SU1255954A1 - Измеритель спектра флуктуаций низкочастотного сопротивлени двухполюсника - Google Patents

Abstract

Изрбретение предназначено дл  паспортизации флуктуационных параметров двухполюсников. Цель изобретени  - повышение чувствительности измерител . 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 позвол ет имитировать эквивалентное сопротивление исследуемого двухполюсника 2 по .низкочастотному и посто нному токам и разностным методом исключить из результата измерений собственные шумы предлагаемого измерител , т.е. шумы источника питани  и усилител . 1 ил. сл о сл 4

Description

Изобретение относитс  к технике измерений и предназначено дл  паспортизации флуктуационных параметро двухполюсников: резисторов, полупроводниковых и вакуумных диодов и т.д.

Цель изобретени  - повышение чувствительности измерител  спектра флуктуации низкочастотного сопротивлени  двухполюсника.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что имитируетс  эквивалентное сопротивление исследуемого двухполюсника по низкочастотному и посто нному токам и разностным методом исключаютс  из результата измерений собственные шумы предлагаемого измерител , т.е. шумы источника питани  и усилител .

На чертеже представлена функцио- нальна  схема предлагаемого устройства .

Измеритель спектра флуктуации низкочастотного сопротивлени  двухполюсника содержит источник 1 посто  нного напр жени , исследуемый двухполюсник 2, измерительньй резистор усилитель 4, индикатор 5, генератор колебаний, аттенюатор 7, резисторы 8 и 9, ключ 10, амперметр П, пере- ключатели 12 и 13, переменные резистор 14% конденсатор 15 и индуктивность 16.

В устройстве измерительный резистор 3 подключен к входу усилите- л  4, выход которого соединен с индикатором 5, генератор 6 колебаний подключен к входу аттенюатора 7, ключ 10 соедин ет выход аттенюатора 7 и резистор 8. Вход первого переключател  12 через амперметр 11 подключен к источнику 1 посто нного напр жени , другой вывод резистора соединен с выводом второго резистора 9, входом второго переключател  13 и первым выходом первого переключател  12, второй выход которого соединен с другим выводом второго резистора 9. Первый выход второго переключател  13 соединен с первой клеммой исследуемого двухполюсника, втора  клемма которого соединена с входом усилител  4 и с выводом переменной индуктивности 16, другой ВЫ

вод которой соединен через парал- лельно соединенные переменные резистор 14 и конденсатор 15 с вторым выходом переключател  13.

Устройство работает следующим обр азом.

Источник 1 посто нного напр жени  в положении Q переключателей 12 и 13 создает ток в цепи, состо щей из исследуемого двухполюсника 2 (сопротивление R по посто нному току ) и последовательно соединенного с ним измерительного резистора 3 (сопротивление R,)- При этом амперметр 11 регистрирует величину посто нного тока, питающего исследуемый двухполюсник 2 (ключ 10 разомкнут), и показани  индикатора 5, сто щего на выходе усилител  4, пропорциональны среднему значению квадрата хаотического напр жени  U (F) в полосе ДР вблизи частоты анализа F, создаваемого на измерительном сопротивлении за счет флуктуации низкочастотного сопротивлени  двухполюсник

U(F) и собственных шумов измерител  и (F) (суммарные шумы источника 1 посто нного напр жени  и усилител  4)

Ut (F) U (F) -t- U(F).

()

L

- IJJ / - ШO

Дл  определени  величины собственного шума (F) предлагаемого измерител  необходимо первоначально переключатель 12 перевести в положение 5 , замкнуть ключ 10 и с помощью генератора 6, частота гармонического колебани  которого устанавливаетс  равной частоте анализа F, и аттенюатора 7 установить на индикаторе 5 величину напр жени  UpQp(F значительно (на 20 - 25 дБ) превьша- к цую и (F); затем переключатель 13 перевести в положение 5 и с помощью переменных резистора 14 (R,), конденсатора 15 () и индуктивности 16 (L,,) выставить прежние значени  ,

1&

показаний амперметра 11 и индикатора 5 (цепь R , С, L,g имитирует среднее низкочастотное дифференциальное сопротивление исследуемого Двухполюсника R а и среднее значение его сопротивлени  по посто нному току R). При этом

