Устройство для измерения параметров аппроксимации характеристик нелинейных элементов
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 998982
Автор: Свирид
Текст
ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К,АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 998982 Сфез СоветекнкСфциаиметичеекинРеенубиик(22) Заявлено 21,09,81 (2 ) 3337809/18-21с присоединением заявки М (23)ПрнорнгетГкударетеееьа кемнтет . СССР де делам нзебретеннй н етермтнйОпубликовано 23.02;83. Бюллетень Юе 7 Дата опубликования описания 23,02.83(72) Автор изобретен н В. Л Минский радиотехнический институ 71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРО АППРОКСИМАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 1;5 1Изобретение относится к радиоизме рительной технике, предназначено для измерения степени аппроксимирующего. полинома характеристики управления полевых транзисторов, варикапови таких параметров этих приборов как напряжение отсечки, контактная разность потенциалов, значения физических параметров в исследуемой точке и т.д, с повышенной точностью и быстродействием и может быть использовано для измерения аналогичных параметров других нелинейных элементов, характеристики которых аппроксимируются степенным полиномом1 Известен способ измерения параметров аппроксимации характеристик управ ления полевых транзисторов, заключающийся в определении напряжения отсечки, а также тока стока и крутизны при заданном напряжении затвор-исток с последующим расчетом степени аппроксимирующего полинома по установленному соотношению 1 1 ,2Однако данный способ не обеспечивает требуемой точности и быстродей. ствия измерений из-зе необходимости определения по сушеству разнородных параметров аппроксимации с присущими каждому в отдельности методическими и техническими трудностями,. так как отсутствует единый обобщенный параметр, характеризующий все остальные.Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство,содержащее регистрирующий прибор, ге-, нератор импульсов, два синхронных де модулятора, сравнивающий и вр 1 читаюший блоки, два аттенюатора, а также пропорциональный модулятор и преобразователь физических параметров в напряжение, включающий генератор переменного напряжения, операционный усилитель, амплитудный детектор, перекл 1 очатель и блок напряжений смешения 2 .Однако известное устройство позволяет достаточно точно с высоким быстро - действием определить лишь напряжение998982 20известного устройства можно оценитьна основании (3) при условии, что па,4 аараметр Р и его производная а опдОределяется точно, а прраметр о прибя лиженно, - в соответствии с (17)5аР 1) о- Ф - РЖ -адР + 40 .+ ор)Принимая во внимание (16), получаем искомую погрешность в удобномдля практического использования виде Отсюда о а р; - а (ц Х . ч9 =М- - п)о -щРазность аргументов, 4-является промежуточной величиной (неудобной дл практического использования) и ее цель- сообразно представить через измеряемь параметры, Для этого воспользуемся исходным соотношением (1) и составим уравнениеРЖ пр (м 1я. , Мж решение которого позволяет определить искомую величинуМ-М 1 1)01- 7 п - 1), 18)Подставляя (17) и (18) в (16), получаем 20ЖКч = .(19)ОДля значений параметров= 0,25, 2 зп 1 = 0,5, М = 2, характерйых для таких нелинейных элементов как, например, полевые транзисторы, при измерениях на известном устройстве (Г 401. т= иотса 1 пт "31,5%, При исследовании на этом же Зо устройстве, например варикапов с ж = - 0,5, целесообразно принять= - 1, тогда при в = 0,5 погрешность опре 0 деления контактной разности потенциалов составит д" =дФ - 200%.Аддитивную составляющую погрешности измерения параметра ж с помощью С учетом ранее принятых численныхзначений параметров, входящих в (20),для тех же нелинейных элементов соответственно имеем д зе -42% и дж =-соОтсюда следует, что. оценить относительно точно значение параметра ж с помощью известного устройства не представляется возможным,Среднеквадратические составляющие погрешности измерений параметров )о и Ж, характерные для предлагаемого устройства, определим на основании соотношений (13) и (14) путем почленного дифференцирования по каждому из пара. - метров, влияющих. на точность измерений, с последующим геометрическим суммированием получаемых частных составляю- щих- среднеквадратичпогрешности формиМ,М,д 1(М),РЩ дРнесовершенствомстабилизации. еские составляющие4рования параметров1, обусловленныеоответствующих систем 5Анализируя соотношение (12) нетрудно заметить, что между величинамиМи д 4(4)существует строгая корреляционная связь. Во- первых, они формируют,ся одной и той же системой стабилизацииприращений, во- вторых, их соотношениеопределяется, очевидно, параметрамиаппроксимации, и, следовательно, зависит от коэффициента ю . Действительно, решая совместно (12), (14) и (18),можно установить, чтод(",) г(2) В связи с тем устройстве испош статические сист меченные составл исключением перв великими и могут в отдельности пр 0,1%). В формир, что в предлагаемом зованы однотипные емы стабизизации, отяющие погрешности, за ой, оказываются равно- быть приняты каждаяимерно равными ( д" - +овании обобщенного па), участвуют.