Цифровой измеритель коэффициента шума четырехполюсников Советский патент 1986 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в высокопроизводительных измерителях коэффициента шума транзисторов при массовом производстве.

Целью изобретения является повышение производительности измерений путем снижения частоты дискретизации в результате преобразования спектра шумового сигнала и совмещение в аналого-цифровом преобразователе функций возведения сигнала в квадрат и собственно аналого-цифрового преобразователя.

На фиг,,1 приведена структурная схема измерителя5 на фиг. 2 - характеристика аналого-цифрового преобразователя § на фиг с 3 - принципиальная схема возмолсного варианта аналого-цифрового преобразователя.

Измеритель содержит И блоков 1-1, 1-2,„,«, 1-Н предварительной обработки, последовательно соединенных с преобразователями 2-1, 2-2,... 2-N спектра, выходы которых соединены с входами аналогового коммутатора 3} аналого-цифровой преобразователь 4, вход которого соединен с выходом аналогового коммутатора 3, а выход - с информационным входом микропроцессора 5 с оперативным запоминающим блоком и N индикаторов 6-1, 6-2, ,.., 6-N, соединенных с инфор ационными выходами микропроцессора, уиравляюпщй выход которого соединен с управляющим входом аналогового коммутатора 3.

Блоки 1-1, 2-2, ..., 1-Н предварительной обработки обеспечивают на своих выхо7дах шумовые сигналы, мощность которых пропорциональна коэффициецтам шуг-ia измеряемых четырехполюсников .

Преобразователи 2-1, 2-2, ..., 2-N спектра осуществляют перенос шумового сигнала в область более низких частот и могут быть выполнены различным образом; полосовой фильтр и детектор огибающей; гетеродинный преобразователь частоты и фильтр нижних частот; синхронный детектор и фильтр нижних частот и т.д. Так как измерение коэффициента шума проводится в относительно узкой полосе частот, после преобразования спектра шумового сигнала одним из указанных устройств в начальную область частот сохраняется пропорциональность мощности шумового сигнала коэффи1Ц1енту шума измеряемого четырехполюсника, а максимальная частота спектра шумового сигнала значительно снижается, что позволяет в соответствии с теоремой В. А. Котельникова снизить частоту дискретизации без потери информации.

Аналоговый коммутатор 3 по управляющим сигналам микропроцессора пропускает на выход сигнал с одного из входов и может быть выполнен, например, на микросхемах К143КТ1, К590КН1, К590КН2 и др.

Особенностью аналого-цифрового преобразователя 4 является специфическая характеристика квантования, форма которой показана на фиг. 2, Принципиальная схема возможного варианта аналого-цифрового преобразо,вателя, имеющая указанную характеристику квантования, приведена на фиг. 3. Входной сигнал подается параллельно на неинвертируюш 1е входы компараторов DA1-DA8, на инвертирующие входы которых с потенциометров R9-R16 подаются опорные напряжения, устанавливаемые в соответствии спредложенной зависимостью. Логические элемен0 ты ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ HM.DDl-DDZ обеспечивают формование на выходе аналогоцифрового преобразователя требуемого, цифрового кода.

Измеритель работает следующим образом.

Шумовые сигналы, мощность которых пропорциональна коэффициентам шума измеряемых четырехполюсников, поступают с блоков 1-1, , .0.,- 1-N предварительной обработки на преобразователи 2-1, 2-2, ..., 2-N спектра, которые осуществляют перенос : спектра сигнала с частоты измерения в начальную область частот. После преобразования спектра сохраняется пропорциональность мощности шумового сигнала коэффициенту шума измеряемого четырехполюсника, а максимальная частота спектра значительно уменьшается, что позволяет в соответствии с теоремой В. А. Котельникова снизить частоту дискретизации без потери информации.

Сигналы .с выходов преобразователей 2-1,2-2, «о., 2-N спектр поступают на входы аналогового коммутатора 3, который по командам микропроцессора 5 поочередно пропускает на аналого-цифровой преобразователь 5 один из этих сигналов. Аналого-цифровой преобразователь 4 выполняет две функции: возведение сигнала в квадрат и собственно аналого-цифровое преобразование. Для совмещения этих функции характеристи ка квантования аналого-цифрового пре образователя 4 имеет квадратичную форму. Так как напряжения, соответствующие порогам квантования аналого-цифрового преобразователя 4, связаны зависимостью . U,, () , то квадраты этих напряжений соответственно равны . Цифровые коды на выходе аналогоцифрового преобразователя 4, определяемые по формуле точностью до коэффициента, равны квадратам опорных напряжений, т.е. код на выходе аналого-цифрового преобразователя 4 пропорционален квадра ту входного сигнала. Операция возведения в квадрат вьшолняется при этом практически мгновенно (быстродействие ограничено лишь внутренней задержкой распространения сигнала). Обработка отсчетов шумового сигнала осуществляется в микропроцессоре 5 с оперативным запоминающим блоком, циклически опрашивающим все N каналов измерителя. Микропроцессор проводит накопление информации о коэффициенте шума N четырехполюсников соответственно в N ячейках оперативного запоминающего блока (в начале цикла измерения их содержимое приравнивается нулю). Накопление информации о коэффициенте шума происхо дит путем суммирования поступающего с аналого-цифрового преобразователя 4 числа, пропорционального квадрату шумового сигнала, с содержанием соответствующей ячейки оперативного запоминающего блока. Кроме того, микропроцессор подсчитывает количество обработанных отсчетов и после обработ-ки заданного их числа (т.е. в конце цикла измерения) подает на индикаторы 6-1, 6-2, ..., 6-N информацию о коэффициенте шума N четырехполюсников. Параллельное измерение коэффициента шума N четырехполюсни.ков фактически в N раз уменьшает вре;мя, необходимое дпя измерения одного из них. . В.силу свойств шумового сигнала при обработке большого количества отсчетов точность результата измерения весьма высока даже при малом количестве разрядов аналого-цифрового преобразователя 4 (так, при измене нии измеряемых значений коэффициента шума в 16,5 раз погрешность измерения не превьшгает 2% при использовании аналого-цифрового преобразователя всего с 8 порогами квантования). Формула изобретения Цифровой измеритель коэффициента шума четырехполюсников, содержащий N блоков предварительной обработки, аналого-цифровой коммутатор, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор с оперативным запоминающим блоком и N индикаторов, соединенных с информационными выходами микропроцессора, причем управляющий выход микропроцессора соединен с управляющим входом аналогового коммутатора, о тличающийся тем, что, с целью повышения производительности измерений, в него введены N преобразователей спектра, входы которых соединены с выходами блоков предварительной обработки, а выходы - с входами аналогового коммутатора, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя.

Hog i

т

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение производительности измерений. Устройство содержит N блоков l-l,...5l-N предварительной обработки, аналоговый коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) А, микропроцессор 5 с оперативным запо-, минающим блоком и N индикаторов 6-1,...,6-N. Введение N преобразователей 2-l,...,2-N спектра снижает частоту дискретизации в результате преобразования спектра шумового сигнала и совмещения в АЦП 4 функций возведения сигнала в -квадрат и собственно аналого-цифрового преобразования.. Кроме того, в силу свойств шумового сигнала при обработке большого количества отсчетов точность результата измерения весьма высока даже при малом количестве разрядов а S АЦП 4. Так, при изменении измеряемых (Л значений коэффициента шума в 16,5 раза погрешность измерения не превышает 2% при использовании АЦП 4 всего с 8 порогами квантования. 3 ил.