Широкополосний вимірювач складових комплексних опорів

И з о б р е т е н и е о т н о с и т с я к э л е к т р о и з м е р и т е л ь н о й т е х н и к е и h-ожег быть 2 использовано при контроле параметров МДП-структур. Цель изобретения - по~ вышение точности измерения с о с т а в ляющих комплексных сопротивлений в широком диапазоне ч а с т о т . Измеритель содержит широполосный преобразователь 3 ток - напряжение,аналоговые умножители А,5, аналоговые сумматоры 6, 7, фазовые детекторы 8» 9, амплитудный детектор 10, логометры 11,12, цифровой генератор 13, содержащий Ц П ! 4 , l b , формирователи 1 6 , 1 7 , з а п о А минающие блоки 18,19, адресный с ч е т чик 20 и автогенератор 2 1 . 1 з . п , ф-лы, 2 ил. (Л 1599808 торя 6, выход которого соединен с Изобретение относится к электроинформационным входом фазового детекизмерительной технике и может быть тора 3. Выход умножителя 5 соединен использовано для измерения комплекс7 с инвертирующим входом сумматора , ных сопротивлений в широком диапазовыход которого соединен с информацине частот, в частности, при контонным входом фазового детектора 9. роле параметров МДП-структур. Выход амплитудного детектора I0 соеЦель изобретения - повышение точдмнеи с опорными входами логометров ности измерения составляющих комплексных сопротивлений в широком диа- JQ 11 и 12. Выход автогенератора 21 через адресный счетчик 20 соединен пэзоне частот. с входами запоминающих блоков !8 и На фиг.1 показана структурная 19„ Выход запоминающего блока 18 соесхема предлагаемого устройства; на динен с входами цифроаналогового фиг.2 - вариант построения аналоговых преобразователя 14 и формирователя сумматоров. )s 16 и явпяется первым выходом генераШирокополосный измеритель составтора 13. Выход запоминающего блока ляющих комплексных сопротивлений 19 соединен с входами циФроаналогосодержит входные клеммы 1 для подклювого преобразователя 15 и формировачения измеряемого объекта 2, широтеля 17 и является вторым выходом кополосный преобразователь 3 ток 20 генератора 13. Третьим, четвертым, напряжение, первый 4 и второй 5 анапятым и шестым выходами генератора логовые умножители,первый 6 и второй 7 13 являются соответственно выходы аналоговые сумматоры, первый 8 и втоформирователей 16 и 17 и цифроаналорой 9 фазовые детекторы, амплитудный говых преобразователей 14 и 15. детектор 10, первый 11 и второй 12 25 Измеритель работает следующим облогометры и цифровой генератор 13. разом. Генератор 13 содержит первый 14 и Автогенератор 21 вырабатывает второй 15 цифроаналоговые преобразовапоследовательность импульсов с частотели, первый 16 и второй 17 Формирователи, первый 18 и второй 19 запоми- зо той f r . Запоминающие блоки 18 и 19 соответственно содержат в табличной нающие блоки, адресный счетчик 20, форме М-разрядные значения Функций и автогенератор 21. у = cosx и у - sinx в диапазоне отПервый, второй, третий и четвер0 до 360°. Емкость адресного счеттый выходы генератора 13 соединены с соответствующими входами преобразо- 3 5 ч и к а 20 поэтому равна m = 1 O R , M - 1 , При опросе адресным счетчиком 20 завателя 3 ток - напряжение, пятый выпоминающих блоков І 8 и 19 на их выход генератора 13 соединен одновременходах формируются временные последоно с первой входной клеммой 1,первым вательности численных значений сЬунквходом умножителя 4 и входом амплиций cosy и sinx. Формирователи 16 и тудного детектора 10, шестой выход 40 11 выделяют переходы функций cosx генератора 13 соединен с первым вхои sinx через нулевой уровень,'Ьордом умножителя 5. Убавляющий вход мируют сигнал типа "меандр" (для упфазового детектора 8 и тактовые равления фазовыми детекторами), привходы логометров 1 1 и 12 соединены с четвертым выходом генератора 13. 