Источник напряжения высокой частоты Советский патент 1981 года по МПК G05F1/44 

(54) ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в качестве образцовой меры напряжения при поверке высокочастотных вольтметров. Известен источник напряжения высокой частоты, который содержит генератор, делитель, широкополосный усилитель, усилитель постоянного тока, преобразователь переменного напряжения в постоянное, схему разности и источник опорного напряжения I. Наиболее близким по технической сущности является источник напряжения высокой частоты, который содержит последовательно включённые задающий генератор, регулирующий узел, фильтр нижних частот и аттенюатор, выход которого подключен к выходному выводу, преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого подключен к выходу фильтра нижних частот, а также усилитель разности, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения 2. Недостатком известных устройств является точность выходного напряжения высокой частоты. Целью изобретения является повышение точности выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в источник введены дополнительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, дополнительный аттенюатор, усилитель промежуточной частоты с детектором, смеситель, четыре переключателя на несколько положений, два дополнительных усилителя разности, два блока памяти и источник напряжения гетеродина, причем выход преобразователя переменного напряжения в постоянное подключен к общему контакту пербого переключателя, первый контакт которого соединен с первым блоком памяти и первым входом первого дополнительного усилителя разности, второй вход которого подключен ко второму контакту первого переключателя, а выход - к первому контакту второго переключателя, дополнительный преобразователь переменного напряжения в постоянное подключен между выходным выводом и вторым входом усилителя разности, выход которого подключен ко второму контакту второго переключателя, третий контакт которого соодинен с выходом второго дополнительного усинтеля разности, а общий контакт подклюен к управляющему входу регулирующего зла, источник напряжения гетеродина подлючен к первому и второму контактам треьего переключателя, общий контакт которого соединен с одним из входов смеситея, другой вход которого подключен к выходному выводу, а выход через дополниельный аттенюатор соединен со входом усилителя промежуточной частоты с детекором, выходом подключенного к общему контакту четвертого переключателя, первый контакт которого соединен со вторым блоком памяти и с первым входом второго дополнительного усилителя разности, второй вход которого подключен ко второму конакту четвертого переключателя.

На чертеже представлена блок-схема источника напряжения высокой частоты.

Источник напряжения содержит задающий генератор 1, щирокополосный усилитель 2 с регулируемым коэффициентом передачи, фильтр 3 нижних частот, аттенюатор 4, преобразователь 5 переменного напряжения в постоянное, источник 6 опорного напряжения, усилитель 7 разности, дополнительный преобразователь 8 переменного напряжения в постоянное, смеситель 9, дополнительный аттенюатор 10, усилитель 11 промежуточной частоты с детектором, четыре переключателя 12-15 на три положения, первый дополнительный усилитель 16 разности, второй дополнительный усилитель 17 разности, первый блок 18 памяти, второй блок 19 памяти и источник 20 напряжения гетеродина.

Источник работает в три такта.

Точное значение напряжения на выходе источника получается после третьего такта. В первом такте соединены общий и второй контакты переключателя 13, общий и первый контакты переключателей 14 и 15. Во втором такте соединены общий и первый контакты переключателя 12, общий и третий контакты переключателя -13, общий и второй контакты переключателей 14 и 15. В третьем такте соединены общий и второй контакты переключателя 12, общий и первый контакты переключателя 13.

В первом такте нормируется напряжение исходного уровня на заданной частоте и запоминается его значение во втором блоке 19 памяти. Напряжение с задающего генератора 1 через регулирующий узел 2, фильтр 3, в котором ослабляются высщие гармоники и аттенюатор 4, в котором установлено минимальное ослабление, поступает на преобразователь 8 переменного напряжения в постоянное. С выхода преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение поступает на второй вход усилителя 7 разности, на первый вход которого подается напряжение с источника 6 опорного напряжения. Усиленная разность этих напряжений через переключатель 13 «поступает на управляющий вход регулирующего

узла 2 и изменяет его коэффициент передачи таким образом, что на выходе источника устанавливается напряжение, соответствующее напряжению источника 6 опорного напряжения. Погрещность напряжения исходного уровня на высоких частотах в основном определяется погрещностью преобразователя 8 переменного напряжения в постоянное. Одновременно с выхода источника напряжение поступает на первый (сигнальный) вход смесителя 9, а на второй вход смесителя 9 через переключатель 15 поступает напряжение с источника 20 напряжения гетеродина. Напряжение с выхода смесителя 9 с частотой, равной разности частот задающего генератора 1 и ис, точника 20 напряжения гетеродина, поступает в аттенюатор 10, в котором установлено максимальное ослабление. С выхода аттенюатора 10 напряжение поступает в усилитель 11 промежуточной частоты с детектором. Детектированное напряжени е промежуточной частоты через переключатель 14 поступает в блок 19 памяти (например конденсатор), где и записывается.

