Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик

СКИХСНИХ СОВ ЛИС ю ЯОп 1 РЕСПУБЛИК)5 С 01 К 23/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВТОРСКОМУ СВ ЛЬСТЕЦ нияиз ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЦТИПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК(57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использованопри разработке высокоточных быстродействующих измерителей амплитудночастотных характеристик. Целью изоб 2ретения является повышение точностиизмерений и расширение функциональых возможностей. Устройство дляизмерения амплитудно-частотных характеристик содержит блок 1 управлепереключатели 2, 15, 24, блок 3мерения, вертикально отклоняющиепластины 4 злектронно-лучевой трубки, блок 5 модулирующего напряжения.генераторы 6, 14 качающейся частоты,источники 7, 17 опорного напряжения,резистор 8 связи, источники 9, 1219, 22 тока, блоки 10 и 20 измерения разности токов, измерители 1,21 токов, исследуемое устройство 16,резисторы, 1 ил,Изобретение относится к радиоэпектроттттоц технике, может быть испол.,зовацо при разработке ттьтсокоточньх бьтстродействующттх измерителей 5амплзттудзто-частотттых характеристик(ИЛАХ) и является усовершецсттзованием из ве стцо го устрой сттз а по атз т, св .Р 769 А 54(т.Цель изобретеня - повышение точттостц измерения и р;зсшцрецие футткцттоцальцьгх Возможттостей,Па чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит блокУправ,ттЕЦЦЯ, ПЕРВЫЙ ВЫХОД КОТОРОГО СОЕДИНЕНс первым входом перекзвочателя 2, выход которого подкгтточетт к первому входу блока 3 измерения выходы которогосоединены с Верттнальцо отклоняющимипластинами ЭЛТ , а горизонтальноотклоняющие пластины ЭЛТ т соединеныс первым ц вторым тзыходамц блока 5модулирующего ттаиряжеттзтя, третий выход которого подключен к первому входу генератора б качающейся частоты(ГКЧ). Первый цсточцик 7 опорцого на"т 1 рят;етзття вкзпочает резистор 8 связи,первый вывод которого, являющийсяпервым выходом первого источника 7 30опорного напряжетзия, подключец кпервому входу блока измерения 3, цисточник 9 тока, выход которого, являющийся четвертым выходом первогоисточника 7 опорного напряжения, соедццец с входом первого блока 10 измеретцтя разности токов, включающегоизмеритель 11 разности токов, входкоторого является также входом первого блока 10 измерения разности токов, и цсточццк 12 тока, соединенный с измерителем 11 разности токов.При этом выход источника 12 тока, являтощттйся Вторым выходом первого блока 10 измерения разности токов, соедтт-,15цец с третьим входом перекзночателя 2,Кроме того, выход источника 12 тока,являютцтйся третьит Выходом первогоблока 10 измерения разцосттт токов,соедзтцец с выходом источника 9 тока,зтвлятощтттс 5 Третьитт Выходом ттервогоисточника 7 опорного ттаттрттттетттт 5 т, атакже соединен с тзторым выводом резистора 8 сгязц и через рс:зцстор 13св 5 тзи потттслзо тетт 1( второму Входу блока 3 цзмецеция. Кроме того, выходцсточццка 9 тока, Я 5 злятощттйс 5 Вгорттттгыходом первого источника 7 оцорцогота ттртттттеттття, соегтицец с тзторым входом первого переключателя 2, а выход измерителя 11 разности токов, являтощийсяпервым вьгходом первого блока 10 измерения разности токов, соединенпервым входом блока 1 управления.Четвертый выход блока 5 модулирующего напряжения подключен к входувторого ГКЧ 14, выход которого соединен с первым входом второго переключателя 15, второй вход которого подключен к выходу первого генератора 6качатощейся частоты. При этом первыйи второй выходы переключателя 15 соединены с входами исследуемого устройства 16, а третий вход - с Вторым выходом блока 1 управления,Второй источник 17 опорного напряжения вклточает резистор 18 связи, первый вывод которого, явлтвощийся первымвыходом второго источника 17 опорногонапряжения, подключен к второму выводу резистора 8 связи, и источник 19тока, выход которого, являющийся треть"им выходом второго источника 17 опорного напряжения, соединен с входомвторого блока 20 измерения разноститоков, включающего измеритель 21 разности токов, Вход которого являетсятакже входом второго блока 20 измерения разности токов, и источник тока22, соединенный с измерителем 21 разности токов. При этом выход источни"ка 22 тбка, являющийся третьим выходом второго блока 20 измерения раз-.ности токов, соединен с выходом источника 11 тока, являющийся треть-,тым выходом второго источника 17 опорного ттапряжения, соединен с вторымвыводом резистора 18 связи и черезрезистор 23 связи подклточен к второмувходу блока 3 измерения 3.