Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 57
Текст из файла (страница 57)
При Се~жСет погрешность резко возрастает. Измерение индуктивнпсти. В этом случае непосредственно реализовать замещение не удается в связи с трудностью изготовления рабочих катушек с переменной индуктивностью. Однако могут быть рекомендованы схемы, существенно уменьшающие погрешность измерения. В этих схемах измеряемую индуктивность замещают емкостью рабочего конденсатора (рис.13.10).
Схему на рис. ~13.10, а применяют для измерения малых индуктивностей. Первое измерение производят с короткозамыкающей перемычкой между зажнмамн а и б. Установив частоту генератора, равную рабочей частоте исследуемой катушки, настраивают схему в резонанс изменением емкости рабочего конденсатора. Момент резонанса определяют по максимальному показанию вольтметра.
При резонансе частота генератора равна резонансной частоте контура: У=Хо=1/(2п7ГАюСа) . (13.19) При втором измерении между зажимами а и б включают неизвест. ную индуктивность. Меняя емкдсть рабочего конденсатора (при постоянной частоте генератора), снова настраивают схему в резонанс. При этом у у,=фя т"К~Х,~ср. (13.20) 264 Из соотношений (13.19) и (.13.20) получаем Е„=ЕО (СИ/С02 — 1).
(13.2Ц . Вели индуктивность .Еа неизвестна, измеряемую индуктивность рас- считывают по формуле Е.=,— 1 — ), 1 /1 1 (13.22) '(2лУ)з ~См См также полученной из соотношений (13.19) и (13.20). В этой фор- муле ( — частота генератора при измерениях. Погрешность измерения индуктивности связана в основном с не- точностью отсчета значений См и См, При См=Саз погрешность резко возрастает. Анализируя выраженйе (13.21), можно убедиться, что минимальная погрешность получается при ЕожУ . Для измерения больших индуктивностей используют схему, при- веденную на рис. 13.10,б.
Изменяя емкость, настраивают схему в резонанс сначала без измеряемой индуктивностн, а затем при вклю- чении ее параллельно рабочему конденсатору. Резонансную часто- ту контура при первом и втором измерениях определяют соотноше- ния 1 1 г Г.,+Е„ Приравнивая их, получаем (13.23) Соз — См И в этом случае погрешность измерения обусловлена неточностью отсчета значений Сж и Ссь а наилучшие по точности результаты получаются при Е, =Еа Отметим, что в приведенных схемах взаимная индуктивность между катушками Еа и Е должна быть пренебрежимо малой. Измерение полной проводимости. Схема для измерения полных проводимостей приведена на рис.
13.11. В данном случае используют параллельный измерительный контур, состоящий из рабочих элементов н исследуемой цепи. Последняя рассматривается как параллельное соединение активной б„ и реактивной Вэ проводимостей. Для обеспечения роста напряжения на контуре при резонансе его включают через конденсатор связи. Измерения производят следующим образом. Установив заданную частоту генератора ), подключают исследуемую цепь и настраивают схему в резонанс изменением емкости рабочего конденсатора.
При резонансе отсчитывают значение емкости См и показание вольтметра. Затем вместо исследуемой цепи включают рабочий резистор йа и снова настраивают схему в резонанс изменением емкости рабочего конденсатора. Меняя сопротивление рабочего резистора, добиваются прежнего показания вольтметра и отсчитыва- ют значения Соз н )го. Частота генератора при этих операциях должна оставаться постоянной. Активная составляющая измеряемой полной проводимости а„= 1юо.
(13.24) Модуль и знак реактивной составляющей определяются выражением, следующим из схемы рис. 13.Н: В =2иу (Соз — См). (13.25) Если См — Си)0, реактивная составляющая имеет емкостный характер, а эквивалентная емкость С =Спи — Соь Если Сох — Со~<0, Рис. 1321. Схема измерения полной проиоднмости реактивная составляюгцая имеет индуктивный характер. Зквива. лентную индуктивность рассчитывают по формуле А = (2пУ)з (Соз — Соз) Подчеркнем, что результаты измерения и расчета определяют параметры эквивалентной схемы исследуемой цепи (в данном случае — параллельной схемы замещения), но не указывают на ее конкретную структуру. й 13.4.
Измерение добротности. Куметр Среди приборов для измерения параметров компонентов резонансным методом наиуолее распространены измерители добротности, называемые также куметрами. Основное назначение куметра †намерение добротности катушек, однако схема этого прибора позволяет измерять индуктивность катушек„ емкость н тангенс угла потерь конденсаторов, полное сопротивление и полную проводимость цепей на радиочастотах. Устройство куметра. На рис, 13.12 приведена упрощенная функциональная схема НЧ-куметра.
Основными узлами его являются. перестраиваемый в заданном диапазоне частот генератор; измерительный контур, составленный из исследуемого компонента и рабочих элементов; электронный вольтметр, измеряющий напряжение на выходе контура. Измерение добротности с помощью куметра основано-па известном свойстве последовательного контура: при резонансе напряжез ние на реактивном элементе контура в () раз больше э.д.с. на его входе. Практически измеряют не э. д.
с., а напряжение на входе контура (или ток через малое сопротивление Ло) и напряжение на емкости Са при резонансе. Добротность вычисляют по формуле 0х= ~~,оШ,~=(7соМйо). (13.26) Если контур куметра состоит из исследуемой катушки и рабочего конденсатора, потери в котором пренебрежимо малы, измеренная добротность равна добротности катушки.
