Устройство для измерения граничной частоты транзисторов Советский патент 1983 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения граничной частоты ВЧ и СВЧ транзисторов. Известно устройство для измерения граничной частоты транзисторов, содержащее генератор, к выходу которого через конденсатор и линию передачи подсоединена эмиттерная клемма, контактодержателя исследуемого транзистора, коллекторая клемма которого через линию передачи, конденсатор и согласующий резистор, а базовая клемма непосредствен но соединены с общей шиной, при этом в линиях передачи на расстояни от эмиттерной и коллекторной клемм, кратных четверти длины волны генера тора, расположены зонды, подключенные к входс1М векторного вольтметра, а на расстоянии от коллекторной клеммы, равном половине длины волны генератора, параллельно линии передачи включен разомкнутый четвертьволновый шлейф l Однако известное устройство сложно в целом, так как требует примене ния сложного и дорогого измерительного прибора - векторного вольтметра Кроме того, известное устройство обладает сравнительно большой погрешностью измерений и узким частотным диапазоном, которые полностью опреде Л5потся параметрами применяемого векторного вольтметра. Наиболее близким техническим реше нием .к изобретению является устройст во для измерения граничной частоты транзисторов, содержащее генератор, к выходу которого через тройник подсоединены входы опорного канала и измерительного канала с включенными в него вентилем и аттенюатором, изме рительную линию, ко входу и выходу которой подключены последовательно соединенные измерительные аттенюаторы и вентили, а также усилитель и клеммы для подключения испытуемого прибора, базовая клемма которого при соединена к общей шине 2 . Недостатками известного устройства являются сложность расчета гра ничной частоты транзисторов и сравнительно большая погрешность ее определения, так как требуется осуществлять измерения абсодйотных значений амплитуд напряжений в узле и пучности стоячей волны, по которым рассчитывается параметр. Цель изобретения - повышение точ ности измерениТй. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения граничной частоты транзисторов, содержащее .генератор, к выходу которого через тройник подсоединены вхо ды опорного канала и измерительного канала с включенными в него вентилем и аттенюатором, измерительную линию, ко.входу и выходу которой подключены последовательно соединенные измерительные аттенюаторы и вентили, а также усилитель и клеммы для подключения испытуемого прибора, базовая клемма которого присоединена к общей шине, введены четыре реле, из которых первое и третье с двумя группами контактов, а второе и четвертое с одной, фазовращатель, четыре согласующих резистора, два зонда и второй усилитель, причем первое реле включено в опорный канал, его переключающий контакт первой группы подключен к линии опорного канала,, размыкающий контакт той же группы соединен с общей шиной через первый согласующий резистор, переключающий контакт второй группы также соединен с общей шиной через второй согласующий резистор, а замыкающий контакт первой группы и размыкающий контакт второй группы соединены между собой и через фазовраща тель подключены к размыкающему контакту второго реле, замыкающий контакт которого соединен с общей шиной непосредственно,а его переключающий контакт присоединен к переключающему контакту первой группы третьего реле, замыкающий контакт той же группы подключен к общей шине через третий согласующий резистор, переключающий контакт второй группытакже подключен к общей шине непосредственно, а размыкающий контакт первой группы и замыкающий контакт второй группы того же реле соединены между собой и подключены к коллекторной клемме испытуемого прибора, четвертое реле соединено своим переключающим контактом с аттенюатором измерительного канала размыкающим контактом - с эмиттерной клеммой испытуемого прибора, а замыкающим контактом - через четвер-тый согласующий резистор с общей шиной, зонды соединены с соответствующими измерительными вентилями через первый и второй усилители, первый зонд расположен в линии измерительного канала между аттенюатором и четвертым реле, а второй зонд размещен в линии опорного канала между вторым и третьим реле, при этом расстояния от змиттерной и коллекторной клемм до зондов определяются из следующего соотношения: е Л /4, где .В - расстояние от клеммы до зонда;я - длина волны генератора. На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство содержит генератор 1, к выходу которого через тррйник 2