Выход источника 19 тока, являтощнйся вторым выходом второго источника17 опорного напряжения, соединен свторым входом третьего переключателя24, при этом третий вход третьегопереклточателя 24 соединен с выходомисточника 22 тока, являтощимся вторымвыходом второго блока 20 измеренияразности токов, а выход измерителя21 разности гоков, являтощийся первымвыходом второго блока 20 измеренияразности токов, соединен с вторымВходом блока 1 Управления. ТреттФВЫХОД бЛОКа 1 уПраВЛЕНИя ПОдКЛЮтЕНк первому входу третьего переключателя 24, выход которого соединен с первым выводом резистора 18 связи. Ге515344зистор 25 связи включен между первыми вторым входами блока 3 измерения,, при этом первый и второй выходы исследуемого устройства 16 подключенык выводам резистора 23 связи,Устройство работает следующим образом.Модулирующие напряжения с выходовблока 5 модулирующего напряжения уп- Оравляют частотами ГКЧ 6 и 14, а такжеотклонением луча по горизонталиЭЛТ 4. По сигналам блока 1 управления переключатель 15 поочередно подкпючает выходы ГКЧ 6 и 14 к входу 15исследуемого устройства 16. Сигналыс выхода исследуемого устройства 16поступают. по линии связи на вход блока 3 измерения, который управляетотклонением луча ЭЛТ 4 по вертикали. 20Диапазон частот ГКЧ 6 и 14, а также значения полос качания частот вы.бираются в соответствии с выбранными для исследования участками АЧХ.Резисторы 8 и 18 связи включены 25в разрыв общей шины линии связи исследуемого устройства 16 и блока 3измерения Источники 9 и. 12 тока поочередно подключаются с помощью переключателя 2 к резистору 8 связи.30Аналогично источники тока 19 и 22 поСопротивление резистора 25 связи включает в себя активную составляющую входного сопротивления блока 3 измерения. Сопротивление резисторов 8 и 18 связи значительно меньше внутренних сопротивлений источников 9, 12 и 19 тока.Эквивалентное входное сопротивление блока 3 измерения с учетом резисторов 18, 13, 8, 23, 25 связи (активная составляющая) равно: К 25 К 18 +К 25 К 13+К 18 К 13+К 18 К 8+К 13 К 8(2) очередно подключаются с помощью переключателя 24 к резистору 18 связи,Управление переключателями 2 и 24 производится по сигналам, блока 1 уп-35 равления. Образующиеся при этом разВключение резистора 18 связи и цепей переключателя 24 и источников 19 и 22 тока в цепи общей шины линии связи исследуемого устройства 16 и блока 3 измерения обеспечивает сохранение минимальной емкости на входе блока 3 измерения.При поочередном подключении источ 50 ников 9, 12 и 19, 22 тока изображение исследуемой АЧХ на экране ЭЛТ 4 смещается по оси амплитуд пропорционально величинам разностей падений напряжений 1 Ы 3,1, 1 а 1, 1. Блок 3 измерения при этом должен иметь связи по постоянному току,Измерения проводятся в следующей последовательности. 116ности падений напряжений на резисторах 8 и 18 связи соответственно равНЫ ,11,= 1 П + 1 П,1 + 10,аП 1= Ю. + лП + аП 1,(1)где 1 Щ 1, 1 дП, - разности паденийнапряжений на ре, зисторах 8 и 18связи(Ж , 1 ЛП - разности йаденийнапряжений на резисторе 25 связи;ЛП,1, ВЫ, - разности паденийнапряжений на резисторе 23 связи;1613 ц 1, 1 ЯБ 1 - разности паденийнапряжений на резисторах 8 и 18связи при переключении источников9, 12 и 19, 22тока соответсттвенно,А. Производится выбор участков АЧХ, между которыми проводятся амплитудные измерения.Б, Производится определение величин активных составляющих в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов на контролируемых участках сигнала, Для удобства в работе возможно использование яркостных отметок (меток зон) на АЧХ, формируемых известными методами, По сигналам блока 1 управления производится коммутация источников 9, 12 и 19, 22 токовОдновременно производится изменение величин разностей токов источников 9, 12 и 19, 22 тока таким образом, чтобы разности падений напряжений,8 (3) 1) --К 8 К 23 К 18+К 13)К 23(К 8+К 3)хК 25 К 18 К 13(КХ + К 23)КК, + К 23 К ца резисторах 8 и 18 связи имели противоположные знаки. При этом ца экране ЭЛТ 4 должно происходить смещение исследуемой ЛЧХ по оси амплитуд5 что воспринимается оператором при достаточно высокой частоте коммутации как раздвоение изображения ЛЧХ и меток зон. Изменение величин разностей токов источников 9, 12 и 19, 22 тока и, соответственно, разностей падений напряжений ца резисторах 8 и 18 связи производится до взаимной компенсации смещений АЧХ по оси амплитуд, происходящих от каждой из пар источников 9, 12 и 19, 22 тока Контроль совпадения меток производится по экрану ЭЛТ 4, После совпадения контролируемых меток на экране ЭЛТ производится вычисление величины активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов.Соотношение для расчета К следующее: 25 ЗОПри определении К величины 1 д 1,1,кД 1,1 измеряются измерителями 11 и 21 разности токов, а величины К 8, К 3, К 18 и К 23 известны.