практичес тройства и составляющую ссмотреть более подробно(21) и (22), запишем выражение длясреднеквадратической составляющей погрешности формирования обобщенного параметра М(21),4, (22) состотей составляет: а)характеристик полевь Выигрыш рогового напр симируюшего с (15) для и чений.аддити квадратических щих погрешно исследовании транзисторов)и д- составляющие погрешности формирования разности аргументов 4-М, и коэффициентагп. Первая составляющая определяется несовершенством системы модуляции .физических параметров, авторая - нестабильностью коэффициента передачи второго аттенюатора 7.При равновеликихчастных средне квадратических состаииюших погрешности ( д = д ) формирования обобщенного параметра М, что на практике обыч" но имеет место, соотношение (25) мои но чредставить в виде23 ов едневляю ф х)Представленная на фиг. 4 б графичеокая интерпретация соотношения (27) вфункции параметра е ддя различныхзначений степени аппроксимирующегополинома ж показывает цепесообразность выбора значения коэффициентав пределах 0,1 . 0,2, в отличие отизвестного устройства, где рекомендовано значение щ = 0,5,В соответствии с графиком (фиг. 4 б)при гп = 0,15, Ж = 2, что характерноддя полевых транзисторов,.весовой коэффициент М = 1,45, и если принять о:++0,1%, то, согласно (26) или (25)еРМ "- + 0,145%. Аналогично для варикапов: Ж = -0,5;: М = 2,5 и дМв= 10,25%.Подставляя данные численные значения да дМ в (21) и (22) и принимая, = 0,25 (для полевых транзйоторов) и= - 1 (для варикапов), а)отакже полагОая другие частные Состав-ляющие, входящие в (21) и (22),равными + 0,1%, соответственно поми. Однако известное устройство за этовремя способно измерить лишь один основной параметр - пороговое напряжение (напряжение отсечки), а предлагаемое устройство - как минимум, двапороговое напряжение и степень аппроксимирующего подинома. Поэтому можносчитать, что выигрыш по быстродейсъвию измерений составляет не менее двухраз.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает существенно повысить точность измерен ний параметров. аппроксимации характеристик нелинейных элементов, а также ; ускорить процесс измерений. Это устройство, как наиболее эффективное, целесообразно для использования в подсистефф мах технической диагностики нелинейныхэлементов автоматизированных систем контроля параметров различной радиоэлектронной аппаратуры. 21, Подставляя (23) и (12), получаем1 Въ. --- , г:4 М 1-ЕЙ=чд, (26)где весовой коэффициент Количественную оценку выигрыша в быстродействии измерений можно произвести лишь ориентировочно на основании сравнения времен уравновешивания известного устройства и предлагаемого,рые оказываются примерно равнысокой эффективностью и позволяетдом суммируюше-вычитаюшего, блока,15управляющий вход которого подключен е-преобразователя напряжений соединен свходами третьего и четвертого синхронд которых подключены к соответствующимвыходам генератора импульсов, а вы- а Устройство для измерения параметров аппроксимации характеристик нелинейных элементов, содержащее регистрирующий прибор, генератор импульсов, выходы которого соединены с управляющими .входами первого модулятора, первого и второго синхронных демодуляторов, выход. первого синхронного демодуля-.тора подключен через первый аттенюатор к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго синхронного демодулятора, а выход соединен свходом первого модулятора, преобразователь физически параметров в напряжение, первый вход которого соединен с входом первого и второго синхронных детекторов, а второй выход и вход соединены соответственно с первой и второй клеммами для подключения исследуемого прибора, ген ратор модулируюшего напряжения и второй аттенюатор, выход которого подкло.