Способ определения температурных искажений высокочастотного сигнала в усилителе вертикального отклонения осциллографа Советский патент 1987 года по МПК G01R13/20 

Ш

20

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к способам определения температурных искажений высокочастотного сигнала в усилителе вертикального отклопения электронно-лучевого осциллографа.

Цель изобретения - сокращение времени измерений и упрощение способа.

Сущность способа заключается в том, что температурные искажения высокочастотных сигналов на выходе усилителя вертикального отклонения осцилхгографа определяются не в усло- ВИЯХ изменения температуры окружающей ig среды, а при нормальной.температуре путем измерения участка амплитудно- частотной характеристики.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ, на фиг.2 - форма амплитудно-частотной характеристики усилителя вертикального отклонения при нормальной Т (TO л 300 К), повьшенной Т (1% л

« 365 к) и поншсенной Т,., (Т 250 К) температурах; на фиг.З - форма амплитудно-частотной характеристики усилителя в нормальных условиях, рабочая точка на ее спаде, приращение частоты и выходного сигнала.

Структурная схема устройства включает в себя генератор 1 гармонических колебаний, усилитель 2 вертикального отклонения, электронно-лучевую трубку 3, канал 4, частотомер 5 и вольтметр 6 переменного тока,, Выход генератора

1гармонических колебаний соединен с входом усилителя 2 вертикального отклонения. Первьш выход усилителя 2 вертикального отклонения подключен

к вертикально отклоняюищм пластинам электронно-лучевой трубки Зо Первый вход канала 4 горизо 1тального отклонения соединен с шиной сигнала синхронизации (Вк.Х)э а первый выход - с горизонтально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки 3. Вход частотомера t5 при необходимости подключается к выходу генератора 1 - гармонических колебаний, а вход вольтметра б переменного тока - к выходу усилителя 2 вертикального отклонения ,

В качестве генератора 1 гармоничес- ,ких колебаний используется прибор Г4- 107 или другой генератор, соответствующий полосе пропускания усилителя

2вертикального отклонения, содержащего аттенюатор и широкополосньш

25 20

35

40

45

50

р.

0

g

усилитель постояннс го тока на основе токовых элементов Jдильбepт.a.

Канал 4 горизонтального усиления состоит из синхронизатора, блока развертки и усилителя горизонтального отклонения. В качестве частотомера используется прибор 43-54 или модель другого типа в зависимости от полосы частот усилителя 2 вертикального отклонения, а в качестве вольтметра переменного тока - прибор ВЗ-49,

Способ осуществляют следующим образом.

На вход усилителя 2 вертикального отклонения (Вх. Y) подают сирнал с выхода генератора гармонических колебаний с частотой f (фиг,1). С помощью вольтметра 6 переменного тока и частотомера 5 (фиг,, 1 ) .измеряют амп- J, литуду и/ и частоту f, исследуемого сигнала (фиг.З). Если в высокой точности измерение необходимости нет,- измерение параметров сигнала 5 производится по экрану трубки 3. Затем при неизменной амплитуде Ug входного сигнала частота f выходного сигнала генератора гармонических колебаний увеличивается до зна- 0 чения f + f и снова измеряется амплитуда и выходного сигнала. Вычислив- приращение коэффитдиента усиления

усилителя 2 Ugt. -z чение uf, определяют температурьте искажения (при температуре Т) высокочастотного сигнала на выходе усилителя 2 .

Независимо от схеМы каскадов, на которых построен многокаскадный уси-,. литель 2 вертикального отклонения, частотная зависимость его относительного коэффициента усиления определяет ся выражением X D (со) , где ZT - постоянная времени каскада, п - число каскадов. Поскольку от

5

0

5

.температуры зависит только стем

пературьше искажения выходного сигнала на выходе усилителя 2 можно опре- де.лить путем заментл температурiuix исследований частотными (w и Г в указанной формуле эквивалентны). Такая замена существенно сокращает время измерений и их стоимость, поскольку отпадает необходимость в длительных и дорогостоящих климатических исследо ваниях.

Возможность замены сложных температурных исследований (фиг.2) простыми частотными (фкг.З) иллюстрируется преобразованиями приведенной зависимости. Взяв производные у по Т и СО , приходим к равенству, подтверждающему возможность упрощения измерения температурных искажений выходного сигнала усилителя 2.

Модуль относительного коэффициента усиления многокаскадного усилителя вертикального отклонения равен

LI

К

к:

(cot)

где К - комплексный коэффициент усиления усилителя;

К - коэффициент усиления усилите- 15 не зависит.