45 чем положительным значениям функций соответствуют импульсы, а отрицательУправляющий вход базового детектора ным - паузы. Цифроаналоговые преоб9 соединен с третьим выходом генераразователи 14 и 15 формируют гармотора 13. Вторая входная клемма 1 соенические напряжения 1)0 и JUO, находядинена с пятым входом преобразоващиеся в квадратуре, при этом напрятеля 3 ток - напряжение, выход ко50 жение U0 является тестовым напряжеторого соединен с неинвертируюшими нием, воздействующим на измеряемый входами сумматоров 6 и 7. Выход фаобъект, Частота и) тестового сигназового детектора 8 соединен с вторым ла связана с частотой f r автогенеравходом умножителя 5 и информационным тора соотношением входом логометра 11, Выход Лазового 55 детектора 9 соединен с вторым входом w= 2?\ -—-. умножителя 4 и информационным входом логометра 12. Выход умножителя 4 соеШирокополосный преобразователь Ч динен с инвертирующим входом сумматок - напряжение преобразует ток,про 1599808 порциональный значению комплексного сопротивления измеряемого объекта,в пропорциональное напряжение VK. Предположим, что измеряемый объект характеризуется активной G^ и реактивной со Сх проводимост ями. Связь указанных параметров с выходным напряжением преобразователя 3 описывается уравнением В идеальном случае базовый д е т е к тор 8 выделяет квадратурную с о с т а в ляющую напряжения U^ , т . е . 10 а (Ьазовый детектор 9 - синфазную составляющую напряжения U?. Напряжение на выходе амплитудного детектора 10 Re(U 7 ) - GjfRoUO равно: и І0 UX = (G * + jwC x )R e U0 кии, т.е. пропорционально модулю тестового напряжения U0. Логометры П и 15 12, представляющие собой аналого-цифДальнейшие преобразования сигнаровые преобразователи с двухтактным лов в устройстве направлены на выделеинтегрированием, осуществляют измерение фазовыми детекторами 8 и 9 квадние отношений выходных напряжений фаратурной и синфазной составляющих напзовых детекторов 8 и 9 и амплитудноряжения UX и их измерение логометра20 го детектора 10. Это исключает завими II и 12. симость результата измерений от неПусть выходными сигналами фазовых стабильности амплитуды тестового детекторов 8 и 9 являются соответстнапряжения U0. Г^ля обеспечения незавенно напряжения UI и Ц т . На выхо.> висимости результатов измерения от дах аналоговых умножителей 4 и 5 25 частоты и) тестового сигнала длиполучаются синусоидальные эквивалентельность первого такта интегрироваты напряжений UR и UI, т.е. ния по тактовым входам логометров = a f U0 11 и 12 задается кратной этой частоте. U5 = * C X R 0 U O + ju)CKR0UO. аг - коэффициенты преобразования аналоговых умножителей 4 и 5. Напряжения U + у U 5 являются сигналами, компенсирующими нежелательное воздействие друг на друга синфазной и квадратурной составляющих напряжения U x в цепях преобразования фазовых детекторов. На входы фазовых детекторов 3 и 9 поступают напряжения с выходов аналоговых сумматоров б и 7: где а Если в цепях преобразования базо вых детекторов возникает Фазовая погрешность, то на выходах фазовых детекторов 8 и 9 возникают соответ35 ственно напряжения: UI = Im(Ut-)cos0 C,R0U0COS 0 40 UR » ,U0 - а,НО х х UR) + j п и 7 = ь, її ,U0; (О — G. люиі). + Re(Ut)sin0 = GxR0UOcose 45 ai - Im(U, ) s i n 9 ((A)C X R 0 UI)U0sin9. (2) Решая систему уравнений (2) относительно UR и UI, получаем ,U0; UI = (3) UR 