чен к первому входу первого вычитаюшего блокао т л и ч а ю щ е е с я . тем, что с целью повышения точностии быстродействия измерений, в него введены третий и четвертый аттенюаторы, второй модулятор, третий и четвертый синхронные демодуляторы, масштаб- ный и первый и Второй линейные преобразователи напряжений, блок деления блок умножения, первый и второй сум, мирующие блоки,суммирующе-вычитаю,ший блок, второй вычитаюший блок, второй и третий сравнивающие блоки и блок опорных напряжений, причем выход генератора модулируюшего напряжения через третий аттенюатор соединен с входом первого линейного преобразователя напряжений и с первым входом первого суммирующего блока, второй и третий входы которого подключены к выходам первого модулятора и второго сравнивающего блока, а выход - к пер- . . вому входу второго суммирующего блока, второй вход которого подключен к третьему выходу преобразователя физических параметров в напряжение, а выход - к третьей клемме для подключения исследуемого полупроводникового прибора, первый вход второго сравнивакьсинхронного. демодулятора, второй подключен к входу второго модулятора,первому вычитающему входу суммирующе-вычитаюшего блока и первому выходу блока опорных напряжений, второйвход третьего аттенюатора подключенк выходу третьего сравнивающего блока,один вход которого соединен с вторымвыходом блока опорных напряжений, авторой через второй линейный преобразователь напряжений соединен с выховторой суммирующий вход которого подключен к второму выходупреобразователя физических параметров в напряжение, а .третий - через четвертый атте .нюатор к выходу второго модулятора,щ к соответствующему выходу генератора импульсов, выход первого линейногоных демодуляторов, управляющие входы ходы - соответственно к входу первого аттенюатора и к вторым входам перво го вычитающего и перемножаюшего блозо ков,соответствующие входы блока делениясоединены с выходами первого сравнивающего и первого вычитающего блоков,а выход - с первым входом перемножаюшего блока и через масштабный преобразователь35 напряжений, с одним из входов регистрирующего.прибора, другие входы которого подключены раздельно к выходам второго сравнивающего и второго вычитак.щего блоков, первый вход которого под,ключен к выходу второго сравнивающегоблока, а второй - к выходу перемножаюшего блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Каскады радиоприемников на полевых транзисторах. Под ред. Н. Г. Петрова,М., Энергия", 1974, с, 192, (Б-капо радиоэлектронике, вып. 50)с, 13-17.2. Авторское свидетельство СССР543894, кл, Ь 10 й 31/26,опублик. 18.05.77, (прототип),998982 е О иг ерЯОЗ ОЧ ОХ оъ ИПИПодписи аз 1150/6ж 7 лиал ППП "Патентг. У , ул.етная,дуемого полупроводникового прибора, первый вход второго сравнивающего блока соединен с выходом второго синхронного демодулятора, второй подключен к входу второго модулятора, первому вы-. читающему входу суммирующе-вычитаю- щего блока и первому выходу блока опорных напряжений, второй вход третье го аттенюатора подключен к выходу третьего сравнивающего блока, один вход которого соединен с вторым выходомблока опорных напряжений, а второй через второй линейный преобразователь напряжений соединен с выходом суммируюшь-вычитаюшего блока, второй суммирующий вход которого подключен к второму выходу преобразователя физических параметров в напряжение, а третий - через четвертый аттенюатор к выходу второго модулятора, управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу генератора импульсов, выход первого линейного преобразователя напряжения соединен с входами третьего и четвертого синхронных демодуляторов, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам генератора импульсов, а выходы - соответственно к входу первого аттенюатора и вторым входам первого вычитающего и перемножаюшего блоков, соответствующие входы блока деления соединены с выходами первого сравнивающего и первого вычитающего блоков, а выход - с первым входом перемножаюшего блока и через масштабный преобразователь напряжений, с одним из входов регистрирующего прибора, другие входы которого подключены ра."ь. дельно; к выходам второго сравнивающего и второго вычитающего блоков, первый вход которого подключен к выходу второго сравнивающего блока, а второй -. к выходу перемножаюшего блока.Сущность изобретения состоит в следующем.Проходные характеристики в функции управляющего воздействия ряда нелинейных элементов в общем виде могут быть . аппроксимированы степенным полиномомР 4) Р + 1)ЖОр- функция, под обозначением Ркоторой понимают всевозможнеые физические параметры(ток, проводимость, емкость,индуктивность и. теде)а под 3 . 