Во втором такте нормируется требуемое значение первой гармоники выходного напряжения и запоминается напряжение на входе аттюнеатора 4. В аттюнеаторе 10 устанавливается требуемое уменьщенйе ослабления, а в аттюнеаторе 4 такое же увеличение ослабления. Напряжение с выхода усилителя 11 промежуточной частоты с детектором через переключатель 14 поступает на второй вход усилителя 17 разности, а на первый вход этого усилителя разности поступает запомненное в первом такте напряжение во втором блоке 19 памяти. Разность этих напряжений усиливается усилителем

5 17, через переключатель 13 поступает на второй вход регулирующего узла 2 и изменяет его коэффициент передачи таким образом, что на выходе 21 источника устанавливается напряжение меньще исходного значения установленного в первом такте на значение выведенного ослабления в аттенюаторе 10. Одновременно на втором такте напряжение, поступающее на вход аттенюатора 4, поступает и ла преобразователь 5, а с выхода реобразователя 5

5 через переключатель 12 - в первый блок 18 памяти и записывается.

Погрещность выходного напряжения после второго такта в основном определяется погрещностью исходного уровня, установленного в первом такте, погрещностью ат тенюатора 10 и наличием на выходе 21 источника напряжения с частотой гетеродина, обусловленного проводимостью между первым и вторым входом смесителя 9 При малых значениях выходного напряжения,

J напряжение с частотой гетеродина может во много раз превыщать требуемое значение. В третьем такте исключается погрещность выходного напряжения, вызванная Наличием на выходе напряжения с частотой гетеродина. Источник 20 напряжения гетеродина отключается от смесителя 9, второй вход регулирующего узла 2 подключается к выходу усилителя 16 разности и с выхода преобразователя 5 напряжение поступает на второй вход усилителя 16 разности, на первый вход которого поступает напряжение блока 18 памяти, записанное в нем во втором такте. Таким образом поддерживается равенство напряжений на входе аттенюатора 4 во втором и третьем такте. Погрешность относительного изменения уровня рассмотренного источника не зависит от параметров высокочастотного аттенюатора 4, а в основном определяется погрешностью аттенюатора 10. Так как аттенюатор 10работает на низкой промежуточной частоте, то ол может быть выполнен значительно точнее аттенюатора 4 (например, индуктивным делителем). К аттенюатору 4 предъявляется лишь требование постоянства ослабления после второго такта, что не вызывает технических трудностей. Погрешность аттенюатора 4 не должна превышать диапазона регулировки коэффициента передачи в регулируюш,ем узле 2. Наименьшее напряжение, воспроизводимое источником, ограничивается шумами усилителя 11промежуточной частоты с детектором. Если полосу пропускания усилителя 11 выбрать достаточно узкой, выходное напряжение может составлять 10-20 мВ. Отличительной особенностью рассматриваемого источника является простота его метрологического обеспечения. В силу линейности смесителя 9 для определения погрешности во всем частотном диапазоне достаточно суммировать, погрешность исходного уровня источника на заданной частоте с погрешностью требуемого уровня на низкой частоте. Достигнутая точность измерения напряжения низких частот в широком диапазоне уровней значительно превышает точность измерения напряжения тех же уровней на высоких частотах. Таким образом, использование источника позволяет уменьшить погрешность выходных напряжений низких уровней, расширить диапазон выходных напряжений в сторону уменьшения, исключить погрешность от подключения внешней нагрузки, упростить метрологическое обеспечение, а также существенно снизить требование к высокочастотному аттенюатору. Формула изобретения Источник напряжения высокой частоты, содержащий последовательно включенные задающий генератор, регулирующий узел, фильтр нижних частот и аттенюатор, выход которого подключен к выходному выводу, преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого подключен к выходу фильтра нижних частот, а также усилитель разности, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, отличающийся тем, что,-с целью повыщения точности выходного напряжения, в него введены дополнительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, дополнительный-аттенюатор, усилитель промежуточной частоты с детектором, смеситель, четыре переключателя на несколько положений, два блока памяти и источник напряжения гетеродина и два дополнительных усилителя разности, причем выход преобразователя переменного напряжения в постоянное подключен к общему контакту первого переключателя, первый контакт которого соединен первым блокам памяти и первым входои первого дополнительного усилителя разности, второй вход которого подключен ко второму контакту первого переключателя, а выход - к первому контакту первого переключателя, дополнительный преобразователь переменного напряжения в постоянное подключен между выходным выводом и вторым входом усилителя разности, выход которого подключен ко второму контакту второго переключателя, третий контакт которого соединен с выходом второго дополнительного усилителя разности, а общий контакт подключен к управляющему входу регулирующего узла, источник напряжения гетеродина подключен к первому и второму контактам третьего переключателя, общий контакт которого соединен с одним из входов смесителя, другой выход которого подключен к выходному выводу, а выход через дополнительный аттенюатор соединен со входом усилителя промежуточной частоты с детектором, выходом подключенного к общему контакту четвертого переключателя, первый контакт которого соединен со вторым блоком памяти и с первым входом второго дополнительного усилителя разности, второй вход которого подключен ко второму контакту четвертого переключателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Белодарский Е. Т. и др. Источник калибровочного напряжения в диапазоне частот 0,01-25 МГц. - «Вопросы радиотехники, М., 1974, вып. 3, с. 89. 2. «Rohde und Schuarz. Elektronische Mepgerate, Leistung - Mepsender -SMLU. 1974/75, c. 40.