1OUO. = Погрешности преобразования *^яо выми детекторами синфазной и квад ратурной составляющих икбормаиионного сигнала UX определяются выражения ми 1599808 m D _ R DI _£•— Re(UX) пт в —-І l™(\)x) _ і _ j = COS0+ и0зіп*в - - £ - - ь_, 2 1 + 3ia,U 0 sin*9 аі c o s 6 + a U0sin*6 + - - — - ( I ; _ we* _ I + а,а г ІЇО*вїпЛІ Они принимают минимальные значения при выполнении условий (1 _ '• - ал"0соз9) *• метра, вторая входная клемма и э мерителя соединена с пятым вхо( 0 дом преобразователя ток - напряжение, а ' ' » управляющий вход фазового детектора и по = і ' тактовый вход логометра соединены с четвертым выходом генератора,выход где a f и а 2 - коэффициенты преобраэофазового детектора соединен с информавания аналоговых умножителей. В этом ционным входом логометра, о т л и случае погрешности равны: ч а ю щ и й с я тем, что, с целью cosG+ sin^B - ' - - (I-cos9) повышения точности измерения составит* _ G* _ ляющих комплексных сопротивлений в 1 + sin 9 широком диапазоне частот, в него введены фазовый детектор, второй лого(cos0 - ПСІ + « - - - ) метр, два аналоговых умножителя и два _ | _ 2і аналоговых сумматора, причем первый 1 + sin Q вход первого умножителя соединен с 25 пятым выходом генератора, вторые входы аналоговых умножителей соединен ы СО0Тве cos0 + s i n 2 0 + - - (I-cosG) тственно с выходами второпт в „ {^£*. го и п е р в о г о ф а з о в ы х д е т е к т о р о в , а і + sin о выходы - с инвертирующими в х о д а и х с . яп ми с о о т в е т с т в е н н о п е р в о г о и в т о р о г о (сач в - I I О ---ї vt.ua' i;^i ^ ^ ) сумматоров, неинвертируіощие входы s _________ первого и второго сумматоров соедине( ны с выходом преобразователя ток Таким образом, в предлагаемом напряжение, а выходы - с о о т в е т с т в е н устройстве достигается увеличение 35 Н ° ° и н Ф ° Р м а и и о н н ы м и входами первог о и точности измерения составляющих компвторого Фазовых детекторов,опорНЬ[Й и лексного сопротивления в широком диа~ тактовый входы второго л о г о пазоне ч а с т о т . метра соединены соответственно с выходом амплитудного детектора и ч е т Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 40 ^ е Р т ы м выходом генератора,упрааляю1. Широкополосный измеритель с о е ^ и й Б Х °Д второго фазового детектора тавляющих комплексных сопротивлений, соединен с третьим выходом г е н е р а содержащий две входные клеммы для т о р а , а выход - с информационным подключения измеряемого объекта,шировходом второго логометра, 2 кополосный преобразователь ток - нап- АЪ ' Широкополосный измеритель по ряжение, амплитудный и базовый д е т е к п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, ч т о торы, логометр и цифровой генератор, Цифровой генератор дополнитель- . н 0 причем первый, второй, третий и четсодержит второй цийроаналоговый вертый выходы генератора соединены преобразователь, причем вход второс соответствующими входами преобразо- 5 0 г о ЦиЛроаналогового преобразователя • вателя ток - напряжение, пятьп^выход соединен с выходом второго запоминаюгенератора соединен с первой входной >Ц е г 0 блока, а его выход является ^леммой измерителя и входом амплитудшестым выходом генератора и соединен с ного "детектора, выход которого первым входом второго аналогового соединен с опорным входом логоее Умножителя. 1599808 (Риг. 2 ; Редактор А.Лежнина Составитель П.Тарасенко Техред л.Олийкык корректор Т.Малец Заказ 3141 Тираж 556 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская к а б . , д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина 1в 101