9 М 9отсечки полевых транзисторов, характеристики крутизны и проводимости каналакоторых имеют степень аппроксимирующего попинома равную единице, и необладает таковыми свойствами при измерениях аналогичных и других параметров аппроксимации характеристик нелинейных элементов с произвольной степеньюнелинейности,целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений,Указанная цель достигается тем,. чтов устройство для измерения параметроваппроксимации характеристик нелинейных 15элементов, содержащее регистрирующий -прибор, генератор импульсов, выходыкоторого соединены с управляющими входами первого модулятора, первого ивторого синхронных демодуляторов, вы- щход первого синхронного демодулятораподключен через первый аттенюатор кпервому входу блока сравнения, второйвход которого соединен с выходом втсрого синхронного демодулятора, а выходсоединен с входом первого модулятора,преобразователь физических параметровв напряжение, первый выход которогосоединен с входом первого и второгосинхронных детекторов, а второй выходи вход соединены соответственно с первой и второй клеммами для подключенияисследуемого прибора, генератор модулирующего напряжения и второй аттенюатор, выход которого подключен к первому входу первого вычитаклцего блока,35введены третий и четвертый аттенюаторы, второй модулятор, третий и четвертый синхронные демодуляторы, масштабный и первый и второй линейные преоб 40разователи напряжений, блок деления,блок умножения, первый и второй суммирующие блоки, суммирующе-вычитающий блок, второй вычитающий блок, второй и третий сравнивающие блоки и блокопорных напряжений, причем выход гене 45ратора модулирующегб напряжения черезтретий аттенюатор .соединен с входомпервого линейного преобразователя напряжений и с первым входом первогосуммирующего блока, второй и третийвходы которого подключены к выходампервого модулятора и второго сравнивающего блока, а выход - к первому входувторого суммирующего блока, второйвход которого подключен к третьемувыходу преобразователя физических параметров в напряжение, авыход - ктретьей клемме для подключения иссле7 М 89 для искомых величин (10) и (11) окончательно получаем,аРЩР(,)1)о=-Р) ) ( Предлагаемое устройство в автоматическом режиме производит измерение физических параметров Р. н приращений напряжений Д, пропорциональных произ 1 О водным, при двух значениях напряженийи М,при которых автоматически вы.1полняются условия (8) и (9), вычисляет значение обобщенного параметра . ( 12) и в соответствии с (13) и (14) опреде-, ляет искомые параметры аппроксимации соответствующих характеристик нелинейных элементов, обеспечивая выигрыш в точности и быстродействии измерений.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для измерения параметров аппроксимации характеристик нелинейных элементов; на фиг. 2 - упрощенная структурная схема преобра: зователя физических параметров, в напряжениесоединенного с исследуемым нелине ым элементом и вторым суммирующим блоком; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие принцип работы устройства; на фиг. 4 - диаграммы, поясняющие фО выигрыш в точности измерений параметров аппроксимации характеристик нелинейных элементов.Устройство (фиг. 1) включает ряд функциональных систем. Исследуемый 35 элемент 1, преобразователь 2 физических параметров в напряжение, первый и второй синхронные демодуляторы 3 и 4 и первый 1 тропорциональный модулятор 5, управляемые генератором 640 импульсов, а также второй .аттенюатор 7 с коэффициентом передачи равным (9), первый сравниваюший блок 8 и первый и второй суммирующие блоки9 и 10 образуют систему модуляции 45 физических параметров, позволяшую при измерениях автоматически выполнить условие (9), при котором устанавливается заданное соотношение параметров в соответствующих точках исследуемых 50 характеристик, например в = 0,15 и, следовательно, непосредственно определить разность напряжений-4 , вхо"ящую в (10) - (12).Блок 11 опорных напряжений и второй фф сравнивающий блок 12, входящие совместно с первым и вторым суммирующими блоками 9 и 10, преобразовате 82 8лем 2 физических параметров в напря 4жение и вторым синхронным демодулятором 4 в состав системы нормированияфизических параме ров, позволяет застабилизировать независимо от действияразличных факторов значение параметрав одной из отсчетныхточек Р исследуемых характеристик нелинейного элемента 1 и, следовательно, однозначноопределить ее координаты, информацияо которых входит в (13) и (14). Отсчетную точку Р(4)на исследуемых характеристиках выбирают таким образом, чтобы ее ордината соответствовала, например, пределам измерений каждого изпараметров преобразователя 2, что достижимо .при первичной регулировке опорного напряжения блока 11 и коэффициента передачи преобразователя 2 физическихпараметров.в напряжение,Второй пропорциональный модулятор13, управляемый генератором 6 импульсов, четвертый аттенюатор 14 с коэффициентом передачи равным (1"т) (9),суммирующе-вычитающий блок 15, второйлинейный преобразователь 16 напряжений, третий сравнивающий блок 17, третий аттенюатор 18, управляемый напряжением, и генератор 19 модулирующего.