Измеритель спектра флуктуаций низкочастотного сопротивления двухполюсника

 

Изрбретение предназначено для паспортизации флуктуационных параметров двухполюсников. Цель изобретения - повышение чувствительности измерителя. Измеритель содержит измерительный резистор 3, усилитель 4, индикатор 5, генератор 6 колебаний, аттенюатор 7 и резистор 8. Введение резистора 9, ключа 10, амперметра 11, переключателей 12 и 13, переменного резистора 14 и переменной индуктивности 16 позволяет имитировать эквивалентное сопротивление исследуемого двухполюсника 2 по .низкочастотному и постоянному токам и разностным методом исключить из результата измерений собственные шумы предлагаемого измерителя, т.е. шумы источника питания и усилителя. 1 ил. сл о сл 4

„. Я0„„1255954

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЯПАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (5).) ф С 01 В. 23/ 1 v

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3801720/24-21 (22) 18. 10, 84 (46) 07.09.86. Бюл. 1Ф 33 (72) В. Л, Лосев, О. А. Киреев, В. M. Малышев, С. Л. Румянцев и А, В. Мещеряков (53) 621.317(088.8) (56) Техническое описание измерителя уровня амплитудных, частотных и фазовых флуктуаций устройств СВЧ

СКЗ-22) 1968.

Ван-дер-Зил А. Шум. — М,: Советское радио, 1973, с. 72, рис. 4.80. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СПЕКТРА ФЛУКТУАЦИЙ

НИЗКОЧАСТОТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА (57) Изобретение предназначено для паспортизации флуктуационных параметров двухполюсников. Цель изобретения — повышение чувствительности измерителя. Измеритель содержит измерительный резистор 3, усилитель 4, индикатор 5, генератор 6 колебаний, аттенюатор 7 и резистор 8. Введение резистора 9, ключа 10, амперметра 11, переключателей 12 и 13, переменного резистора 14 и переменной индуктивности !6 позволяет имитировать зквивалентное сопротивленне исследуемого двухполюсника 2 по .низкочастотному и постоянному токам и разностным методом исключить из результата измерений собственные шумы предлагаемого измерителя, т.е. шумы источника питания и усилителя. 1 ил.

1 !2

Изобретение относится к технике измерений и предназначено для паспортизации флуктуационных параметров двухполюсников: резисторов, полупроводниковых и вакуумных диодов и т.д.

Цель изобретения — повышение чувствительности измерителя спектра флуктуаций низкочастотного сопротивления двухполюсника.

Поставленная цель достигается тем, что имитируется эквивалентное сопротивление исследуемого двухполюсника по низкочастотному и посто-янному токам и разностным методом исключаются иэ результата измерений собственные шумы предлагаемого измерителя, т.е, шумы источника питания и усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Измеритель спектра флуктуаций низкочастотного сопротивления двухполюсника содержит источник 1 постоянного напряжения, исследуемый двухполюсник 2, измерительный резистор 3 усилитель 4, индикатор 5, генератор колебаний, аттенюатор 7, резисторы

8 и 9, ключ 10, амперметр 11, переключатели 12 и 13, переменные резистор 14; конденсатор 15 и индуктивность 16.

55954 2

25

6

В устройстве измерительный резистор 3 подключен к входу усилите" ля 4, выход которого соединен с индикатором 5, генератор 6 колебаний подключен к входу аттенюатора 7, ключ 10 соединяет выход аттенюатора 7 и резистор 8. Вход первого переключателя 12 через амперметр 11 подключен к источнику 1 постоянного напряжения, другой вывод резистора 8 соединен с выводом второго резистора 9, входом второго переключателя

13 и первым выходом первого переключателя 12, второй выход которого соединен с другим выводом второго резистора 9. Первый выход второго переключателя 13 соединен с первой клеммой исследуемого двухполюсника, вторая клемма которого соединена с входом усилителя 4 и с выводом переменной индуктивности 16, другой вывод которой соединен через параллельно соединенные переменные резистор 14 и конденсатор 15 с вторым выходом переключателя 13.

Устройство работает следующим обр азом, Источник 1 постоянного напряжения в положении ц переключателей

12 и 13 создает ток в цепи, состоящей иэ исследуемого двухполюсника 2 (сопротивление R по постоянному току) и последовательно соединенного с ним измерительного резистора 3 (сопротивление R ) ° При этом амперметр 11 регистрирует величину постоянного тока, питающего исследуемый двухполюсник 2 (ключ 10 разомкнут), и показания индикатора 5, стоящего на выходе усилителя 4, пропорциональны среднему значению квадрата хаотического напряжения U (F) в

K полосе Л F вблизи частоты анализа F, создаваемого на измерительном сопротивлении за счет флуктуации низкочастотного сопротивления двухполюсника

U (Г) и собственных шумов измерителя и

U (F) (суммарные шумы источника 1 постоянного напряжения и усилителя 4) U à (F) (F) + U (F) ° (1)

Для определения величины собственного шума U,,(F) предлагаемого измерителя необходимо первоначально переключатель 12 перевести в положение О, замкнуть ключ 10 и с помощью генератора 6, частота гармонического колебания которого устанавливается равной частоте анализа F и аттенюатора 7 установить на инди1 каторе 5 величину напряжения U...„(Р), значительно (на 20 — 25 дБ) превышающую U (F); затем переключатель 13

