Устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики усилителей Советский патент 1985 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к технике измерений и может быть использова1ю для кзмерен 1я амплитудно-частотной характеристики ЛЧХ) линейных усилителей.

По основному авт. св. F 783715 известно устройство для измерения АЧХ усилителей, содержащее генератор, к выходу которого подключены первый вольтметр, один из входов фазометра и выходная клемма устройства, входная клемма которого соединена с BTOpbLM входом фазометра и с выходом управляемого инерционного звг-иА, вькод которой подключен к I-y... ; горого вольтметра, а управля;-j ; : /,o;i - к выходу фси ометра lj .

i:-. ;: :гу:-л;-ко эгО)о устройства ;п-. .; ся :;-13кая точность иамерциий /.;/, :-;н(,Гокаскад;ньк juiiieH;i;)C уснлнте,i 2; обусо ов;1енпал пог-решностяГГИ ;i M:j; 1,яо1;л ч1 аг1г:рокспмиру;сш;ей АЧХ нне;)п,понного звена первого порядка,

изобретепия повьпиение точп( мзьгерений ЛЧХ многокаскадных .7iiiicHiu;E усилителей„

П.й.чь д,остигается тем, что в уст- pri-iCTnc) для ргзм-ерения ггмплнтудно;, характеристики ус1- лителя вторым входом фaзo eтpa. и вяс1Д,ом управляемого инерцион11ого звена введено второе управляемое i-iiiepiKOHHoe , а между вькодом фапо:- етра и yпpaвляIOI и входом i-n-iepционкого звена введен делитель напряжеилЯ; при этом второй вькод последнего соеди.нен с управляющим входом второго инерционного звена,

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг, 2 - график зависимости отношения частот сопряжения

CO-ii

Г;

от значения параметра

;; :

на фнг. 3 - начальный участок фазо-частотиой характеристики; на фиг, 4 - график зависимости о 1;иб1си измерения от частоты для иредлагаег юго и известного устройст

Устройство содержит генератор 1, VtepiMiiu вольтметр 2, подключенньш к 1ыхрду генератора 1, первое унрав;1яемое инерционное звено 3, второй вольтметр 4, по/цчлючеиный к выходу у1травляемого инерцио1пюго звена 3, фазометр 5, один из входов которого подключен к выходу генератора 1, Целитель б напряжения, вход которого подключен к выходу фазометра 5, ,3 оиин из вькодов - к управляющему

входу первого управляемого инертдаоиного звена 3, второе управляемое инерционное звено 7, вход которого подключаь к второ.чл входу фазометра 5 п к входной к. 8 устройства, выход подключен к входу первого управляемого инерциоииого звена 3, а упразляю1ций вход - к второму делителя б напряжения и выходной клемг-зе 9 устройства.

Устройство работает следуюлщм образом.

Контролируемый ус -{литель своим входом г одкл1очается к вь.кодпой клемме 9 устройства,а своим выходомк входной клс№1е 8 устройства (фиг.1) Чазоь;етром осуществляется измерение фазового сдвига q на двух частотах УО и 2 CJ(3 . При этом частота и) выбирается так, чтобы величина В Ц 2tf )-(4 2сОо)составляла несколько процентов OTCf(Oo). Далее., если

амплитудно-частотную характеристику усилителя аппроксимировать амплитудно-частотной характеристикой инерционного звена второго порядка, а фазо-частотную характеристику фазо-час-1отной характеристикой это-, го звена, то они могут ,ть представ лепы в виде

(1)

)

|,,,Jj±.fl

L VWaJ JL VWaz) J

arcctp -, (2)

to Q

sz

где У - частота входного сигнала; К - коэффициент передачи усилителя;

К - коэф(|)ициент передачи усилителя при Ы 0; ((Q} фазовьй сдвиг усилителя; В /-62 частоты сопряжения

инерционного звена вто-т.. рогр .

