Устройство для измерения коэффициентов нелинейности Советский патент 1989 года по МПК G01R23/20 

С выхода сумматора 2 сигнал (4) через аттенюатор 14 поступает на испытуемый объект 15, В результате взаимо- дейсг вия частотных составляющих сигнала (3) на нелинейности вольтампер- ной характеристики объекта 15 образу- ются комбинационные и нелинейные составляющие, в частности третья гармоника сигнала (4) самая значительная по уровню, по которой определяется коэффициент нелинейности объекта 15. Остальными вновь возникшими частотными составляющими можно пренебречь, поскольку они гораздо ниже по уровню третьей гармоники и на точность измерения коэффициента нелинейности прак- тическаго влияния не оказьтеют.

Испытуемые объекты обычно слабо нелинейны, поэтому уровень третьей гармоники, по которой определяется коэффициент нелинейности, может сое- тавлять от уровня первой гармоники (100-110) дБ. При взаимодействии первой и- третьей гармоник с таким соотношением уровней на нелинейности испытуемого объекта .могут возникать комбинационные и нелинейные искажения с уровнем не более 100 дБ от уровня третьей гармоники. Такой уровень комбинационных искажений не может оказать практического влияния на точность уровня третьей гармоники.

С учетом изложенного сигнал (4) на выходе испытуемого объекта 15 можно записать в виде

U(t)U, sinWt+r- i-sin(30Dt+ tf.) + + UjSin(3o3t+q z) ,

(5)

где и.

50

амплитуда третьей гармоники, возникшей после прохождения сигнала (4) объекта 15, Запишем выражение (5) в более общем виде

(6)

U2;/t)U, sincoc+UjSinSwt,

Для простоты полагаем ср 0.

О ncf4

) U,/43.sin2(ot ,

(7)

Амплитуда и фаза сигнала (7) устанавливается при калибровке устройства. В сумматоре 13 сигналы (6) и (7) суммируются

U.(t)U. sinwt + --sin2a}t+U siri3Mt.(8) г, -4

с выхода сумматора 13 сигнал (8) подается на вход анализатора 17 гармоник. Вольтамперная характеристика анализатора гармоник определяется вольт- амперной характеристикой смесителя балансного типа,состоящего из двух встречно параллельно включенных диода, и описьпзается полиномом третьей степени

I oiU + виз .

(9)

В современных анализаторах гармоник динамический диапазон по гармоническим искажениям (80-90) дБ, т.е, уровень нелинейности вольтамперной характеристики незначителен. Подстав ляя (8) в. (9) и переходя от выражения для тока к выражению для.напряжения, получаем, что, поскольку анализатор 17 гармоник настроен на частоту 3Q , все частотные составляющие сигнала, не совпадающие с частотой ЗМ, отфильтровываются и анализатор 17 гармоник индицирует только частотную составляющую

eiU, Sin3Qt ci (3ot4-tj),) +

(12)

a ат+ UjSin(3wt+Lpj),

Изменяя фазовращателем 7 - Cp,

тенюатором 8 - К при Uj лк Ч з можно добиться компенсаиди третьей гармоники сигнала.

Контроль компенсации осуществляют анализатором 17 гармоник.

9152561

Коэффициент нелинейности определя- юг из формулы

/1 из.

,(

SlUi

K« 201g-- 201gyL 201g :,

t-.

Произведение известно для предлагаемого устройства, поскольку известно U| и в , изменяться может только К (коэффилщент деления образцового аттенюатора 8) в зависимости от величины К ц. Таким образом, уровень сигнала умножителя 4 частоты принят за уровень сигнала калибровки

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициентов нелинейности, содержащее гене- ратор испытательных сигналов, подключенный к первому входу сумматора, клеммы для подключения испытуемого объекта и анализатор гармоник, отличающееся тем, что, с це- лью повышения точности измерений, в

210

него дополнительно введены второй сумматор 5 умножитель частоты на два и на три, три фазовращателя, три вспомогательных и один образцовый аттенюаторы, два ключа, причем выход генератора испытательных сигналов через последовательно соединенные умножитель частоты на Два, первый фазовращатель и первый аттенюатор подключен к первому входу второго сумматора, и через последовально соединен ные умножитель частоты на три, второй фазовращатель и второй аттенюатор к второму входу первого сумматора, выход умножителя частоты на три через третий фазовращатель, образцовый аттенюатор, первый ключ подключен к третьему входу первого сумматора, выход которого через третий аттенюатор и второй ключ подключен к второму входу второго сумматора, вход и выход второго ключа соединены с клеммами для подключения испытуемого объекта, выход второго сумматора соединен с входом анализатора гармоник.

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсников, например транзисторов, интегральных усилительных схем на транзисторах. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство для измерения коэффициента нелинейности содержит генератор 1 испытательного сигнала, сумматор 2, умножитель 3 частоты на два, умножитель 4 частоты на три, фазовращатели 5 и 7, образцовый аттенюатор 8, ключи 9, 10, 16, третий фазовращатель 11, аттенюаторы 12 и 14, испытуемый объект 15, анализитор 17 гармоник. Устройство может работать в режиме калибровки и в режиме измерения. 1 ил.