2 перевести в положение Б и с помощью переменных резистора 14 (R ), кон14 денсатора 15 (С„ ) H индуктивности

16 (L, ) выставить прежние значения, ь показаний амперметра 11 и индикатора 5 (цепь R 4, С„, L, имитирует среднее низкочастотное дифференциальное сопротивление исследуемого двухполюсника R и среднее значе1 ние его сопротивления по постоянному току R). При этом

I 1+j 211 FC,R„

+ j 2тГFL„ f; (2)

R=R, После выполнения ук аз анных опер ации ключ 10 размыкается, переключатель 12 ставится в положение (переключатель 13 по-прежнему в положез 1255

° нии b ) и по индикатору 5 фиксируется значение напряжения U2 (F), равное собственному шуму предлагаемого измерителя. Вклад в U 2 (F) шумов эквивалента, состоящего из переменных резистора 14, конденсатора 15 и индуктивности 16, определяется тепловым шумом его активной части и, как правило, мал по сравнению с вкладом в U.,,(Р) шумов усилителя 4 IO . и источника 1 постоянного напряжения. Это справедливо при применении в предлагаемом устройстве проволочного переменного резистора 14, избыточными шумами которого можно пренебречь, Однако при необходимости влияние шумов эквивалента может быть учтено — 2 уменьшением значения U íà величину U равную

4. KTG II дР 20 ц2 = Ж (1/R +)/R )

3 где G — активный компонент проворкб димости цепи R, С, L„

Я4» 45» 16 на частоте анализа F;

K=1,38044 10 Ppt(/Ê вЂ” константа 25

Больцмана;

Т вЂ” температура.

Величина среднего квадрата напряжения U2 (F) создаваемого. на измерительном сопротивлении R за счет !?

3 флуктуаций низкочастотного сопротивления исследуемого двухполюсника &R определяется в предлагаемом измерите.ле как разность показателей индикатора 5 при положениях а-о перек- 35 лючателя 13 (переключатель 12 находится в положении а ), При достаточных величинах полосы анализа ЬР и

А постоянной времени усредняющего индикатора 5 (величины дР и ), зави- 40 сят от типа низкочастотного анализатора спектра, используемого в качестве индикатора) измеритель позволяет уверенно регистрировать флуктуации U,(F), уровень которых в р 45

2 раз ниже величины собственного шума измерителя U (F) ).3.),: »4

Измеренная величина U (Р) свя зана со спектральной плотностью флуктуаций тока двухполюсника i2 (Р) простым соотношением

Ца (F)

2 (F) (4) дРК

Ъ

Флуктуации тока i вызываются низ,кочастотными флуктуациями collpoTHB ления исследуемого двухполюсника S R

954

4, — dR

8ц

dU%

8R

R +R

3 (5) при Ц= R i;

Ri +i8R

Я Ц «)Л» °. dR(u)i

1-i

dU О (6) Формула изобретения

Измеритель .спектра флуктуаций низкочастотного сопротивления двухполюсника, содержащий измерительный резистор, подключенный к входу усилителя, выход которого соединен с индикатором, генератор колебаний, выход которого подключен к входу аптенюатора, первый резистор, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения чувствительности, в него введены последовательно соединенные источник постоянного напряжения и амперметр, два переключателя, ключ, второй резистор, переменные резистор, конденсатор и индуктивность, при этом выход аттенюатора через ключ соединен с первым реэисdU Ц . R — )) = ) (7)

3 где » Ц вЂ” средние значения тока и напряжения на измерительном сопротивлении и клеммах исследуемого двухполюсника, На основании выражения (5) с учетом формул (4), (6) и (7) спектральная плотность флуктуаций низкочастотного сопротивления исследуемого двухполюсника S (F) равна

2 -2Ц2 (F) Г R 2

S (F) =(6R) = R -- — — -- 1+ ->).

R2.hF 2

3 2 (8)

Таким образом, спектральная плотность флуктуаций низкочастотного сопротивления двухполюсника S (F) опреRделяется в предлагаемом измерителе по измеренной величине Я (F) и известным R R,4» С,5, Ь1ь

При использовании в качестве индикатора 5 анализатора спектра типа

СК4-13 с полосой анализа д F=400 Гц и постоянной времени усредняющего фильтра Т вЂ” — 4 с чувствительность предлагаемого измерителя на частотах анализа 2 кГц F 600 кГц на порядок вьппе чувствительности известного измерителя.

Составитель В. Новоселов

Техред М.Ходанич Корректор М. Самборская

Редактор О. Бугир

Заказ 4818/45 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

S 1255954 б тором, другой вывод которого соеди-. соединен с первой клеммой для поднен с выводом второго резистора, ключения исследуемого двухполюсника, входом второго переключателя и пер- вторая клемма соединена с входом вым выходом первого переключателя, . усилителя и с выводом переменной инвторой выход которого соединен с дру- дуктивности, другой вывод которой

:гим выводом второго резистора, а соединен через параллельно соединенвход соединен с выходом амперметра, ные переменные резистор и конденсатор с первый выход второго переключателя вторым выходом второго переключателя.