На частотах QQ 2 соg правую часть выраже1шя (2) можно представить в виде разложения в ряд Маклорека с учетом только двух первых, неравных нулю, членов ряда , ч Wo Wo „/ f,l o (((} coe o.2((( 35 UBI 1 I, Wgl ) Исключая из системы (3) частоту й получают уравнение относитель бг (и 0c M-cfU o)y S 2cfCWo 4UCOo 3 , . , Л«82/ решение которого в зависимости от значения правой части уравнения .(4) приведено на фиг. 2. По ранее измеренным значениям Cf(Wo) иЦ(2.) рассчитывается значе ние f правой части уравнения (4) и по графику на фиг. 2 определяется о ношение частот сопряжения G)g,(Wgo-. На низких частотах СО ц , удовлетворяющих условие СО ц « OJ 61 и усло вие Оц « С0ц2 Фазо-ч стотная характеристика усилителя линейно зави сит от COj, , а напряжение Uq, на выходе фазометра 5 определяется выражениеми,.Д.(„.1.(,., (5) где А - коэ4)фициент пропорционал ности. Это напряжение поступает на вход делителя б напряжения, Потенциометр делителя 6 напряжения вручную выставляется.так, чтобы он производил деление напряжения Уф в найденном отношении ЭТОМ на одном выходе делителя 6 напряжения появляется напряжение U( , а на другом Un , которые определяют ся следую1цими выражениями . Ршеп вгЭти напряжения поступают на упра ляющие входы, соответственно, перво го управляемого инерционного звена и второго управляемого инерционного звела 7,постоянные времени {ц и tj которых линейно зависят от напряжений 1) 4 и соответствии с выражениямиt,, i t BU2, В - коэффициент пропорциональности. Амплитуднр-част.отная характеристика контролируемого усилителя и двух инерционных звеньев, включенных последовательно, на низких частотах может быть представлена Следующим математическим выражением .CUH (o,Ml l4cO«t,V (8) Подставив в вьфажение (8) значения t,Hlj,3 (7) с учетом (5) и (6), можно получить следующее выражение Ч И- Правые части выражений (9) и (1) имеют одинаковый вид, если выбрать f . Измеренное вольтметрами 2 и 4 напряжение, характеризукнцее амплитудночастотную характеристику k (С0ц) при помощи (10) пересчитывают в область высоких частот 0. Устройство обеспечивает повышение точности измерений АЧХ, поскольку реализуется аппроксимирующая функция (9) более общего вида. Измерение амплигудно-частотных характеристик усилителей при помощи предлагаемого устройства позволяет увеличить точность измерений. Увеличение .точности измерения достигается за счет того, что введение дополнительного инерционного звена и делителя 6 обеспечивает реализацию устройством аппроксимирующей функции (9), которая имеет более общий вид по сравнению с аппроксимирующей функцией прототипа, и следовательноj более точно приближает амплитудночастотную характеристику реального усилителя. Устройство проверено экспериментально. В качестве генератора t ис- пользуется стандартный генератор ГЗ-36А, к выходу которого подклкгаён первый вольтметр 2(Ц4340, один вход фазометра 5 (Ф2-13), одна входная клемма и первое управляемое инерционисе звено 3, к выходу которого подключен второй вольтметр 4 (ВК7-9) С целью поньшеяия, точности измере ния измеритель дополнительно содержит делитель б напряжсшш, вход кото рого подключен к выходу фазометра 5, одни выход подключен к управляющему входу управляемого инерционного звена 3, а другой выход - к управляющему входу второго управляемого -инерц онного звена 7, причем вход второго управляемого инерционпого звена 7 подключен к дpyгo fy входу фазометра 5, а его выход к входу первого управляемого инерционного звена 3, /Делитель б напряжения устройства состоит их входного делящего потенциометра ПЩЩ-И-ЗОО Ом, подвржиьш контакт которого является одним выхо дом делителя б напряжен1- я, и )ере}Ц1Д1ального усилителя 1УТ153ЛГ. ип-isepcHbiii вход которого соединен с под вижным контактом входного дгшящзго иотсн1Н ометра, а прямой вход - с входной клеммой входного делящего потен1;лометра причем входная входного делящего потенциометра яв.ляется входом делителя напряжения, подвижный контакт входного делящего потенциометра является одним вькодом делителя напряжения, а ди.ффе-ренциального yci-шителя другим выходом делителя напряжения, Каждое из управляемых инерционных звеньев представляет собой последовательное соединение управляемого илтегратора с постоянной времени, регулируемой в пределах (микросхема 15Т153Л1), и управляемого делгггеля напря;кения с диапазотюм регулирования 40 д6 (микросхема ). причем управляюгщ-ге входы управляемого интегратора и управляемого делителя напряжения соединены и точка соединения является управляЮ1ДИМ входом управляемого инерщ-юнног о 3 в е на. На фиг о 4 в логарифмическом масштабе изображены кривые зависимости относительной ошибки измерения ам шштудно-частотной характеристики трехкаскадыого усилителя от частоты: 1 для предлагаемого устройства; 2- для изя.естного устройства. На участке от 3 МГц до 28 МГц ошибки измерения обоих устройств сравнимы и опре; еляются погрешностями отдельных ириборов, входящих в устройство. На участке от 28 МГц до 100 МГц оишбка измерения известного устройства резко нарастает и на частоте 100 МГц , более чем в 20 раз правьпцает ошибку измерения предлагаемого устройства. Это резкое снижение точности носит мо71;сип,ный характер и связано с суniecT3ei; iF;&i отклонением аппроксимиРУЮ1ДСЙ функцрн известного устройства от аьлглитудно-частотног характеристики контролируемого усилителя. Таким образом, измерения предлагаемого устройства на частоте 100 МГц более чем в 20 раз превьш ает точность измеренрш прототипа.Л)о

.2(i)o

v(W lf{a; fW

дзиг.З

p , )j

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСИЛИТЕЛЯ по авт. св. № 783715, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него между вторым входом фазометра и входом управляемого инерционного зве; на введено второе управляемое инерционное звено,а между выходом фазометра и управляющим входом инерционного з.вена введен делитель напряжения, при . этом второй выход последнего соединен с управляющим входом второго . инерционного звена.

30 wo Мгц

w

Ul.QCO