АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА Советский патент 1971 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для оперативного измерения шумовых параметров четырех- и двухполюсников.

Известен автоматический измеритель коэффициента шума, содержаш,ий задающую схему, регулируемый генератор шума, переключаемый ослабитель, селективный усилитель и интегрирующую схему сравнения.

Однако такой измеритель обладает невысокой точностью из-за работы детектора при разных уровнях входного сигнала, узким динамическим диапазоном и сравнительно большим временем измерения, а также, имея выход в аналоговой форме, требует для получения результата измерения в цифровом виде и вывода его на цифровую регистрацию применения, например, цифрового вольтметра.

Предложенный автоматический измеритель коэффициента шума лишен указанных недостатков и отличается от известного тем, что с целью увеличения точности, расширения динамического диапазона, ускорения процесса измерения и получения цифрового отсчета, в нем между переключаемым ослабителем и селективным усилителем последовательно включены усилитель с управляемым коэффициентом усиления и коммутатор, причем выход интегрирующей схемы сравнения соединен с управляющим входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления через ключ и запоминающий элемент. Выход запоминающего элемента через частотно-зависимую обратную связь с изменяющимися во времени параметрами подключен к вычитающему входу интегрирующей схемы сравнения, ее выход и вычитающий вход через трехпозиционный релейный элемент, выход которого соединен с управляющим входом устройства управления, и через блок формирования - с синхронизирующим входом устройства управления, и устройство управления связано с регулируемым генератором шума, причем цифровое отсчетное устройство связано с выходом устройства управления, а программный блок соединен с переключаемым ослабителем, коммутатором, интегрирующей схемой сравнения, частотно-зависимой обратной связью, ключом и устройством управления.

Это позволяет исключить влияние интегрирующей схемы сравнения на точность измерения, уменьшить время измерения при заданной статистической погрешности примерно в 3-5 раз, а также получить цифровой отсчет.

Па чертеже представлена блок-схема автоматического измерителя коэффициента шума.

Регулируемый генератор / шума подключен ко входу испытуемого устройства 2, выход которого через переключаемый ослабитель 3 соединен с сигнальным входом усилителя 4 с

у;прав,1ясмым коэффициентом усиления. Ко входу селективного усилителя 5, выход которого соединен со входом интегрирующей схемы сравнения 6, иодключается либо опорный сигнал и,). , либо выход усилителя 4. Выход интегрнрующей схемы сравнения 6 соединен с уирасляющнм входом уснл нтеля 4 через ключ 7 и заиомннающий элеме п- 8. а также через укача11ные узлы и частотно-зависимую обратиую связь 9 со своим вычитающим вхоДОЛ1. Трехнозиннониый релейный элемент 10 своими входами связаи с вычитающим входом и выходом схемы сравнеиня 6, а своим выходом -- с уиравляющнм входом устройства управления // н через формирователь 12 имнульcon сиихроиизани.и с его сиихронизирующим входом. Программный блок /5 имеет связи с узлами 3. 4, б, 9. 7. 11, а устройство уиравления // связано с цифровые отсчетным устройством 14 и генератором / шума.

Последовательность выиолнеиня отдельиых оиераций изморительиого ироцесса задает ирограмм ный блок 13. Перед измерением но оиорному сигиалу U „п, поступающему через коммутатор 15 и селективный усилитель 5, калибруется и-нтегрирующая схема сравнеиия 6 с заnoMHHaimeM своего выходного сигнала, нронорциоиалыюго усреднеииому значению Uo::.

На ГlCpвo r этане измерения происходит иор мнрог.ание шума но U („, . Устройство уиравлепня // сбрасывается в нулевое состояние, т. с. с генератора / шума иа вход исгн гтусмого устроГкт;;; 2 сигнал ;ie иодается, а так/ке глх.пючается онориыГ сигнал U ,„, н замыкается ключ 7. исиытуелгого устройства 2 посту1гает через выкл10че Н1ЫЙ ослабитель 3, усилитель 4 с управляемым коэффиинеитом усиления, кол1мутатор 15 н селективный уснл П-ель 5 на интегрирующую схему сравнения 6. За ечет пени а1 томатической регулировки усиления (ключ 7, запоминающий элемеит 8 на выходе лхилителя 4 устаиавливается уровень шума с ныспкой т(зчностыо но MOHiHOCTH онориому сигналу L„,; , иоскольк регулировка коэффи.цнента усиления усилителя 4. нроисходит относительно загюмиенногю сгинала иа вычитающем гзходе иитегрирующей схемы сравиеиия 6, нронориноиалыюго усредненному зиаче нию и,„-. Частотно-зависимая обратная связь ,9 с нзменяюипгмися иараметрам во времени нозволяет получить хорошее качество иереходного процесса (дееятки лгиллисекунд) в замкнутом контуре на начальной стадии нормировання шумового снгиала по оиор;иому U,,,, н иостоянную временн интегрирующей схемы сравнення 6, практически одинаковую для замкн того и разо кнутого коитуров к этого этана.

