Способ определения динамических параметров активных четырехполюсников и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 642412 0 01 В 27/28 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йцг,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад; М.К, Янгеля(56) Транзисторы. Параметры, методы измерений и испытаний/Под ред, И.Г. Бергольсона и др. М Сов. радио, 1968, с. 105,Каменецкий Ю,А., Шер Ю.А. Измерениепредельной частоты в диапазоне 20-200МГц. - В сб,; Полупроводниковые приборы иих применение/Под ред, Я:А:. Федотова,вып. 4. М Сов, радио, 1960, с, 128,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АКТИВНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение может бытьиспользованодля косвенного измерения динамическихпараметров активных четырехполюсников(АЧП), характеризующих их усилительные ичастотные свойства. Цель изобретения - повышение точности и производительностиизмерения - достигается в результате использования потенциально высокой чувствительности характеристик автогенераторов на границе устойчивости генерации, Способ осуществляют путем мягкого возбуждения колебаний с минимальной частотой 1 ин и регулировки потерь в колебательной системе до значения, равного обратной величине крутизны динамической характеристики АЧП, взятой с обратным знаком. Затем возбуждают колебания с максимальной частотой 1 макс. Выходную емкость АЧП определяют как произведение квадрата отношения 1 мин и 1 мкс на емкость конденсатора колебательной системы. Для регулировки потерь в устройство введены последовательно соединенные разделительный конденсатор 14 и регулируемый резистор 15, а также кон- З тактор 5 и омметр 4. Для обеспечения работоспособности АЧП используются первый 6 и второй 7 регулируемые источники напряжения смещения. Кроме того, устройство содержит калиброванные конденсатор 9, катушку 8 индуктивности и катушку 10 индуктивной обратной связи. Измерение па- а раметров производится через буферный О, каскад 1 измерителем 2 амплитуды колеба- р ний и частотомером 3. 2 с,п, ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров обобщенных динамических характеристик активных четырехполюсников, например биполярных, полевых транзисторов и интегральных микросхем, применяемых в генераторах, усилителях и импульсных устройствах,Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений параметров активных четырехполюсников,Повышение точности измерений обеспечивается известным свойством автогенераторов, которое состоит в потенциально высокой чувствительности их характеристик к изменению параметра в окрестности границы, разделяющей области устойчивости и колебаний,Повышение производительности измерений обеспечивается путем замены семейств входных и выходных характеристик и четырех малосигнальных параметров, измеряемь 1 х на низких и высоких частотах, одной обобщенной характеристикой, которая устанавливает взаимосвязь значения отрицательной проводимости, вносимой в систему активным четырехполюсником, с его основными параметрами при заданном положении рабочей точки; крутизной 3, определяемой по семейству входных характеристик, и внутренним сопротивлением В 1, опредепяемь 1 м по семейству выходных характеристик, Все указанные положения справедливы и для измерения эквивалентной емкости Св четырехполюсника, для чего согласно способу в колебательной системе возбуждают колебания на предельно высоких частотах, на которых Св играет определяющую роль,Нэ фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эквивалентная схема генератора на полевом транзисторе; на фиг, 3 - графики, поясняющие сущность способа измерения.устройство содержит буферный каскад 1, к выходу которого подключены измеритель 2 амплитуды колебаний и частотомер 3, к входу буферного каскада подключен омметр 4, при этом первый вывод контактора 5 подключен к общей шине и отрицательному выводу первого регулируемого источника б напряжения смещения, второй регулируемый источник 7 напряжения смещения, последовательно соединенные калиброванные катушку 8 индуктивности и конденсатор 9, катушку 10 индуктивности обратной связи, первую 11, вторую 12 и третью клеммы 13 дпя подключения измеряемого активного четырехполюсника, а также последовательно соединенныеразделительный конденсатор 14 и регулируемый резистор 15.Сущность способа измерения состоит вследующем.5 Рассмотрим схему генератора на активном четырехполюснике, например на полевом транзисторе, с выходной емкостью Со(фиг. 2), На схеме также показаны регулируемые потери; Вс - вносимые в цепь энерго 1 О емкого элемента, например конденсатораСк, и Ва,с, - сопротивление нагрузки, вносимое в колебательную систему. Известно, чтоток активного четырехпопюсника есть функция входного и выходного напряжений15 1= Р(Овх, Овых).Будем считать, что рабочая точка находится в активной области семейств вольтамперных характеристик, что соответствуетрежиму класса А или режиму с малой нели 20 нейностью.Для начальной стадии процесса мягкоговозбуждения автоколебаний аппраксимируют характеристику четырехполюсника линейной функцией25 11= ЯОвх+ - Овых,й(1)где Я, В - крутизна и внутреннее сопротивление активного четырехполюсника,Тогда запишем соответствующую лине 30 аризованную систему дифференциальныхуравнений для переменных токов и напряжений в схеме по фиг. 2 в нормальной формех=Ах, которая в развернутой форме имеетвид35 011 1- Ов-- Овых.