Аналогично производится определение активной составляющей К в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов ( к на любом участке АЧХ (если К является частотно-завиМсимой величиной) .40При определении Кследует иметь в виду, что измерение сопротивления где коэффициенты К, и 1(,соответственно равны:+ К 18 К 8 + К 13 КЯ; (5)55К = К 25 К 8 + К 25 К 13 + К 18 К 13 + + К 18 К 8 + К 13 КЯ (6)В случае, если величины сопротивлений К 8, К 18 много меньше сопротивпроизводится на постоянном токе иК к является соответствующей частьюактивного выходного сопротивленияисточника исследуемых сигналов. Послеопределения величины Коцениваетсявеличина искажений ЛЧХ входным сопротивлением блока 3 измерения. В. Проводятся амплитудные и частотные измерения АЧХ. При проведении относительно амплитудных измерений раз" личных участков ЛЧХ величины разностей токов источников 9, 12 и (или) 19, 22 тока изменяются до совмещения контролируемых точек АЧХ на одном уровне. Для более точной индикации совмещения синхронно с переключателями 2 и (или) 24 производится переключение ГКЧ 6 и 14, что дает одновременно со смещением АЧХ по оси амплитуд смещение по оси частот. Выбирая необходимые величины полос качания ГКЧ 6 и 14, можно получить на экране ЭЛТ 4, при высокой чувствительности блока 3 измерения, поочередные изображения интересующих участков АЧХ, между которыми производятся измерения амплитуды. При достаточно высокой частоте коммутации переключателей 2, 24 и 16 иэображения участков ЛЧХ воспринимаются как совмещенные. Совмещение по оси амплитуд производит" ся с погрешностью разрешения блока 3 измерения, что практически может составлять единицы милливольт. Погрешность измерения разности токов источников 9, 12 и 19, 22 тока может быть также достаточно малой, порядка 1 О и менее.Соотношения для расчета 600, и ЛУОследующие: лений К 25, К 23, К 13, определение амплитуды исследуемого сигнала производится в соответствии с соотношениями (4). Если величины сопротивленийК 8, К 18 и К 25, К 23, К 13 соизмеримы,то необходимо при проведении амплитудных измерений учитывать коэффици.ент деления делителя, образующегосяца входе блока 3 измерения:, (7) измеряемых участков АЧХ,Фиксация границ зон с постоянными значениями величин со.противлений К производится с помощью меток зон или по характерным точкам формы сигнала.После определения величин относительных амплитуд исследуемого сигнала О производится вычисление отношения амплитудЩ,(8)егде 6 Б,и 00,- величины относительных амплитудК.К 23 К 13 К 8К+т КК 23 К 18(К 25+К 13+К 8) 25 авт.св. У 769444, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности измерения, оно снабжено дополнительным источником опорногонапряжения, вторым и третьим резисторами связи, третьим переключателем и дополнительным блоком измерения разности токов, первый выходкоторого соединен с вторым входомблока управления, а третий выход последнего подключен к первому входутретьего переключателя, выход которого соединен с третьими выходамипервого источника опорного напряжения и первого блока измерения разности токов, первым резистором связи ипервым выходом дополнительного источника опорного напряжения, при этомвторой выход дополнительного источника опорного напряжения подключенк второму входу третьего переключателя, а третий вход последнего соединен с вторым выходом дополнительногоблока измерения разности токов, третий выход которого подключен к входу и четвертому выходу дополнительно-.го источника опорного напряжения ичерез второй резистор связи к второмувходу блока измерения, при этом третий резистор связи подключен междупервым и вторым входами блока измерения, а третий выход дополнительногоисточника опорного напряжения соединен с в;:одом дополнительного блокаиэмерени разности токов. где величины сопротивлений К 25, К 23,К 18, К 13 и К 8 известны, а величинаК определяется предварительно со"гласно выражению (3).Велияины раэностей токов Й 1,д 1 измеряются измерителями 11 и 21разности токов.При использовании источников 9,12 и 19, 22 тока как средства воздействия на исследуемое устройство16 производится анализ воздействияперепадов напряжений (йц 1, а 3на исследуемое устройство 16.Наряду с описанными измерениями,возможно определение таких параметров исследуемого устройства 16, каквеличина активной составляющей тока(1 = - ), активной мощности, расПхсеиваемой исследуемым устройством(К) .При исследовании цепей с параметрически изменяющимся активным сопротивлением Р(при отсутствии источника сигналов Б) на экране ЭЛТ 4, принапряжениях на резисторах связи К 8и Р 18, отличных от нулевых, отображается зависимость типа К= Е(1),Измерение величины Кв выбраннойточке в данном случае производитсяаналогично описанному выше,Формула иэо бре тения Устройство для измерения ампли-:тудно-частотных характеристик по ГПр.изводится оценка влияния разностей падений напряжений на резис торах 8 н 18 связи на исследуемое устройство 16, Разности падений напряжений, воздействующие на выход исследуемого устройства 16, соответственно равны (выведенные соотношения);