напряжения совместно с первым и вторымсуммирующими блоками 9 и 10, преобразователем 2 физических параметров внапряжение и блоком 11 опорных напряжений образуют систему стабилизацииприращений Р физических параметровнезависимо от положения отсчетных точек Ри Р( 0 ) на исследуемых характеристиках нелинейного элемента 1,которая в процессе измерений производит необходимую обработку сигналов исовместно с указанными выше системами обеспечивает автоматическое выполнение условия (8).Первый линейный преобразователь 20напряжений, третий и четвертый синхронные демодуляторы 21 и 22, первый аттенюатор 23 с коэффициентомпередачи равным п (9), первый вычитающий блок 24 и делящий блок 25 .представляют собой канал обработки информации о приращениях напряженийД 1)(М)и й 1(М), пропорциональных производным в точках Р(д)и Р(1) исследуемых характеристик, и формирования всоответствии с (12) обобщенного параметра М.Масштабный преобразователь 26 напряжений и перемножающий блок 27 свторым вычитающим блоком 28 обра9зуют каналы измерения параметров Ж и, которые осуществляют дальнейшиепреобразования получаемой информации и вычисдение,в соответствии с уравне,ниями (13) и (14) искомых параметровс последующей передачей ддя индикации на регистрирующий прибор 29. Ддя автоматической коррекции показаний регистрирующего прибора 29, связанных с изменением пределов измерения физических параметров (дедитедь Р(И) в формуде 113) управляющие органы преразоватедя 2 физических параметров в напряжение и масштабного преобраэоватедя 26, осуществляющие изменение их коэффициентов передачи, сопряжены между собой.Преобраэоватедь 2 физических параметров в напряжение (фиг. 2) включает операционный усидитепь 30, имеющий в .цепи отрицательной обратной связи резистор 31, с помощью которого можно изменять коэффициент передачи, и иссдедуемый нелинейный эдемент 1, а также амплитудный детектор 32, соединенный с выходом усидитепя 30, генератор 33 переменного напряжения, блок 34 нап ряжений смещения и два перекдючатедя35 и 36. С помощью перекпючатедя 35 ,нв два положения можно изменять попярность напряжений смещения блока 34 в сдучае иссдедования трехпопюсных нелинейных элементов, например полевых транзисторов с различным типом проводимости канала. Переключатель 36 на четыре положения с тремя направдяющими, каждая по порядку представляющая собой соответственно, первый, второй и третий выходы 37 -39 преобраэоватедя 2, позвопяет переводить преобразователь в необходимый режим преобразования физических параметров в напряжение, например емкости С варикапов и активной проводимостикрутизныВ и тока 1 полевых транзисторов.Ддя создания нормального режимаработы вход преобразоватедя. 2, которым явпяется вход операционного усидитедя 30 и первый выход 37 этого же преобразоватедя соединены раэдедьно с первой и второй клеммами 40 и 41 дпя подключения исследуемых эдементов 1, Третий выход преобразователя 2 подключен к второму входу 42 второго суммирующего блока 10 (фиг. 2), выход которого соединен с третьей клеммой 43 дпя подкдючения исследуемых эдементов 1 Ддя исследования двухподюсных нелинейных элементов, например варикапов, эти эпе 998982 10менты подкдючвют к первой и третьейклеммам 40 и 43, при этом втораяклемма 41 остается свободной.Второй суммирующий блок (фиг. 2)выполнен в виде широкоподюсного пассивного сумматора, на активном резисторе44 сравнительно небольшого номиналакоторого происходит суммирование относительно низкочастотных, .вкдючая .пос 16 тоянную составдяющую, сигнвдов, пос. тупающих на первый вход 45 с выходаоб-первого суммирующего бпока 9 (фиг. 1)и относительно высокочастотных сигнвдов,поступающих на.второй вход 42 с третьед го выхода 39 преобрвзоватедя 2 (фиг, 2).Величины реактивных эдементов второгосуммирующего бдока 10 (фиг. 2) выбранытакими, что исключается взаимное вдия-ние источников сигнадов, действующихщ в этом блоке.Динамика процессов, протекающих вустройстве, состоит в следующем,При подключении к соответствующимклеммам 40 - 43 (фиг. 2) устройства2 исследуемого нединейного эдемента 1,например подевого транзистора, и переводе с помощью церекдючатепей 35 и36 в необходимый режим работы преобразователя 2 физических параметров вЗй напряжение, например в режим преобразования крутизны 5 (фяг. 2), рабочая точка нелинейного элемента оказывается смещенной в область максимальныхзначений параметров иссдедуемой хврак 3теристики Р =КИ) (фиг. 3) под вдиянием большого разностного сигнада, возникающего во втором сравнивающем бпоке 12 (фиг, 1) за счет действия опор-.ного напряжения блока 11 и отсутствия40в данный момент времени напряжениясинхронного демодулятора 4. Кроме.этого, под влиянием большого раэностногосигнала, образующегося за счет анадогичных действий в третьем сравниваю 4щем.