По окончании иормнроваиня шумового сигнала включаетея оелабитель ,, и.меющий коэффнннент ослаблеиня по мощноетн равный двум, paз ыкaeтeя ключ 7, н программпый блок /) разре1нает работать уетройству управления //. При размыканнн ключа 7 запомииаюи;н; 1 э.тсмснг rV сохраияет величину сигнала

автоматической регулировки на уиравляющем входе усилителя 4, что обеепечивает ИОСТОЕИство его коэффициента усиления до завершения измереиия.

Поекольку в усилительный тракт усилителя введено фиксирова-ниое оелабление, то сигнал на выходе интегрирующей схемы сравпения 6, отклоняясь от своего прежнего зиачення, вызывает срабатываине трехпозипнонного ре.лейиого элемента 10, имеющего еим.метричную зону нечувствительности, определяемую разрешающей енособностью пзмерителя, который вырабатывает сигналы «больше н «меньше, указывающие нанравление регулирования выходного сигнала генератора шума. Ил снгналов «больше и «меньше релейного элемента 0 формирователем 12 вырабатываются синхронизирующие импульсы, частота иоявлс1И1я которых определяется велпч.ино рассогласования но мощности онорного L.;, н нгумового сигиалов на входах коммутатора 15. По снгналам с релейного элел1ента 10 и форм.ирователя 12 устройство унравлепия // изменяет величину выходного снгнала генератора Н1ума до получения иа выходе усилителя 4 шумового сигнала, который пронорцнонален полхху.м.ме генератора шума н вн тре1н;нх шумов исиытуемого устройства 2. равного опорному и „1 но мощности, который. li свою очоредь. равнен нмевшему место ;ю вк.лючения ослабителя 5 шу.мовому енгнглу (на тане нормировання) на выходе уснлителя 4. Онисаннарегулировка вГ)1ходиого сн1нала генератор а шума ос днествляется но нрнннннх нораз|)ядного лрявмовенднвання.

Такнм образолг, но окончании уравновешивания мощность 1пума, ностунаюнхая с генератора Н1ума на вход иснытуелгого ycipoiicTiui 2. равна мощности собствен-пых шумов ;1снытуемого устройства 2, нереечнтанных на eix) ход, а состояние устройства унравлення однозначно онре.деляет коэ(1к1)ннне1гг исньпус.мого xCTpofiCTisa 2, что нозволяет вывод1 ть результат нзмсрення на HlnjipOBoe отечетиое устройство 14, на ннфронечатаюшую матнину нл; на ПВМ.

Лвтоматнческнй нзмернтель коэффнниеита и:ума, содержании регулируемый генератор шума, нереключаемый ослабитель, селективный уснлнтель н 1нггегр1нру1ощую срапнсння. отличающийся тем, что. с не.тыо ,ii:4eння точностн, расн1ирення дниаАгического .т,ианазона, ускорения нроцесса нзмерення н иолучепия ннфрового отсчета, в нем между иереключаемым ослабнтелем н селект.ивным усилителем носледовательно включены хснлнтель с управляемым коэффнцие ггом уеилення н коммутатор, причем выход интегрирующей схемы сравнеиня соедннен с лиравляющнм входом уснлнтеля с унравляемым коэффицненто.м усиления через ключ н запо.м1П1а1ощ1н 1 , л выход з; НОл гН1аюн(его элеме1гга чере:; частотио-зависимую обратную связь с изменяющимися во времени параметрами подключен к вычитающему входу интегрирующей схемы сравнения, ее выход и вычитающий вход через 3-х Н031ЩИОННЫЙ релейный элемент, выход которогго соединен с управляющим входам устройства управления и через блок формирования с синхронизирующим входом устройства управления и устройство управления связано с регулируемым генератором щума, причем цифровое отсчетпое устройство связано с выходом устройства управления, а программный блок соединен с переключаемым ослабителем, коммутатором, интегрирующей схемой сравнения, частотно-зависимой обратной связью, ключом и устройством управления.