Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик Советский патент 1990 года по МПК G01R23/00 

Сл 00 4

4

Изобретение относится к радио- олектропной технике, может быть использовано при разработке высокоточных быстродействующих измерителей амплитудно-частотных характеристик (11ЛЧХ) п лпляется усовершенствованием известного устройства по ант.си, № 76944А.

Цель изобретения - повышение том- постп измерения и расширение функциональных возможноетей.

На чертеже продетавлена блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 управ- ленпя, nepBLirt выход которого соединен с первым входом переключателя 2, выход которого подключен к первому входу блока 3 измерения, выходы которого соединены с вертикально отклоняющими пластинами ЭЛТ 4, а горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ 4 соединены с первым п вторым выходами блока 5 модулирующего напряжения, третий вы- ход которого подключен к первому вхо- ду генератора 6 качающейся частоты (ГКЧ). Первый источник 7 опорного напряжения включает резистор 8 связи, первый вывод которого, являющийся первым выходом первого источника 7 опорного напряжения, подключен к первому входу блока измерения 3, и источник 9 тока, выход которого, являющийся четвертым выходом первого источника 7 опорного напряжения, со- единен с входом первого блока 10 пзме peiym разности токов, включающего измеритель 11 разности токов, вход которого является также входом первого блока 10 измерения разности то- ков, и источник 12 тока, соединенный с измерителем 11 разности токов. При этом выход источника 12 тока, являющийся вторым выходом первого блока 10 измерения разности токов, соедн пен с третьим входом переключателя 2. Кроме того, выход источника 12 тока, являющийся третьим выходом первого блока 10 измерения разности токов, соединен с выходом источника 9 тока, Являющийся третьим выходом первого источника 7 опорного напряжения, а также соединен с вторым выводом резистора 8 связи и через резистор 13 сплзи подключен к второму входу бло- ка 3 изменения. Кроме того, выход источника 9 тока, являющийся вторым выходом первого источника 7 опорного напряжения, соединен г. вторым входом

первого переключателя 2, а выход рителя 11 разности токон, являюип-нсл первым выходом первого блока 10 измерения разности токов, соединен с первым входом блока 1 управления.

Четвертый выход блока 5 модулирующего напряжения подключен к входу второго ГКЧ 14, выход которого соединен с первым входом второго переключателя 15, второй вход которого подключен к выходу первого генератора 6 качающейся частоты. При этом первый и второй выходы переключателя 15 соединены с входами исследуемого устройства 16, а третий вход - с вторым выходом блока 1 управления.

Второй источник 17 опорного напряжения включает резистор 18 связи, первый вывод которого, являющийся первым выходом второго источника 17 опорного напряжения, подключен к второму выводу резистора 8 связи, и источник 19 тока, выход которого, являющийся третим выходом второго источника 17 опорного напряжения, соединен с входом второго блока 20 измерения разности токов, включающего измеритель 21 разности токов, вход которого является также входом второго блока 20 измерения разности токов, и источник тока 22, соединенный с измерителем 21 разности токоп. При этом выход источника 22 тока, являющийся третьим выходом второго блока 20 измерения раз-, ности токов, соединен с выходом источника 1 1 тока, являющийся треть-, тым выходом второго источника 17 опорного напряжения, соединен с вторым выводом резистора 18 связи и через резистор 23 связи подключен к второму входу блока 3 измерения 3.

Выход источника 19 тока, являющийся вторым выходом второго источника 1 7 опорного напряжения, соединен с вторым входом третьего переключателя 24, при этом третш вход третьего переключателя 24 соединен с выходом источника 22 тока, являющимся вторым РПХОДОМ второго блока 20 измерения разности токов, а выход измерителя 21 разности токов, являющийся тшрвым выходом второго блока 20 измерения разности токов, соединен с вторым входом блока 1 управления. Третий выход блока 1 управления подключен к первому входу третьего переключателя 24, выход которого соединен с первым выводом резистора 1В связи. Резистор 25 связи включен между первым и вторым входами блока 3 измерения, при этом первый и второй выходы исследуемого устройства 16 подключены к выводам резистора 23 связи.

Устройство работает следующим образом.

Модулирующие напряжения с выходов блока 5 модулирующего напряжения уп- равляют частотами ГКЧ 6 и 14, а такж отклонением луча по горизонтали ЭЛТ 4. По сигналам блока 1 управления переключатель 15 поочередно подключает выходы ГКЧ 6 и 14 к входу исследуемого устройства 16. Сигналы с выхода исследуемого устройства 16 поступают по линии связи на вход блока 3 измерения, который управляет отклонением луча ЭЛТ 4 по вертикали.

Диапазон частот ГКЧ 6 и 14, а также значения полос качания частот выбираются в соответствии с выбранными для исследования участками АЧХ.