бпоке 17, коэффициент передачитретьего аттенкатора 18 становитсямаксимальным и модупирующее напряже, ние генератора 19 без заметного осдабпения передаетсь овместно с напряжеанем второго сравнивающего бдокв 12ф, через первый и второй суммирующиеблоки 9 и 10 на управляющий электродисследуемого нелинейного эдемента 1,что способствует образованию на втором выходе 38 (фиг. 2) пуеобуазоватепяфф 2 напряжений (фиг. 3) в виде суммыпостоянного, пропорционального ведичинепараметра Р (О(Р) = Р И), и перемен, ного, пропорционального приращению пара119 МОметра бР (аО (Р) ь ЬР Й) независимоот местонахождения рабочей точки на ис-спедуемой характеристике.Образующийся на втором выходе преоб.разователя 2 сигнал поступает для обработки на один иэ суммирующих входов суммирующе-вычитакнцего блока 15 и информационные входы синхронных демодуляторов 3 и 4, причем второй синхронныйдемодулятор 4 в данный момент времени 16оказывается открытым для приема информации под действием первого. импульса (фиг. 3 г), вырабатываемого генератором 6, Получаемое не выходе синхронного демодулятора 4 напряжение, не 1 Зсодержащее,модулирующего сигнала генератора 19, преодолевая во втором; сравнивающем блоке 12 опорное напряжение блока 11, переводит рабочуюточку нелинейного элемента 1 на участок рйхарактеристики, определяемый начальнымиусловиями с последующей стабилизациейв установившемся режиме величины параметра Р Ь 1) (фиг, За) с заданнойточностью, независимо от влияния раз- дличных факторов, за счет изменениянапряжения смешения , создаваемого на выходе сравнивающего блока 12,которое поступает на один иэ входоввторого вычитающего блока 28, а такжена регистрирующий прибор 29,Одновременно с этим полное выходное напряжение преобразователя 2 в суммирующе-вычитающем блоке 15 вычитается с опорным напряжением блока 11, образуя на выходе блока 15 только переменную составляющую .напряжения ЬО (Р) (фиг. За), пропорциональную приращению ЬР ( ) (фиг, Зв). Получае 46 мое переменное напряжение, преобразуясь во втором линейном нреобраэователе 16 в постоянное (фиг, 3 ж), нреодолевает в третьем сравнивающем блоке 17 опорков напряжение блока 11 и изменяет коэффициент передачи . третьего аттенюато 45 ра 18 таким образом, чтобы в установившемся режиме сохранить постоянной с заданной степенью точности и независимо от влияния различного рода факторов, в том числе и напряжения смешения нелинейного элемента, величину приращения ЬО (Р)МРИ) (фиг. 3 в), действующего на выходе преобразователя, что возможно за счет изменения приращения напря-. жения ЬО (1 Е Д 4 Й) (фиг, 3 б), создаваемого генератором 19 модулирующего напряжения на выходе третьего аттенюатора 18. При таких условиях выход 62 12ное напряжение третьего аттенюатора 18 (фиг. Зз), несущее информацию с производной физических параметров в точке Рисслед;"емой характеристики нелийейного элемента 1, поступает в первый линейный преобразователь 20, где превращается в постоянное напряжение (фиг. Зи), пропорциональное приращению аргумента дч) ) и накапливается в четвертом синхронном демодуляторе 22, который в рассматриваемый момент времени оказывается открытым для приема информации так же, как и синхронный демодулятор 4, под влиянием первого импульса (фиг. Зг) генератора 6. Образуемое на выходе синхронного демодулятора 22 напряжение воздействует на соответствующие входы первого вычитающего и перемножающего блоков 24 и 27.По окончании управляющего импульса генератора 6, длительность которого зависит от времени установления переходных процессов в рассматриваемых системах авторегулировок, второй и четвертой, синхронные демодуляторы 4 и 22 переходят в режим хранения накопленной информации соответственно о величинах параметра Р(М) и приращения аргумента д 4(М), а первый и третий синхронные демодуляторы 3 и 21, воспринимая с второго выхода генератора 6 управляющий импульс (фиг. Зд) - в режим приема информации. Одновременно с этим импульс с второго выхода генератора 6 открывает для передачи информации первый и второй пропорциональные. модуляторы 5 и 13, а также разрешает регистрирующему прибору 29 измерение и индикацию одного из параметров аппроксимации 4 - напряжения смешения, действующего на выходе второго сравнивающего блока 12, которое к данному моменту времени оказывается установившемся и соответствует величине исследуемого физического параметра Р (О )связи генератора 6, синхронизируюшие работу регистрируюего прибора 29, (не показаны).При этом напряжение, хранимое во втором синхронном демодуляторе 4, сравнивается с приобретаемым напряжением первого синхронного демодулятора 3 в первом сравнивающем блоке 8, на выходе которого, из-за явного преобладания в данный момент времени выходного напряжения демодулятора 3, образуется резкий перепад напряжения, который через открытый первый пропор13998 М 2 14 циональный модулятор 5, первый и вто- системы стабилизации приращений - посрой суммирующие блоки 9 и 10 беспре- тоянство приращений параметров (8) непятственно.