Пример

Г

где и

&х

(

UBX

, и

6Ь|Х

AUsbix AUebix .,,

IT - Su «fT

Экспериментальное

исследование предлагаемого способа определения температурных искажений высокочастотного сигнала производится на усилителе вертикального отклонения осциллографа С1-114 с полосой пропускания 0-50 МГц. 11р1И подаче на вход усилителя гармонического сигнала величиной 18-мВ и частотой 25 30 МГц напряжение, измеренное с помощью вольтметра ВЗ-49 на одном плече усилителя, составляет U, 3,6. В - соответственно вели- (ЭФФУ, а на симметричном выходе

чины входного и вы- 7,2 В. При изменении частоты входного ходного сигнала усй- 30 сигнала до значения f + if 35 МГц

напряжение на выходе (при неизменной амплитуде сигнала на выходе) уьшнь- . шается до значения U 6,8 В. Следовательно, при t 65 С (348 к) температурные искажения сигнала соеля по постоянному току; i - постоянная времени усилительного каскада; п - число каскадов.

Для современного усилителя вертр - 20 кального отклонения на основе токовых элементов Джильберта t 1/ыТ и, следовательно, при неизменной амплитуде входного сигнала

,2-1-П

со оТ

(1)

лителя.

После дифференцирования () по температуре Т и частоте со находим

(2)

35

тавляют в соответствии с формулой

де oi. - температурый коэффициент граничной частоты f ранзистора.

Поскольку -1,33/Т, после одстановки в (2) получаем

ли

6Ы)С(

указывает на у ° сигнала. Соотв 40 НИИ усилителя

ли,

ли

вых

-1,33

9 Ч U выха

(т) ( f f (- ll--)dT Формула &iJТ

) „ . т,45

uf

f injt .

Способ опре искажений высо в усилителе ве осциллографа, ствии на вход ного отклонени лом с частотой температурные и нии, выходного ю щ и и с я те кращения времен ния способа, из нического сигна амплитуды на вх кального отклон

Аналогич1-1ые соотношения имеют место для случая, когда в качестве усилителя вертикального отклонения ос- - циллографа применяется дифференциаль- ньш усилитель постоянного тока типа ОЭ-ОБ.

Анализ выражения (1) для многокаскадного усилителя 2 вертикального отклонения, выполненного на токовых элементах /Ькильберта, .показывает, что температурные искажения выходного сигнала пропорциональны частотным

искажениям и, следовательно, макси-г мальны на спаде амплитудно-частотной характеристики. На горизонтальном (низкочастотном) участке (фиг.З) этой характеристики температурные искажения близки к нулю, поскольку в токовых элементах Джильберта от температуры зависит главным образом граничная частота f. На низких частотах и на постоянном токе (f О) стабильность усилителя определяется отношением внутренних и внешних токов дифференциальных каскадов и это отношение от температуры практически

вели

(1)

(2)

35

тавляют в соответствии с формулой

ли

6Ы)С(

1,22 В, а-знак минус

указывает на уменьшение величиш) ° сигнала. Соответственно при охлажде- 40 НИИ усилителя до -50°С (223 К)

ли,

и 3 о б р е

тения

Способ определения температурных искажений высокочастотного сигнала в усилителе вертикального отклонения осциллографа, основанный на воздействии на вход усилителя вертикального отклонения гармоническим сигналом с частотой, на которой измеряют температурные искажения, и измерении, выходного сигнала, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что, с целью сокращения времени, измерения и упроще- ния способа, изменяют частоту гармонического сигнала при сохранении его амплитуды на входе усилителя вертикального отклонения на величину,

при которой приращение амплитуды выходного сигнала превьшает заранее званную величину, например разрешающую способность блока измерения выходного сигнала, фиксируют приращение выходного сигнала и приращение частоты, а величину температурных искажений сигнала определяют из соотношения

l,33uUBb,x(f) д

,

l-l

,/

- приращение выходного сигнала при изменении частоты на величину д f; f - частота сигнала;

Т, - температура, при

которой определяются температурные искажения сигнала;

TQ - температура в нормальных условиях (TO . 300 К),

%//

Фиг. г

Составитель Л.Сорокина Редактор П.Гереши Техред М.ДвдыкКорректор СЛУекмар

5993/44

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгсфод, ул.Проектная,4

Ф 1/2.3

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Целью изобретения является сокращение времени выполняемых измерений и упрощение реализации способа. Сущность предложенного способа заключается в том, что температурные искажения ВЧ-сигналов на выходе усилителя вертикального отклонения осциллографа определяются не в усх Ьвиях изменения температуры окружающей среды, а при нормальной температуре путем измерения участка амплитудно-частотной характеристики. Устройство, реализующее способ, содержит, генератор 1 гармонических колебаний, усилитель 2 вертикального отклоненияJ электронно-лучевую трубку 3, канал 4, частотомер 5 и вольтметр 6 переменного тока. Усилитель 2 включает в себя аттенюатор и широкополосный усилитель постоянного тока на основе токовых элементов Джильберта. Канал 4 горизонтального yci-шения состоит из синхронизатора, блока развертки и усилителя горизонтального отклонения. Величина температурных искажений сигнала определяется из математического выражения, приведенного в описании изобретения. 3 шт.. (В СО О1 00 иг.