(2)

После выполнени  указанных операций ключ 10 размыкаетс , переключатель 12 ставитс  в положение (переключатель 13 по-прежнему в положеНИИ () и по индикатору 5 фиксируетс  значение напр жени  U| (F), равное собственному шуму предлагаемого измерител . Вклад в и (F) шумов эквивалента , состо щего из переменных j резистора 14, конденсатора 15 и индуктивности 16, определ етс  тепловым шумом его активной части и, как правило, мал по сравнению с вкладом в Uj,p (F) шумов усилител  4 ю

и источника 1 посто нного напр жени . Это справедливо при применении в предлагаемом устройстве проволочного переменного резистора 14, избыточными шумами которого можно пренеб- 15 речь. Однако при необходимости вли ние шумов эквивалента может быть учтено уменьшением значени  величину U, равную

-2 i KTGjjig A.F

-. оУкГ-и/кЛ

G 1 - активный компон ент проводимости цепи R , , Ц на частоте анализа F; ,38044-Ю Дж/К - константа 25

Больцмана; Т - температура.

Величина среднего квадрата напр жени  и (F), создаваемого на измерительном сопротивлении R за сче

фпуктуаций низкочастотного сопротивлени  исследуемого двухполюсника SR, определ етс  в предлагаемом измерителе как разность показателей индикатора 5 при положени х o.-S перек- лючател  13 (переключатель 12 находитс  в положении а). При достаточных величинах полосы анализа uF и посто нной времени усредн ющего индикатора 5 (величины AF и зави- с т от типа низкочастотного анализатора спектра, используемого в качестве индикатора) измеритель позвол ет уверенно регистрировать флуктуации y.(F) уровень которых в раз ниже величины собственного шума измерител  (F) 3,:

(3)

Измеренна  величина U (F) св зана со спектральной плотностью

флуктуации тока двухполюсника i (F) простым соотношением

71 .s -

(F)

TfRf

(4)

Флуктуации тока i вызываютс  низ- ,кочастотными флуктуаци ми сопротивлени  исследуемого двухполюсника S R

55954

j ю

ч

. - 5R т dRI .,,,

- dulu

при и R i;

5u -.

. . dR(U) ,i -----1-ins-t -l-l1 i

(5) (6)

(7)

15

20

25

30

5 0 5

0

5

где 1, и - средние значени  тока и

напр жени  на измерительном сопротивлении и клеммах исследуемого двухполюсника . На основании выражени  (5) с учетом формул (4), (6) и (7) спектральна  плотность флуктуации низкочастотного сопротивлени  исследуемого двухполюсника S (F) равна

.(.,1иЬ

(8)

Таким образом, спектральна  плотность флуктуации низкочастотного сопротивлени  двухполюсника S (F) определ етс  в предлагаемом измерителе по измеренной величине U (F) и известным R, R, С,5, L,.

При использовании в качестве индикатора 5 анализатора спектра типа СК4-13 с полосой анализа Гц и посто нной времени усредн ющего фильтра с чувствительность предлагаемого измерител  на частотах анализа 2 600 кГц на пор док вьщге чувствительности известного измерител .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Измеритель .спектра флуктуации низкочастотного сопротивлени  двухполюсника , содержащий измерительный резистор, подключеннь1Й к входу уси- лител , выход которого соединен с , индикатором, генератор колебаний, выход которого подключен к входу ai-. тенюатора, первый резистор, отличающийс  тем, что, с целью повьшгени  чувствительности, в него введены последовательно сое- диненные источник посто нного напр жени  и амперметр, два переключател , ключ, второй резистор, переменные резистор, конденсатор и индуктивность , при этом выход аттенюатора через ключ соединен с первым резне$1255954

   тором, другой вывод которого соеди- соединен с первой клеммой дл  под- нен с выводом второго резистора, исследуемого двухполюсника, входом второго переключател  и пер- втора  клемма соединена с входом вым выходом первого переключател , усилител  и с выводом переменной инвторой выход которого соединен с дру- дуктивности, другой вывод которой гим выводом второго резистора, а соединен через параллельно соединен- вход соединен с выходом амперметра, ные переменные резистор и конденсатор с первый выход второго переключател  вторым выходом второго переключател .