подсоединены опорный канал 3, состоящий из последовательно соединенных первого реле 4, фазовращатель 5 и второго 5 и третьего 7 реле, между которыми в линии передачи расположен зонд 8, подключенный через усилитель 9, измерительный вентиль 10 и измерительный аттеньюатор 11 к входу измерительной линии 12, и измерительный канал 13, состоящий из последовательно соединенных вентиля14, атенюатора 15, четвертого реле 16 и клемм 17-19 для подключения иссяедуемого транзистора 20 или перемычки 21, а между атенюатором 15 и реле 16 в линии передачи расположен зонд 22,, подключенный через усилитель 23, измерительный вентиль 24 и аттенюатор 25 к выходу измерительной линии 12, при этом размыкающие контакты реле 16 и 7, являющиеся выходами измерительного и опорного каналов, соединены с эмиттерной 17 и коллекторной 18 клеммами соответственно, а базовая клемма 19 подключена к общей шине. Транзистор 20 с клеммами и перемычкой образуют высокочастотную головку 26. Зонды 8 и 22 включены в линии передачи на расстояниях, кратных Л/4, где длина волны генератора 1 от коллекторной 18 и эмиттерной 17 клемм испытуемого транзистора.

В определенных условиях в процессе подготовки устройства к измерению и во время измерения граничной частоты транзисторов линии передачи опорного 3 и измерительного 13 каналов через соответствующие контакты реле 4,7 и 16 (которые переключаются при пропускании тока через обмотки 27) и резисторы 28-31 соответственно подключаются к общей шине. При этом величина сопротивления резисторов 28-31 должна быть равна волновому сопротивлению тракта.

В процессе измерений коллекторная клемма 18 через соответствующие контакты реле 6 и 7 соединяется с общей шиной. При этом место короткого замыкания линии передачи должно быть на расстоянии i/2 (или п А/2, где п 1,2,3 и т.д.) от коллекторной клеммы 18. .

Сущность работы данного устройств заключается в том, что при подготовке его к измерению граичной частоты f исследуемого транзистора 20 проводится двухкратная коррекция исходного положения одного из узлов напряжения стоячей волны в измерительной линии 12. При этом, для под готовки устройства к работе в высокочастотную головку 26 устанавливается перемычка 21, а ток в обмотках 27 реле 4,6,7 и 16 отсутствует (положения контактов этих реле для одного режима показаны на чертеже)-. В этом случае сигнал от генератора

Iтройником 2 разветвляется на опорный 3 и измерительный 13 каналы. Опорным каналом 3 этот сигнал через переключающий контакт реле 4 и резистор 28 замыкается на общую шину а измерительным каналом 13 через вентиль 14, аттенюатор 15, реле 16 перемычку 21, переключающий контакт

0 реле 7, реле 6, фазовращатель 5, разколкающий контакт реле 4, и резистор 29, тоже замыкается на общую шину. В зондах 8 и 22 индуцируются сиг5налы, которые через усилители 9 и 23, вентили 10 и 24 и аттенюаторы

IIи 25 подаются на входы измерительной линии 12. В ней возникает стоячая волна, исходное положение одного из узлов напряжения которой

0 фиксируется зондом линии.

После этого изменяется Направление распространения волны.в опорном канале 3. Для этого включается ток в обмотках 27 реле 4,7 и 16, при

5 этом сигнал от генератора 1 тройником 2 разветвляется на опорный 3 и 1измерительный 13 каналы. Опорным |каналом 3 этот сигнал через переключающий контакт реле 4, фазовра0щатель 5, реле 6, переключающий контакт реле 7 и резистор 30 замыкается на общую шину, а измерительным каналом 13 через вентиль 14, аттенюатор 15, реле 16, и резис5тор 31 тоже замыкается на общую шину.

В измерительной линии 12 как и ранее возникает стоячая волна. При этом для обеспечения исходного ее

0 положения восстанавливается фаза сигнала в точке зонда 8. Это досгигается при помощи фазовращателя 5, которым до.биваются минимальных показаний индикатора измерительной линии 12, чем обеспечивается первая

5 коррекция исходного положения первоначального выбранного узла напряжения стоячей волны в этой линии.

Для полной подготовки устройства к работе в высокочастотную головку.

0 26 вместо перемычки 21 включается исследуемый транзистор 20 по схеме, с общей базой и выключается ток в обмотке 27 реле 16. При этом сигнал от генератора 1 опорным каналом

5 3 проходит аналогично как во время первой фазы подготовки устройства к работе - при наличии токов в обмотках 27 реле 4 и 7. Сигнал измерительным каналом 13 через аентиль 14, аттенюатор 15 и реле 16

0 подается на эмиттер исследуемого транзистора 20 и усиленный с его коллектора через замыкающий контакт реле 7 этот сигнал подается на общую шину.