Резисторы 8 и 18 связи включены в разрыв общей шнны линии связи исследуемого устройства 16 и блока 3 измерения. Источники 9 и 12 тока поочередно подключаются с помощью переключателя 2 к резистору 8 связи. Аналогично источники тока 19 и 22 поочередно подключаются с помощью переключателя 24 к резистору 18 связи.

Управление переключателями 2 и 24 производится по сигналам, блока 1 уп- равления. Образующиеся при этом разности падений напряжений на резисторах 8 и 18 связи соответственно равны:

fldU, 1 1/JUoJ + MU,,I + laUJMf1

idl z IdUotl + + ldUit I ,( где MU, I , №0,1 - разности падений

напряжений на резисторах 8 и 18 - связи;

I/JU01I , разности падений напряжений на резисторе 25 связи;

14U, I , MUxil - разности падений напряжений на резисторе 23 связи;

411д„1, AU(t - разности падений напряжений на резисторах 8 и 18 связи при переключении источников 9, 12 и 19, 22 тока соответстт венно.

Сопротивление резистора 25 связи включает в себя активную составляющую входного сопротивления блока 3 измерения. Сопротивление резисторов 8 и 18 связи значительно меньше внутренних сопротивлений источников 9, 12 и 19 тока.

Эквивалентное входное сопротивление блока 3 измерения с учетом резисторов 18, 13, 8, 23, 25 связи (активная составляющая) равно:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при разработке высокоточных быстродействующих измерителей амплитудно-частотных характеристик. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей. Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик содержит блок 1 управления, переключатели 2, 15, 24, блок 3 измерения, вертикально отклоняющие пластины 4 электронно-лучевой трубки, блок 5 модулирующего напряжения, генераторы 6, 14 качающейся частоты, источники 7, 17 опорного напряжения, резистор 8 связи, источники 9, 12, 19, 22 тока, блоки 10 и 20 измерения разности токов, измерители 11, 21 токов, исследуемое устройство 16, резисторы. 1 ил.

R R2, JR25R18+R25R13+R18R13+R18R8+R13R8

Вх .R25R23+R25R18+R25R13+R23R13+R23R8+R18R13+R18R8+R13R8 (

Включение резистора 18 связи и цепей переключателя 24 и источников 19 и 22 тока в цепи общей шины линии связи исследуемого устройства 16 и блока 3 измерения обеспечивает сохранение минимальной емкости на входе блока 3 измерения.

При поочередном подключении источников 9, 12 и 19, 22 тока изображение исследуемой АЧХ на экране ЭЛТ 4 смещается по оси амплитуд пропорционально величинам разностей падений напряжений UU0,I, |4U01I. Блок 3 измерения при этом должен иметь связи по постоянному току.

Измерения проводя гея в следующей последовательности.

5

0

А. Производится выбор участков АЧХ, между которыми проводятся амплитудные измерения.

Б. Производится определение величин активных составляющих в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов на контролируемых участках сигнала. Для удобства в работе возможно использование яркостных отметок (меток зон) на АЧХ, формируемых известными методами, По сигналам блока 1 управления производится коммутация источников 9, 12 и 19, 22 токов. Одновременно производится изменение величин разностей токов источников 9, 12 и 19, 22 тока таким образом, чтобы разности падений напряжений

715

на резисторах 8 и 1В связи имели противоположные знаки. При этом на экране ЭЛТ 4 должно происходить смещение исследуемой АЧХ по оси амплитуд, что воспринимается оператором при достаточно высокой частоте коммутации как раздвоение изображения ЛЧХ и меток зон. Изменение величин разностей токов источников 9, 12 и 19, 22 тока и, соответственно, разностей падений напряжений на резисторах 8 и 18 связи производится до взаимной компенсации смещений АЧХ по оси амплитуд, происходящих от каждой из пар источников 9, 12 и 19, 22 тока. Контроль совпадения меток производится по экрану ЭЛТ 4. После совпадения контролируемых меток на экране ЭЛТ производится вычисление величины активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов .

Соотношение для расчета Rx следующее:

R R23

(3)

При определении RX величины |Л1,1, Iи 11 измеряются измерителями 11 и 21 разности токов, а величины R8, R13, R18 и R23 известны.

Аналогично производится определение активной составляющей R,, в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов U „ на любом участке АЧХ (если RA является частотно-зависимой величиной).

При определении R f следует иметь в виду, что измерение сопротивления

лт IR74RR R(R23+R18+R13)+R23(R18+R13) |fl,lR25R8 .+ 2T:K--, (4)

R25R 8R1

RX-K, + R23 Кг

где коэффициенты К, и К, соответст- венно равны:

К, R25 R23 + R25 R18 + R25-R13 + R23 R13 + R23-R8 + R18- R13 + + R18-R8 + R13-R8;(5)

Кг R25-R18 + R25-R13 + R18-R13

+ R18 R8 + R13-R8(6)

В случае, если величины сопротивлений R8, R18 много меньше сопротив8

0

5

0

5

0

производится на постоянном токе и R j является соответствующей частые активного выходного сопротивления источника исследуемых сигналов. После определения величины R x оценивается величина искажений АЧХ входным сопротивлением блока 3 измерения.

