Устройство для измерения параметров рассеяния четырехполюсника

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 1741195(22) Заявлено 14.06.78 (21) 2627557/18-21с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Рм К 2 6 01 В 27/28 Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения П.А,Ионкин, В,М,Жеребцов, В.Г,Миронов и И.А.Мирошник Московский ордена Ленина энергетический институти Воронежский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАССЕЯНИЯ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА Изобретение относится к измерительной технике, Устройство можетиспользоваться для измерения линейных параметров интегральных схем.и транзисторов в широком диапазонечастот,Известно устройство для измеренияпараметрсв рассеяния четырехполюсника, содержащее источник ЭДС, контактный узел для подключения исследуемого четырехполюсника, два направленных ответвителя для разделения падающих и отраженных волн напряжения,один из которых соединяет источникЭДС с входом исследуемого четырехполюсника, а другой соединяет выходисследуемого четырехполюсника с .нагрузкой, векторный вольтметр дляизмерения комплексных напряженийпадающих и отраженных волн, выделяемых направленными ответвителями (1),Это устройство предназначено дляизмерений на СВЧ и имеет невысокуюпроизводительность, его невозможноприменять для измерения параметроврассеяния четырехполюсников в радиочастотном диапазоне. Известно устройство для измерения параметров рассеяния четырехполюсника, содержащее источник ЭДС, контактный узел для подключения исследуемого четырехполюсника, два образцовых делителя напряжения, векторныйвольтметр, коммутатор, состоящий изуправляемых ключей и программногоблока 2). Однако данное устройство ие обеспечивает достаточной точности измерения, поскольку при измерении комплексных напряжений входное сопротивление Е,в векторного вольтметра шунтирует входное (выходное) сопротивление Е; 1-ой пары полюсов четырехполюсника, 3. = 1,2, При этом амплитудная погрешность (Ъ), вносимая приизмерении напряжения на 1-ой пареполюсов, равна 100 Е; /(Е; + Е ),где Е - модуль сопротивления 1-ойпары полюсов: 2, - модуль входногосопротивления векторного вольтметра.Чтобы амплитудная погрешность, вызванная шунтирующим эффектом, не превышала 1, надо выбирать измерительный прибор, для которого выполняетсяусловие Е,вЗ 100 Е) . Это условие напрактике часто не удается выполнить.Целью изобретения является повьааение точности измерения,укаэанная цель достигается тем,что в устройство для измерения пара"метров рассеяния четырехполюсника,содержащее источник ЭДС, векторныйвольтметр, контактный блок для подключения исследуемого четырехполюсника, коммутатор, состоящий изуправляемых ключей и программногоблока, введены два образцовых резистора, причем источник ЭДС с опорнымканалом векторного вольтметра соединены с входом первого и второгоуправляемых ключей, другой вход первого управляемого ключа соединен скорпусом, а его выход последовательно с первым образцовым резистором соединен с входом третьегоуправляемого ключа, выход которогоподключен к входу исследуемого че-тырехполюсника, выход второго управляемого ключа соединен с корпусом,а другой его. вход последовательнос вторым образцовым резистором соединен с выходом четвертого управляемого ключа, вход которого соединенс выходом исследуемого четырехполюснйка, измерительный канал векторноговольтметра подключен к выходам пятого и шестого управляющих ключей,вход пятого управляемого ключа соединен с входом третьего управляемогоключа, вход шестого управляемогоключа - с выходом четвертого управляемого ключа, управляющие входыуправляемых ключей соединены с выходами программного блока,На чертеже представлена структурная схема устройства для измеренияпараметров рассеяния четырехполюсникаУстройство содержит источник ЭДС1, векторный вольтметр 2, контактныйблок 3 для подключения исследуемогочетырехполюсника 4, коммутатор 5,состоящий иэ управляемых ключей 6-11,и программного блока 12, и образцовыерезисторы 13 и 14. Источник ЭДС сопорным каналом векторного вольтметра 2 соединены с входами первого 6и второго 7 управляемых ключей, приэтом другой вход первого управляемого ключа подключен к корпусу, а еговыход последовательно с первым образцовым резистором 13 соединен с входомтретьего управляемого ключа 8, выходкоторого соединен с входом исследуемого четырехполюсника 4. Выход второго управляемого ключа соединен скорпусом, а другой его вход.