Устройство для измерения коэффициента нелинейных искажений Советский патент 1975 года по МПК G01R31/28 G01R23/20 

1

Устройство относится к контрольно-измерительной аппаратуре для измерения электрических величин и может использоваться в производстве линейных интегральных схем.

Известно устройство для измерения коэффициента нелинейных искажений, содержащее генератор синусоидального напряжения, последовательно соединенные испытуемую схему и режекторный фильтр и квадратичный детектор, а таклсе регистрирующий прибор.

С целью автоматизации процесса измерения в предлагаемое устройство введены каскад с управляемым коэффициентом передачи, схема сравнения и второй квадратичный детектор, причем каскад с управляемым коэффициентом передачи включен между выходом режекторного фильтра и входом первого квадратичного детектора, вход второго квадратичного детектора подключен к выходу испытуемой схемы, выходы обоих детекторов соединены с входами схемы сравнения, а ее выход подключен к управляющему входу каскада с управляемым коэффициентом передачи и к входу регистрирующего прибора.

С целью повыщения точности и достоверности измерений в устройство введена схема автоматической установки заданного уровня сигнала на выходе испытуемой схемы, включающая в себя второй каскад с управляемым коэффициентом передачи, вторую схему сравнения и источник опорного напряжения, причем второй каскад с управляемым коэффициентом передачи включен между генератором синусоидального напряжения и испытуемой

схемой, входы второй схемы сравнения подключены соответственно к выходу второго квадратичного детектора и к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом второго каскада с управляемым коэффициентом передачи.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, испытуемую ЛИС 2,

каскад 3 с управляемым коэффициентом передачи, схему сравнения 4, квадратичный детектор 5, источник 6 опорного напряжения, режекторный фильтр 7, каскад 8 с управляемым коэффициентом передачи, схему сравнекия 9, квадратичный детектор 10, регистрирующий прибор 11.

К выходу испытуемой ЛИС 2 подключен режекторный фильтр 7, а к его выходу подключен каскад 8 с управляемым коэффициентом передачи, к управляющему входу которого подсоединен выход схемы сравнения 9, один из входов последней через квадратичный детектор 5 подключен к выходу испытуемой ЛИС 2, второй вход схемы сравнения 9 подсоединен к выходу каскада 8 с управляемым

коэффициентом передачи через квадратичный детектор 10, а регистрирующий прибор И иодключен к выходу схемы сравнеиия 9. ,

Устройство работает следующим образом.

Ввиду того, что коэффициеит нелинейных искажений для разных напряжений на выходе испытуемой ЛИС различен, устройство обеспечивает возможность установления заданной величины выходного сигнала ЛИС и автоматическое поддержание его постоянства.

Осуществляется это следуюа им образом.

Сигнал синусоидальной формы поступает с выхода генератора 1 на вход испытуемой ЛИС 2 через каскад 3 с управляемым коэффициентом передачи.

Выходной сигнал ЛИС поступает в квадратичный детектор 5, где преобразуется в постоянную величину и поступает в схему сравнения 4. Здесь осуществляется сравнение с заранее установленным опорным напряжением, и разностный сигнал на выходе схемы сравнения 4 управляет коэффициентом передачи каскада 3. В результа- е этого в цепи, образованной блоками 3-2-5-4-3, устанавливается динамическое равновесие, при котором вы| Д1|1|ё-- апряже 11ге испытуемой ЛИС становится равным заданно величине и автоматически поддерживается неизменным.

Измерение коэффициента нелинейных искажений осуществляется следующим образом.

с

Выходной сигнал испытуемой ЛИС ЕС/г

i l

(где /; - напряжение t-й гармоники) поступает на режекторный фильтр 7 и на квадратичный детектор 5. Режекторный фильтр 7 пропускает все гармоники, кроме гармоники основной частоты, и сигнал на его выходе мосх;

жет быть описан выражением 1(У,- при условии, что для всех пропускаемых гармоник обеспечивается единичный коэффициент передачи.

Квадратичный детектор 5 преобразует входной сигнал в постоянное напряжение, пропорциональное квадрату входного, т. е. на его вы00

ходе имеется напряжение Ef/j.

1 1

На выходе каскада 8 сигнал описывается

оо

выражением H/Csi i (где K&i - коэффициент

/ - 2

передачи каскада 8 для J-й гармоники), а на выходе квадратичного детектора 10 имеется постоянное напряжение, пропорциональное

оо

квадрату входного. - (KsiUi).

Таким образом, на входы схемы сравнения

еесо

9 поступают сигналы: Г. f/ и Е() Раз1 11 1,

ностный сигнал на выходе схемы сравнения 9 управляет коэффициентом передачи каскада

8, в результате чего в цепи, образованной блоками 8-10-9-8, устанавливается динамическое равновесие.

Условием динамического равновесия являются

V.(/r,//,). 1 1Ь-2

Если учесть, что коэффициент передачи каскада 8 для всех гармоник одинаков при неизмениой, установиБщейся величине управляющего сигнала на выходе схемы сравнения 9, то условие динамического равновесия примет вид

.f/b

(

откуда

то же время искомый коэффициент нелинейных искажений равен

/Гни

Из выражений для /Се и Кш следует, что /г А ни - -тг-

При обеспечении обратной зависимости между коэффициентом передачи каскада 8 и управляющим сигналом на выходе схемы сравнения 9

К. -, п

и ее

где А - постояниая величина,

коэффициент нелинейных искажений пропорционален выходному сигналу схемы сравнения 9:

1

- и,,. KS

При соответствующей калибровке регистрирующего прибора 11 его показание равно коэффициенту нелинейных искажений измеряемой ЛИС.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения коэффициента нелинейных искажений, содержащее генератор синусоидального напряжения, последовательно соединенные испытуемую схему и ре-жекторный фильтр и квадратичный детектор, а также регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса измерения, в него введены каскад

с управляемым коэффициентом передачи, схема сравнения и второй квадратичный детектор, при этом каскад с управляемым коэффициентом передачи включен между выходом режекторного фильтра и входом первого квадратичного детектора, вход второго квадратичного детектора подключен к выходу испытуемой схемы, выходы обоих детекторов соединены с входами схемы сравнения, а ее выход подключен к управляющему входу каскада с управляемым коэффициентом передачи и к входу регистрирующего прибора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений, в него введена схема

автоматической установки заданного уровня сигнала на выходе испытуемой схемы, включающая в себя второй каскад с управляемым коэффициентом передачи, вторую схему сравнения и источник опорного напряжения, причем второй каскад с управляемым коэффициентом передачи включен между генератором синусоидального напряжения и испытуемой схемой, входы второй схемы сравнения подключены соответствеино к выходу второго квадратичного детектора и к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом второго каскада с управляемым коэффициентом передачи.