Способ измерения токовых шумов двухполюсников в НЧ-диапазоне Советский патент 1990 года по МПК G01R27/02 

yi

)

ЭО

SD

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля интегральных шумов двухполюсников в НЧ-диапазоне. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения интегральных шумов как линейных двухполюсников, так и нелинейных. Способ заключается в том, что выделяют шум двухполюсника на сбалансированном четырехплечем мосте, в одно из плеч которого включен измеряемый двухполюсник под напряжением, достаточным для переноса сигнала шума двухполюсника на высокую частоту. Далее осуществляют обратное двойное преобразование по высокой и низкой частотам амплитудно-модулированного колебания, выделяют постоянное напряжение, пропорциональное среднеквадратичному напряжению измеряемого шума, и подают на четырехплечий мост импульсно-пачечное напряжение однополярных прямоугольных импульсов, причем скважность последовательности импульсов высокой частоты и последовательности пачек выбирают равной двум, а при усилении сигнала шума выделяют только первую частоту из кратных частоте повторения импульсов в полосе, равной удвоенному значению верхней границы диапазона частот измеряемого шума. 2 ил.

Изобретени.е относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля интегральных шут/iOB двухполюсников в НЧ-диапазоне.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения как интегральных шумов линейных двухполюсников, так и нелинейных двухполюсников.

На фиг.I изображено устройство, реализующее способ; на фиг.2 - временные диаграммы обработки сигнала

шума.

Сущность способа заключается в следующем.

Для осуществления модуляции токовым шумом двухполюсника и отделения сигнала, промодулированного шумом, от самого напряжения модуляции,которое представляет собой импульсно- пачечное однополярное напряжение,причем скважность, как последов.ательнос- ти импульсов,так и последовательное-- ти пачек, равна двум, используется мостовая схема, в три плеча которой включены проволочные резисторы,имеющие малые токовые шумы,одно из них переменное - для балансировки моста, а в четв.ертое плечо включается измеряемый двухполюсник. При балансе мостовой схемы и подаче в одну его диагональ напряжения во второй диагонали присутствует напряжение шума, промоду- лированное по времени напряжением модуляции, т.е.. , (t); S(t) , где

I; ,t (2n+l)ir;

0;(2n+l) r (2n+2)7; I; (2т+1))Г;

tO; (2m+l) (2m+2)

ra, n - 1 ,2,3,. .. ,

т.е. это однополярный меандр с амплитудой и, и высокой круговой частотой СОо , промодулированный по амплитуде меандром низкой круговой частоты Qg ,причем Яд . Импульсное прямоугольное напряжение модуляции используется для того, чтобы на нелинейном двухполюснике не менялась рабочая точка на его вольтамперной характеристике. Так как модулированный шум представляет собой импульсный сигнал, то спектр его линейчатый и на каждой частоте, кратной iOg, находится шумовая модуляция. Сигнал с второй диагонали моста усиливается предусили- телем, который должен обеспечить,помимо усиления модулированного шума, хорошее отношение сигнал/помеха,максимизация которого достигается выбором элементной базы, схемотехническими решениями и ограничением полосы пропускания до величины U)(,- tOg - - Wo ( , где верхняя граница диапазона частот измерения шуми.При этом собственный шум измерительного тракта оцределяется собственным белым шумом предусилителя в указанной полосе частот. Перенос спектра измеряемого шума на частоту w позволяет избавиться от собственного шума предусилителя типа 1/f в низкочастотной части спектра.

Далее усиленный сигнал детектиру- . ется, гЬильтруется в полосе 6j;..