последовательно с вторым образцовым резистором 14 соединен с выходом четвертогоуправляемого ключа 9, вход которогосоединен с выходом исследуемого четырехполюсника. Измерительный каналвекторного вольтметра 2 подключенк выходам пятого 10 и шестого 11управляемых ключей, Вход пятогоуправляемого ключа соединен с входомтретьего управляемого ключа, а вход шестого управляемого ключа - с выходом четвертого управляемого ключа,управляющие входы ключей 6-11 соединены с выходами программного блока 12,который подключает источник питания 15,устройство работает следующимобразом,С помощью программного блока 1 2производится поочередное подключениеуправляемых ключей 6-11 к источникулитания 15,При отключенных управляемых ключах на выходе источника ЭДС 1 регистрируется опорным каналом векторного15 вольтметра 2 напряжение Е, котороехарактеризует удвоенное значение падающей волны, поступающей на входчетырехполюсникаПри срабатывании управляемых20 ключей 6 и 10 сигнал от источникаЭДС подается на образцовый резистор13. Измерительный канал векторноговольтметра через контакты управляемого ключа 10 подключается к резистоэ 5 ру 13 для измерения комплексногонапряжения 1, которое характеризует шунтирующий эффект при измерении напряжений на входе четырехполюсника.30При срабатывании управляемых ключей 8 и 9 сигнал от источника переменной ЭДС 1 через резистор 13 поступаетна вход четырехполюсника 4, выходкоторого нагружается на резистор14, подключаемый к корпусу через контакты управляемого ключа 7, Векторный вольтметр 2 регистрирует комплексное напряжение 13, на входе четырехполюсника,При отключении управляемого ключа40 10 и включении управляемого ключа 11измерительный канал векторного вольтметра через его контакты подключается к резистору 14 для измерения комплексного напряжения П на выходечетырехполюсника при соединении источника переменной ЭДС с его выходом,Аналогично измеряют комплексныенапряжения Е 1 на,выходе источникапеременной ЭДС, 11 на выходе четырехо полюсника 4 при его отключении, Пна выходе и б на входе четырехполюсника при соединении источника переменной ЭДС с его выходом,Нормированные комплексные элементы матрицы рассеяния четырехполюсника с учетом параэитного влияниявходного сопротивления одного иэканалов векторного вольтметра 2 рассчитываются с помощью измеренныхнапряжений по формулам60 ф 20 л/Е44 ЬлЕаЕ 120 и Е 1 Цй Е 2 02 го /+(4-в Е 01) где 11 и Нов резисторы 13 и 14 соответственно. В процессе измерения резисторы выпопняют две функции. Вопервых, каждый резистор применяется для калибровки входного сопротивления измерительного канала векторного вольтметра 2 и параэитных параметров монтажа измерительного устройства, во-вторых, используется в качестве нагрузки соответственно входа или выхода четырехполюсника 4,Предлагаемый алгоритм работы устройства нетрудно реализовать для измерения параметров рассеяния линейных элементов, имеющих любое количество выводов (пар полюсов).Внедрение в практику измерительной техники данного устройства позволяет повысить точность определения параметров рассеяния за счет калибровки устройства и корректировки окончательных результатов, Так, например, при измерении напряжений вольтметром с входным сопротивлением 1 МОм 20 пф на выходе биполярного транзистора с ОЭ, выходное сопротивление которого 100 кОм, точность определения коэффициента отражения на выходе и прямого коэффициента передачи увеличивается на 9 и более.Формула изобретенияУстройство для измерения параметров рассеяния четырехполюсника, содержащее источник ЭДС, векторныйвольтметр, контактный блок для подключения йсследуемого четырехполюсника, коммутатор, состоящий из управляемых ключей и программного блока, 5 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности измерения,в него введены два образцовых резистора, причем источник ЭДС с опорнымканалом векторноговольтметра сое"динены с входом первого и второгоуправляемых ключей, другой вход пер"вого управляемого ключа соединенс корпусом, а его выход последовательно с первым образцовым резистором .соединен с входом третьего управ"ляемого ключа, выход которого подключен к входу исследуемого четырехполюсника, выход второго управляемогоключа соединен с корпусом, а другой,его вход последовательно с вторым 20 образцовым резистором соединен с выходом четвертого управляемого ключа,вход которого соединен с выходом исследуемого четырехполюсника, измерительный канал векторного вольтметра подключен к выходам пятого и шестого управляемых ключей, вход пятогоуправляемого ключа соединен.с входомтретьего управляемого ключа, входшестого управляемого ключа - с выхо дом четвертого управляемого ключа,управляющие входы управляемых ключейсоединены с выходами программногоблока. 35 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Байорунас Э.Н, и Эйдукас Д.Ю.Измерение высокочастотных параметровтранзисторов с помощью серийно-выпускаемой аппаратуры. Труды научнотехнической конференцииРадиоиэмерения, Вильнюс, 1969, с.202-204,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 92172144/18-09,кл.С 01 Н 27/28, 15 .09 .75 (прототип) .45741195 Составитель Л,Сорок Техред Ж.Кастелевич ректор С,Шекмар дак кова аказ 319 Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул . Проектная, 4 5 Т ЦНИИПИ Государс по делам иэо 13035, Москва, Жраж 1019 Подписнвенного комитета СССРретений и открытий35, Раушская наб., д. 4/5