5

В измерительной линии 12 снова возникает стоячая волна. При этом для обеспечения исходного ее положения восстанавливается фаза сигнала в точке зонда 22, Это, как и при. первой коррекции, может быть сделано при помощи фазовращателя,включаемого в.измерительный канал 13, например, между тройником 2 и входом вентиля 14.

Однако, чтобы не усложнять устройство, добиваются установки зонда 32 измерительной линии 12 в узел напряжения с тоячей волны путем перемещения этого зонда, чем обеспечивается вторая коррекция. Последнее положение зонда 32 в узле стоячей волны фиксируется.

После подготовки устройства к работе, дляопределения f исследуемого транзистора 20, производится измерение смещения iR узла напряжения стоячей волны в измерительной линии 12. Для этого выключается ток в обмотках 27 реле 4 и 7 и включается в обмотке 27 реле б. При этом сигнал от генератора 1 тройником 2 разветвляется на опорный 3 и измерительный 13 каналы. Опорным каналом 3 этот сигнал через переключающий контакт реле 4 и резистор 28 подается на общую шину, а измерительным каналом 13 через вентиль 14, аттенюатор 15 и реле 16 подается на эмиттер исследуемого транзистора 20.

Далее этот сигнал усиливается транз 1Стором 20 и с его коллектора через переключающий контакт реле 7 и 6 замыкается на общую шину.

В измерительной линии 12 возникает стоячая волна. Измеряется смещение 4 узла напряжения этой волны относительно последнего его положения и по формуле

I ,

f -iVie

где С - скорость света в вакууме, находится значение граничной частоты fy испытуемого транзистора.

Благодаря тому, что в предлагае- . мом устройстве отпадает необходимость измерения амплитуд напряжений в узлах и пучностях стоячей волны и производятся только измерения смещений узла, которые выполняются просто и с высокойточностью, повышается точность измерений граничной частоты. I

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРАНИЧНОЙ ЧАСТОТЫ ТРАНЗИСТОРОВ,содержащее генератор, к выходу которого через тройник подсоединены входы опорного канала и измерительного канала с включенными в вентилем и аттенюатором, измерительную линию, ко входу и выходу которой подключены последовательно соединенные измерительные аттенюаторы и вентили, а также усилитель и клеммы для подключения испытуемого прибора, базовая клемма которого присоединена к обшей шине, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены четыре реле, из которых первое и третье с двумя группами контактов, а второе и четвертое с одной -фазовращатель, четыре согласующих резистора, два зонда и второй усилитель, причем первое реле включено в опорный канал, его переключающий контакт первой Группы подключен к линии опорного канала, размыкающий контакт той же группы соединен с общей шиной через первый согласующий резистор, переключаюитмй контакт второй группы также соединен с общей шиной через второй согласующий резистор, а замыкающий контакт первой группы и .размыкающий контакт второй группы соединены между собой и через фазовращатель подключены к размыкающему контакту второго реле, замыкающий контакт которого соединен с общей шиной непосредственно, а его переключающий контакт присоединен к переключающему контакту первой группы третьего реле, замыкающий контакт той же группы подключен к общей шине через третий согласующий резистор, переключающий контакт второй группы также подключен к общей шине непосш редственно, а размыкающий контакт первой группы и замыкающий контакт с второй группы того же реле соединены между собой и подключены к коллекторной клемме испытуемого прибора, четвертое реле соединено своим пере.ключающим Контактом с аттенюатором измерительного канала, размыкающим контактом - с эмиттерной клеммой испытуемого прибора, а замыкающим контактом - через четвертый согласующий резистор с общей шиной,зонды соединены с соответствующими из мерительными вентилями через первый и второй усилители, первый зонд расОЭ положен в линии измерительного канала между аттенюатором и четвертым реле, а второй зонд размещен в линии опорного канала между вторым и третьим реле, при этом расстояния от эмиттерной и коллекторной клемм до зондов определяется из следующего соотношения: е г /4, где - длина волны генератора; 6 - расстояние от клглмы до зонда.