В. Проводятся амплитудные и частотные измерения АЧХ. При проведении относительно амплитудных измерений различных участков АЧХ величины разностей токов источников 9, 12 и (или) 19, 22 тока изменяются до совмещения контролируемых точек АЧХ на одном уровне. Для более точной индикации совмещения синхронно с переключателями 2 и (или) 24 производится переключение ГКЧ 6 и 14, что дает одновременно со смещением АЧХ по оси амплитуд смещение по оси частот. Выбирая необходимые величины полос качания ГКЧ 6 и 14, можно получить на экране ЭЛТ 4, при высокой чувствительности блока 3 измерения, поочередные изображения интересующих участков АЧХ, между которыми производятся измерения амплитуды. При достаточно высокой частоте коммутации переключателей 2, 24 и 16 изображения участков АЧХ воспринимаются как совмещенные. Совмещение по оси амплитуд производится с погрешностью разрешения блока 3 измерения, что практически может составлять единицы милливольт. Погрешность измерения разности токов источников 9, 12 и 19, 22 тока может быть также достаточно малой, порядка и менее.

Соотношения для расчета tdU01 | и А Uot|следующие:

лений R25, R23) R13, определение амплитуды исследуемого сигнала производится в соответствии с соотношениями (4). Если величины сопротивлений R8, R18 и R25, R23, R13 соизмеримы, то необходимо при проведении амплитудных измерений учитывать коэффициент деления делителя, образующегося на входе блока 3 измерения:

к

1534411 R25-RI3

Арл R25 R18 + R25-R13 + Р18 R8 + R13-R8

Фиксация границ зон с постоянными значениями величин сопротивлений R производится с помощью меток зон или по характерным точкам формы сигнала.

После опредепения величин относительных амплитуд исследуемого сигнала производится вычисление о i ношения амплитуд

(В)

|alljl - величины относи- 5

тельных амплитуд

-Mi,i

RXR23-R13-R8

R,KT + R23-K4

,АТ ,R,R23.R18(R25+R13+R8) |Л1Л, + R23 К7 (9)

где величины сопротивлений R25, R23 R18, R13 и RR известны, а величина определяется предварительно согласно выражению (3).

Велияины разностей токов ,1 1/5 I 2 1 измеряются измерителями 11 и 2 разности токов.

При использовании источников 9, 12 и 19, 22 тока как средства воздействия на исследуемое устройство 16 производится анализ воздействия перепадов напряжений |Лих,|, laUx1l на исследуемое устройство 16.

Наряду с описанными измерениями, возможно определение таких параметров исследуемого устройства 16, как величина активной составляющей ток U

(I,

Р

), актирной мощности, рассеиваемой исследуемым устройством

(R,).

При исследовании цепей с параметрически изменяющимся активным сопротивлением R х (при отсутствии источника сигналов Нх) на экране ЭЛТ 4, при напряжениях на резисторах связи R8 и R18, отличных от нулевых, отображается зависимость типа R F(f). Измерение величины R „ п выбранной сочке в дпччом случае производится аналогично описанному внле. Формула изобретения

Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик по

10

(7)

измеряемых участков АЧХ.

Ю

5

Г. Производится оценка влияния разностей падений напряжений на резисторах Я и 18 связи на исследуемое устройство 16. Разности падений напряжений, воздействующие на выход иссчедуемого устройства 16, соответственно равны (выведенные соотношения) :

RXR23-R13-R8

5

5 авт.св. № 769444, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дополнительным источником опорного напряжения, вторым и третьим резис- о торами связи, третьим переключателем и дополнительным блоком измерения разности токов, первый выход которого соединен с вторым входом блока управления, а третий выход последнего подключен к первому входу «третьего переключателя, выход которого соединен с третьими выходами первого источника опорного напряжения и первого блока измерения разнос- Q ти токов, первым резистором связи и первым выходом дополнительного источника опорного напряжения, при этом второй выход дополнительного источника опорного напряжения подключен С. к второму входу третьего переключателя, а третий вход последнего соединен с вторым выходом дополнительного блока измерения разности токов, третий выход которого подключен к вхо- 0 ДУ и четвертому выходу дополнительного источника опорного напряжения и через второй резистор связи к второму входу блока измерения, при этом третий резистор связи подключен между с первым и вторым входами блока измерег ния, а третий выход дополнительного источника опорного напряжения соединен с ягодом дополнительного блока измерсннч оаэности токов.