дОс 1 1а = Сйс" СВ,по+ вдвВс О(2) ГДЕ 1 Р =Овхжения цепью полози. ункция передачи нажительной обратной Используя матрицуА из коэсистемы (2), получим характемногочлен матрицы бе 1 А-рЕпредставим в виде кубическогоэор + а 1 р + а 2 р+ а з=О2с коэффициентамиао=Со Смййа.с.В 1 йс5а 1=Сойа.с.й 1 Ь+ЬСЙйа.с.й 1 (+йс(йа.с.+В )а 2=йа,с. В 1 (Сйс+Яф 1 аз=йа,с, В 1 .Выбрав параметрытура (фиг, 2) из условия ффициентов ристический=О, который многочлена(4) колебательного конСоСь рассмот 1642412 10(фиг, 1) контактор 5 замыкают, регулируемый резистор 15 Ва.с эакорачивают и с помощью регулировки источников б и 7 питания Овх, Овых устанавливают режим измерений по постоянному току. Затем В 5 регулируют до установления в схеме стационарных автоколебаний с минимальной амплитудой на частоте 1 мин (9), определяемой параметрами ЬСк-контура. Переменное напряжение через буферный каскад 1 поступает на вход измерителя 2 амплитуды колебаний, с помощью которого индицируется установление стационарных колебаний с минимальной амплитудой, а также на вход частотомера 3, используемого для регистрации частоты 1 мин колебаний. Затем с помощью омметра 4 измеряют значение Ва.с, которое используют для расчета отрицательной динамической проводимости измеряемого активного четырехполюсника по формуле (14).После этого контактор 5 размыкают, что соответствует перемещению изображающей точки Т из положения Т 1 в положение Т 2(фиг, За) и возбуждению высокочастотных автоколебаний с минимальной амплитудой, устанавливаемой при необходимости с помощью резистора 15 Ва.с, Затем частоту 1 макс переменного напряжения измеряют частотомером 3, после чего совместно с 1 мин и значением емкости калибровочного конденсатора 9 Ск (фиг. 1) используют для расчета Со по формуле (12). Затем цикл измерения повторяют при новых значениях О,ОВ результате выполнения описанных измерений получают обобщенную характеристику активного четырехполюсника в виде зависимостей динамической отрицательной крутизны от,управляющего напряжения 6 = р(Оу) и Сз= у(Оу), перваяНиз которых характеризует усилительные, а вторая - частотные свойства активного четырехполюсника, Измерения, выполненные в окрестности границы колебательной неустойчивости, обладают высокой точностью, поскольку в этом режиме чувствительность параметров колебаний систем к изменению параметров (в данном случае к регулировке Ва.с) является наивысшей. Формула изобретения 1. Способ определения динамических параметров активных четырехполюсников, включающий подачу на четырехполюсник напряжений смещения и возбуждение в колебательной системе с измеряемым четы 20 25 30 35 40 45 50 55 рехполюсником колебаний различных частот и измерение максимальной иэ них, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, измеряют минимальную и максимальную частоты йри минимальной амплитуде автоколебаний, измеряют значение активного сопротивления, вносимого в колебательную систему по переменному току и соответствующего автоколебаниям с минимальными частотой и амплитудой, а затем определяют динамические параметры активного четырехполюсника по формулам 5, (О)= - ;С. (О,) - С( )Ва.с макс где Я, Сэ - крутизна динамической характеристики и эквивалентная емкость четырехполюсника;В - значение активного сопротивления, вносимого в колебательную систему по переменному току;С, - значение емкости колебательной системы;1 мин, 1 макс минимальная и максимальная частоты автоколебаний с минимальной амплитудой;Оу - значение управляющего напряжения, зависящего от напряжений смещения на входе и выходе четырехполюсника,2. Устройство для определения динамических параметров активных четырехполюсников, содержащее три клеммы для подключения четырехполюсника, одна из которых соединена с общей шиной, два регулируемых источника напряжения смещения, один вывод которых соединен с общей шиной, при этом второй вывод первого регулируемого источника напряжения смещения через калиброванную катушку индуктивности подключен к первому выводу калиброванного конденсатора и первой клемме для подключения измеряемого четырехполюсника, вторая клемма для подключения измеряемого четырехполюсника через катушку индуктивной обратной связи соединена с вторым выводом второго регулируемого источника напряжения смещения, а также буферный каскад, к выходу которого подключены измеритель амплитуды колебаний и частотомер, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в него введены контактор, омметр и последовательно соединенные разделительный конденсатор и регулируемый резистор, причем первый вывод контактора подключен к второму выводу калиброванного конденсатора, второй вывод разделительного конденсагора подключен к первой клемме для подключения1642412 измеряемого четырехполюсника, а первый вывод разделительного конденсатора соединен с входом буферного каскада и перя,Составитель И.МихалевТехред М,Моргентал Корректор И.Муска едактор А,Огар Тираж 420 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 1146 ВНИИПИ Госуд вым выводом омметра, при этом вторые выводы омметра, регулируемого резистора иконтактора подключены к общей шине.