передается на управляющий зависимо от местонахождения рабочейэлектрод нелинейного элемента 1 и сме- . точки на исследуемой характеристик щает рабочую. точку в область меньших .(фиг. За) за счет авторегулировки мо, эначений. физических параметров Р Я ), дулирующего воздействия,йО(,М)ьй 1) Ч 1) вызывая тем самым модуляцию параметр- . (фиг. Зб, з), образуемого на выходе ров исследуемого нелинейного элементатретьего аттенюатора 18 и несущего и одновременно изменение производнойинформацию о производных, входящих в в соответствии с новым значением нап- е выражения (6) и (7). ряжения смещения.Получаемое на втором выходе преоб Одновременно с протеканием переходразователя 2 напряжение с меньшим ных процессов и установлением стациоуровнем О( Р ) = Рпосле слежения нарного режима работы рассмотренных с частью опорного напряжения, поступаю- ц систем.стабилизации производится даль,- щего от блока 11 через открытый вторй"нейшее непрерывное преобразование их. пропорциональный:модулятор 13 и четвер- выходных сигналов в канаде обрвботкй тый аттенюатор 14, имеющий. коэффи- . информации о приращениях напряжений циент передачи равный (1-ть ), полностью йЧ(,4) и Д 4 М )и формированияобобщен- компенсируется в суммируюше-вычитаю й ного параметра М, а также в каналах шем блоке 15 с полным опорным напри- измерения искомых цараметров Ж и жением блока 11, создавая на выходе . Выходное напряжение (фиг. Зз) третье- блока 15 только переменную составляю- го аттенюатора 18 снова выпрямляется шую ЬО(Р)БйРф)(фиг. 2 в) мецьшейв первом линейном преобразователе 20 амплитуды, однако система стабилиза си в виде постоянного напряжения (фиг. Зи)ции приращений физических параметров пропорционального приращению аргумента дР , стремясь. воспрепятствовать из- йМ (М. ), накапливается в третьем сижменению этой амплитуды (фиг. 2 е) нос-рокком демодуляторе 21. Данная инфор ле ее выпрямления (фиг, 2 ж) во втором мвция о приращении аргумента участвулинейном преобразоватеде 16 и сравне Зй ет в соответствии с (12) в формирования в блоке 17.вызывает скачкообраз- . нии обобщенного параметра М., т,е. ное изменение коэффициента передачи - ослабляется в необходимые числа. раз в третьего аттенюатора 18 и, сдедова- . первом аттенюаторе 23 (коэффициеит тельно, увеличение на его выходе моду- передачи аттенювтора равен е), вычи- лируюшего напряжения (фиг. Зз), соэ- твется в блоке 24 с хранимой инфордвваемого генератором 19. манией четвертого синхронного демоПо истечении предельного короткогодудятора 22, а получаемая разность интервада времени, неотмеченного на . напряжения управляет коэффициентом диаграммах,.(фйг. Зб, в, е, и), ды-, деление делящего бпока 25, на выходе ные системы стабилизации приходят в которого после взаимодействия с нацряравновесное состояние, непрерывно нод- жением (О-О,): (М. ) (фиг. Зб)40держивая постоянными с заданной сте- первого срввйиввюшего блока 8. обра. пенью точности значение .физического зуется напряжение, пропорциональное параметра Р(М. ) и соответствии с уров- :обобщенному параметру М. Далее.это нем затухания второго аттенюатора 7,напряжение, проходя масштабный преоба также величину приращении этого па- ,разоватедь 26, порождает в соответстраметра ВРЕМ.,). в точности равного при- вии с (13) напряжение, пропорциональращению й Р Й) в соответствии с уровнем. ное искомому. параметру ж а также. :опорного напряжения, имеющегося на . взаимодействуя .соответствии с (14) втором выходе блока 3.1. При этом в, в неремножающем блоке с.хранимым результате работы системы модуляции фй напряжением четвертого синхронного достигается необходимая глубина модущ- демодулятора 22 и во втором вычитаюции (9) физических параметров нединей- щем блоке 28 свыходным напряжением ного элемента(фиг. Зв), независимо от второго сравнивающего блока 12, напвлияния различного рода факторов, эа . ряжение, пропорциональное искомому счет стабилизации абсолютной разности И. параметру )о . Образуемые на выходах напряжений О(9)-О,ЙЩМ-МД (фиг, Зб), масшабного преобразователя 26 и втообразуемой на выходе первого сравниваю- рого вычитаюшего блока 28 напряжения щего бпока 8, а в результате работыпоступают на регистрирующий прибор 29.25 ЭО Э 5 40 45 56 55 18 99Таким образом, по установлению в системах модуляции и стабилизации приращений физических параметров переходных процессов, когда выходные напряжения первого сравнивающего блока 8 и третьего аттенюатора 18 станут в точности соответствовать разности напряжений 4- 1)и приращению д(М), генератор 6, заканчивая формирование управляющего импульса (фиг, 2 д) на своем втором выходе, переводит первый и,третий синхронные демодуляторы 3 и 21 в режим хранения накопленной информации соответственно о величине физического параметра Р ( 9,1) (фиг. Зв) и прираще нии аргумента д)(4) (фиг. Зб), а также прекращает передачу информации через первый и второй пропорциональные модуляторы 5 и 13 и разрешает регистрирующему прибору 29 изменение с по.