 6 будет сигнал
(1-γ)V₁.

На выходе второго сумматора 7 будет сигнал
.

Подача первого сигнала и нормировка относительно него второго сигнала, выполняемых с помощью первого компаратора 9 и элемента с управляемым коэффициентом передачи 10 (переключателя в), позволяет получить V_i/V₁. С выхода элемента 10 сигнал, содержащий нормированные высшие гармоники, поступает на вход преобразователя 12.

Преобразователь среднеквадратичного значения в постоянное напряжение 12 (построенный, например, на основе квадратичного вольтметра) производит квадрирование, усреднение и извлечение квадратного корня из результатов усреднения, а также преобразование последнего в постоянное напряжение, пропорциональное
.

Компаратор 13 производит сравнение этого напряжения с постоянным напряжением источника опорного напряжения 11, которое связано с допустимым уровнем нелинейных искажений радиоэлемента 2. Если текущий коэффициент нелинейных искажений меньше допустимого, на входе компаратора формируется логический "0", в противном случае - логическая "1".

Изобретение используется для контроля нелинейных искажений радиоэлементов при их изготовлении и эксплуатации. Устройство содержит генератор синусоидального напряжения (1), радиоэлемент (2), первый полосовой фильтр (3), заграждающий фильтр (4), второй полосовой фильтр (5), первый (6) и второй (7) сумматоры, переключатель (8), состоящий из первого компаратора (9) и элемента с управляемым коэффициентом передачи (10), источник опорного напряжения (11), преобразователь среднеквадратичного значения в постоянное напряжение (12), второй компаратор (13). Технический результат: повышение избирательности и точности контроля нелинейных искажений радиоэлементов. 1 ил.

Устройство контроля нелинейных искажений радиоэлементов, содержащее генератор синусоидального напряжения и радиоэлемент, подключенный к его выходу, последовательно соединенные первый полосовой фильтр, первый сумматор и первый компаратор, также последовательно соединенные заграждающий фильтр, второй сумматор, элемент с управляемым коэффициентом передачи и преобразователь среднеквадратичного значения в постоянное напряжение, при этом входы первого полосового и заграждающего фильтров объединены и подключены к точке соединения генератора синусоидального напряжения и радиоэлемента, а выход первого компаратора подключен к управляющему входу элемента с управляемым коэффициентом передачи, отличающееся тем, что в него введены второй полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу заграждающего фильтра, а выход - ко вторым (инверсным) входам первого и второго сумматоров, а также последовательно соединенные источник опорного напряжения и второй компаратор, второй вход которого подключен к выходу преобразователя среднеквадратичного значения в постоянное напряжение, а выход - к выходной клемме устройства.