Напряжение или ток на входе контура поддерживают постоянным. При этом появляется возможность отградуировать вольтметр, измеряюший напряжение на емкости, в единицах добротности. ьл Рис. 13.12, Функциональная схема НЧ-ку- Рис. 13.13. Функциональная схема матра куметра с индуктивным делителем Схему иа рис. 13.12 используют на низких частотах. В высокочастотных куметрах напряжение на измерительный контур подают через индуктивный или емкостный'делитель. Элементом связи контура с генератором является малая индуктивность или большая емкость.
Функциональная схема куметра с индуктивным делителем приведена на рис. 13.13. Укажем характерные погрешности при измерении добротности куметром. Для схемы, изображенной на рис. ~!3.12, погрешность обусловлена сопротивлением резистора )сс. Этот резистор непосредственно входит в измерительный контур и снижает его добротность. Измеренная добротность Я. =М(1+)го/Ю* (13.27) где Ял — добротность контура, составленного из х. и Са, )га — сопротивление потерь этого контура. Из соотношения (13.27) следует расчетная формула для погрешности, обусловленной влиянием 7тс. дя.!()„= — — )~оЯ .
Поэтому сопротивление Ла стараются сделать возможно меньше. Обычно оно равно 0,04 — 0,05 Ом. Важно, чтобы этот резистор был безындукционным, а сопротивление его мало зависело от температуры и частоты. В схеме на рис. 13.13 источником погрешности является индуктивность связи 7-т. 267 ) ~Ч Союз бы()ь (13.28) здесь | — частота генератора прн измерениях. Значения )г и Х, соответствуют последовательной схеме замещения исследуемой цепи. При См>Саз реактивное сопротивление положительно, цепь имеет индуктивный характер; если См< Сам сопротивление Х является емкостным. При большом сопротивлении исследуемой цепи ее включают параллельно рабочему конденсатору между зажимами в и г контура куметра. К зажимам а и.
б подключают вспомогательную катушку индуктивностн. Контур' настраивают в резонанс изменением емкости рабочего конденсатора. При резонансе отсчитывают значения Соз и 0ь Исследуемую цепь в данном случае удобно представить параллельной схемой замещения.
Параметры атой схемы определяют из выражений 0; =2пу"См (— (<Ь %~/. В,=2п ~(См — Сп). (13.29) При измерении добротности на высоких частотах существенную погрешность, дают остаточные параметры схемы. На результат измерения влияют также входные сопротивления вольтметров. Измерения с помощью куметра. Как было указано, основное назначение куметра — измерение добротности катушек.
Для этого исследуемую катушку включают между зажимами'п и б контура куметра (см. рис. 13.12 и 1333). Установив заданную частоту генератора, настраивают схему в резонанс изменением емкости рабочего конденсатора. Добротность катушки определяют по показаниям приборов, измеряющих напряжения на входе и выходе контура. Широко применяют куметр для измерения полного сопротивления цепей на радиочастотах. Эти измерения выполняют следующим образом.
Между зажимами а и б контура куметра включают вспомогательную катушку индуктивности с достаточно высокой добротностью. Установив частоту генератора, настраивают схему в резонанс изменением емкости рабочего конденсатора. При резонансе определяют добротность измерительного контура Я~ и емкость рабочего конденсатора См. Дальнейшие измерения производят с исследуемой цепью.
Если модуль полного сопротивления пепи невелик, Ее включают последовательно с вспомогательной катушкой индуктивности между зажимами а и б. Схему снова настраивают в резонанс, меняя лишь емкость рабочего конденсатора. При резонансе определяют значения Яа и Соз. Составляющие полного сопротивления рассчитывают по формулам Если См>Сеь цепь имеет емкостный характер; при См(Саз она имеет индуктивный характер. Полное сопротивление исследуемой мепн Я =1/У' =(П вЂ” /В )/(О~+В~.
Область применения куметра пе ограничивается рассмотренными примерамн. С помощью этого прибора можно измерять индуктивность и емкость методом, описанным в $13.3, определять тангенс угла потерь конденсаторов, емкость катушек индуктивности и другие величины. ф 13.5. Особенности измерения параметров и характеристик интегральных микросхем Появление интегральных микросхем (ИМС) привело к изменению процессов проектирования и конструирования радиотехнических систем и устройств. Это объясняется резко возрастающей сложностью, приводящей к необходимости применения ЭВМ для целей автоматизации всех этапов создания РТС, слиянию этапов проектирования, стремительному уменьшению габаритов при одновременном повышении надежности.
Большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС, СБИС) объединяют в одном корпусе одну или несколько функциональных ячеек (ФЯ) или устройств (ФУ). Все это привело к необходимости создания принципиально новых методов и средств измерений, позволяющих оценивать выходные характеРис1ики илн обобщающие параметры РТУ или РТС. Одной из главных особенностей РТС, построенной на элементах третьего и четвертого поколений (ИМС, БИС), является заранее предусматриваемая возможность проведения измерений ее характеристик. Это достигается определением па ранних этапах проектирования важности измерения тех или иных параметров, оптимизацией их числа: созданием топологии, обеспечивающей наиболее простой доступ к измеряемым точкам (путем подключения точек контроля к выводам ИМС), и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