следующей индикацией выходных напряжений масштабного преобразователя 26 и второго вычитающего блока 28, которые к данному моменту времени ока- . зываются точно соответствующими измеряемым параметрам аппроксимации Ж и )о исследуемой характеристики нелинейного элемента 1.Исчезновение напряжений на выходах первого и второго пропорциональных модуляторов 5 и 13 прекращает работу системы модуляции физических параметров и напряжение смешения возвращается к прежнему значению аргумента независимо от состояния режима работы нелинейного элемента 1 ипреобразователя 2. Это связано с тем, что система нормирования физических параметров сохраняет прежний режим работы, так как состояние второго синхронного демодулятора. 4 пока остается неизменным.При этом система стабилизации приращений физических параметров работает двояко в зависимости от состояния режима работы нелинейного элемента 1 и преобразователя 2, который, начиная сданного момента времени, может быть , произвольно изменен, включая смену нелинейного элемента и переключение предела измерения. Если нелинейный .элемент 1 исключен, и, следовательно, отсутствует каколибо напряжение на втором выходе преобразователя 2, то эта система возвращается в исходное состояние, при котором переменное напряжение на выходе третьего аттенюато.ра 18 становится максимально возможным. В противном случае система стабилизации приращений физических парамет 898216 ров ЬР описанным выше способом стре- ф мится сохранить неизменным приращениеЬР(4)МР 1)1)независимо от абсолютногозначения параметра Р, соответствующего значению аргумента 4 . Если нелинейный элемент 1 остается подключеннымк измерительным клеммам преобразователя 2 с сохранением исходного режимаработы обеих, то рабочая точка на иссле дуемой характеристике возвращается(фиг. За, в,) к прежним значениям параметра Р(1 и его приращению дРЯ)= =ЬР (4), и устройство подготавливается к новому циклу измерений, исходя уже не из нулевых (исходных) условий, а с новых, соответствующих нынешнему состоянию рассматриваемых систем стабилизации. Спустя некоторое предельно короткоевремя .ь" (фиг. Зг, д), достаточноетолько для установления показаний регистрирующего прибора 20 или изменения режима работы преобразователя 2,например выбора иного предела измерения параметров, включая смену исследуемого нелинейного элемента, снова срабатывает генератор 6, и управляющий импульс (фиг. Зг) с его первого выхода снова открывает для приема информации второй и четвертый синхронные демодуляторы 4 и 22, приводя тем самым дополнительно в действие систему нормирования физических параметров, начинающую работать с нового состояния (при отключении исследуемого элемента она возвращается в исходное состояние) и канал отработки информации о приращениях напряжений Ми й 1 (М ) и формирования обобщенного параметра М. В дальнейшем процессы в измерительном устройстве периодически повторяются описанным выше способом, производя по избранной программе измерение тех или иных параметров нелинейных элементов.Индикация измеряемых величин может производиться : параметров ж и 9 в за время действия каждого из управляющих импульсов (фиг. Зг), эа исключением первого, образующихся на первом выходе генератора 6, т.е. за время измерения параметров следующего нелинейного элемента; параметра , как было отмечено выше, - эа время действия управляющих импульсов (фиг, Зд), имеющихся на втором выходе генератор.:; 6: смена нелинейного элемента или его режима работы, включая изменение предела измере
СмотретьЗаявка
3337809, 21.09.1981
МИНСКИЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
СВИРИД ВЛАДИМИР ЛУКИЧ
МПК / Метки
МПК: G01R 31/26
Метки: аппроксимации, нелинейных, параметров, характеристик, элементов
Опубликовано: 23.02.1983
Код ссылки
<a href="https://patents.su/14-998982-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-parametrov-approksimacii-kharakteristik-nelinejjnykh-ehlementov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения параметров аппроксимации характеристик нелинейных элементов</a>
Предыдущий патент: Устройство для определения места повреждения изоляции магистральных трубопроводов
Следующий патент: Устройство для определения области работоспособности электронных блоков
Случайный патент: Сошник