при условии аи) « (jjg , в результате 5 чего выделяются АМ-колебания с частотой 51д и после синхронного детектирования шумовой сигнал подается на измеритель, при этом выделенная огибающая после синхронного детекти- 10 рования преобразуется в сигнал постоянного тока, величина которого пропорциональна среднеквадратичному напряжению измеряемого шума. Таким образом,частотный диапазон, в котором 15 измеряется интегральный шум двухполюсника, ограничен сверху to , а снизу Я. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 прямоугольных 20 однополярных импульсов высокой частоты, ключ 2, генератор 3 прямоугольных однополярных импульсов низкой частоты, четырехплечий мост 4 с из- мepяe fым двухполюсником, предусили- 5 тель 5, первый синхродетектор 6, детектор 7, избирательный усилитель 8, второй синхродетектор 9 и блок 10 измерения. Первый выход генератора 1 соединен с первым входом ключа 2, 0 первый выход генератора 3-е вторым входом ключа 2. Выход ключа 2 последовательно соединен с мостом 4,пред- усилителем 5 и-первым входом первого сшгхродетектора 6, второй вход кото- 5 Рогр п одсоединен к второму выходу генератораI. Выход первого синхро- детектора 6 последовательно связан с детектором 7, избирательным усилителем 3 и первым входом второго синхро- 0 детектора 9, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 3. Выход второго синхродетектора подключен к блоку 10 измерения.

. Устройство работает следующим об- 5 разом.

Из импульсной однополярной последовательности высокой частоты генератора 1 ключ 2, управляемый генератором 3 импульсной однополярной после- 0 довательности низкой частоты,модулирует импульсно-пачечный оДнополярный сигнал (фиг.2б), которьй подается на диагональ моста 4, в одно из плеч которого включен измеряемый двухпо- J люсник. При приложении такого напряжения к двухполюснику его шумы модулируют по амплитуде прямоугольные импульсы, следующие с частотой ш а само модулирующее напряжение сильно подавляется мостовой схемой при условии, что последняя сбалансирована. На выходе моста 4 имеется двух- полярный амплитудноимпульсный сигнал, огибающая которого повторяет огибающую шума (фиг.2в). Этот сигнал усиливается предусилителем 5, после чего сигнал поступает на первый синхронный детектор, где выделяются нечетные гармоники спектра сигнала шума (фиг.2г), детектор 7 превращает дву- полярный сигнал в однополярный (фиг.2д). Далее избирательный усилитель 8 отфильтровывает первую гармонику низкой частоты Я о (Лиг.2е) и подает его на второй синхродетектор, работакяций с той же частотой Яо от генератора низкой частоты- д, т.е.

чающийся в том, что вьщеляют шум двух полюсника на сбалансированном четырех плечевом мосте, в одно из плеч которого включен измеряемый двухполюсник, на который подают напряжение для переноса сигнала шума двухполюсника на высокую частоту, осуществляют последующее обратное двойное преобг

Q разование по высокой и низкой частоте амплитудно-модулированного колебания, выделяют постоянное напряжение, пропорциональное среднеквадратичному напряжению измеряемого шуj5Ma, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей для измерения интегральных шумов нелинейных двухполюсников, на четырехплечий мост осуна выходе получается постоянное напря-20 ществляют подачу импульсно-пачечного

жение (фиг.2ж), пропорциональное токовому шуму измеряемого двухполюсника. Далее это напряжение подается; на измеритель, где фиксируется интегральное значение токового шума измеряемого двухполюсника в определенной полосе Ио- еФормула изобретения

Способ измерения токовых шумов двухполюсников в НЧ-диапазоне,заклюнапряжения однополярных прямоугольных импульсов, причем скважность последовательности импульсов высокой частоты и последовательности пачек

25 выбирают равной двум, а при усилении сигнала щума выделяют только первую частоту из кратных частоте повторения импульсов в полосе, равной удвоенному значению верхней границы .

30 диапазона частот измеряемого шума.

99802

чающийся в том, что вьщеляют шум двухполюсника на сбалансированном четырех- плечевом мосте, в одно из плеч которого включен измеряемый двухполюсник, на который подают напряжение для переноса сигнала шума двухполюсника на высокую частоту, осуществляют последующее обратное двойное преобг

Q разование по высокой и низкой частоте амплитудно-модулированного колебания, выделяют постоянное напряжение, пропорциональное среднеквадратичному напряжению измеряемого шуj5Ma, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей для измерения интегральных шумов нелинейных двухполюсников, на четырехплечий мост осунапряжения однополярных прямоугольных импульсов, причем скважность поседовательности импульсов высокой частоты и последовательности пачек

выбирают равной двум, а при усилении сигнала щума выделяют только первую частоту из кратных частоте повторения импульсов в полосе, равной удвоенному значению верхней границы .

диапазона частот измеряемого шума.

WVVUV,

2