SU708258A1

SU708258A1 - Q-factor measuring device

Info

Publication number: SU708258A1
Application number: SU762366089A
Authority: SU
Inventors: Виктор Викторович Молочников
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4493
Priority date: 1976-06-02
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1980-01-05

Description

1one

Изобретение относитс к области радиоизмерительной техники и может быть использовано дл измерени параметров радиоэлементов, в частности, дл измерени добротности, емкости и индуктивности .The invention relates to the field of radio metering technology and can be used to measure parameters of radio elements, in particular, to measure the quality factor, capacitance and inductance.

Известны устройства дл измерени добротности, содержащие блок автоматической регулировки амплитуды высоксичастотного напр жени , широкополосный усилитель, в цепь положительной обрат ной св зи которого включен измерительный колебательный контур l.Device for measuring the quality factor is known, which contains an automatic amplitude adjustment unit for a high-frequency voltage, a broadband amplifier, in the positive feedback circuit of which a measuring oscillator circuit l is included.

Известные устройства имеют относительно высокую погрешность измерени из-за нелинейных искажений, обусловленных , работой широкополосных усилителей в режиме насыщени , и большое врем (до единиц секунд) установлени устойчивых автоколебаний при измерении высоких добротностей на низких частотах ( - 1 кГц). .The known devices have a relatively high measurement error due to nonlinear distortions caused by the operation of wideband amplifiers in the saturation mode, and a long time (up to several seconds) to establish stable self-oscillations when measuring high Q-qualities at low frequencies (-1 kHz). .

Известно также устройство ад измерени добротности, содержащее изЦерительный блок, выход которого соединен с соответствующими входами каждого ШИ рокополосного усилител и входом блока автоматической установки уровн напр жени . В этом устройстве добротность определ етс через коэффициент усилени одного из широкополосных усилителей, который устанавливаетс фиксированием момента возбуждени при помощи блока регистрации момента возбуждени 2.It is also known a device for measuring the quality factor, containing a certifying unit, the output of which is connected to the corresponding inputs of each CI of the unipolar amplifier and the input of the automatic voltage level setting unit. In this device, the quality factor is determined through the gain of one of the wideband amplifiers, which is established by recording the excitation time using the excitation time registration unit 2.

Недостатком известного устройства вл етс больша погрешность измерени добротности, обусловленна фиксацией момента возбуждени в неустановившемс режиме, т.е. при несколько большем коэффициенте усилени , чем в установившем с режиме.A disadvantage of the known device is the large measurement error of the quality factor, due to the fixation of the excitation moment in an unsteady mode, i.e. at a slightly higher gain than in steady state.

Цель предлагаемого изобретени - ПР вьпиение точности измерени .The purpose of the present invention is to measure measurement accuracy.

Дл этого в устройство дл измерени добротности, содержащее измерительный блок, выход которого соединен с соотретсгвующими входами широкополосных усилителей и входом блока автоматической установки уровн , введены блок автомати« еской регулировки коэффициента усилени и два амплитудных ограничител напр жени , причем входы одного и другого амплитудных ограничителей напр же . ВИЯ соединены со входами широкополосны усилителей, выход первого амплитудного .ограничител напр жени соединен со входом измерительного блока, а второго с эквивалентом входного сопротивлени измерительного блока и с одним из входов блока автоматической регулировки коэффициента усилени , при этом управл ющий вход одного и другого амплитудных ограничителей напр жени соединен с выходом блока автоматической уста-, новки уровн напр жени , кроме того, другой вход блока автоматической регулировки коэффициента усилени соединен со входом другого амплитудного ограничител напр жени , а выход блока автомагической регулировки коэффициента усилени , соединен с управл ющим входом каждого широкополосного усилител . На чертеже представлена функциональ на схема предлагаемого устройства дл измерени добротности. Устройство содержит измерительный блок 1, состо щий из колебательного кон тура. Выход измерительного блока соеди нен со входами .широкополосных усилителей 2 и 3 и со входом блока 4 автоматической установки уровн напр жени , со сто щего из блока 5 сравнени , источника 6 опорного напр жени и блока 7 установки уровн ограничени . Выход блока 4 соединен с управл ющими входами амплитудных ограничителей 8 и 9. Выход щирокополосного усилител 2 подключен ко входу ограничител 8, выход которого подключен ко входу измерительного Выход широкополосного усилител 3 подключен ко входу амплитудного ограничител 9, выход которого нагружен на эквивалент 10 входного сопротивлени измерительного блока, и к одному из входов блока 11 автоматической регулировки коэффициента усилени , состо щего из блока 12 сравнени II регул тора коэффициента усилени 13. Второй вход блока 11 подключен к выходу амплитудн го ограничител 9, а выход последнего подключен к управл ющим входам широко полосных усилителей 2 и 3. Широкополосный усилитель 2 с последовательно включенным амплитудным ограничителем 8, за счет автоматического поддержани баланса фаз, предусмо-пренного в схеме широкополосного усилител 2, охвачен положительной обратной св зью через измерительный блок 1. В начальный момент времени коэффициент усилени широкополосного усилител 2 устанавливают значительно больше значени , необходимого дл установившегос автоколебательного режима в системе: широкополбсньШ усилитель 2 - амплитудный ограничитель 8 - измерительный блок I. При этом уровень напр жени насыще- ни в широкополосном усилителе 2 и уровень ограничени в амплитудном ограничителе 8 выбирают максимальными, обеспечивающими условие линейного усилени до заданного уровн высокочастотного напр жени в колебательном контуре и; мерительного блока 1, т.е. . (улакс Л 2 лсз) глсжс (1) максимальное неограниченное Bbix fAOKc напр жение на выходе ограничителей; и. - заданное высокочастотное на- V пр жение в колебательном контуре измерительного блока 1; hn - коэффициент ослаблени выходного согласующего устройства измерительного блока 1; - максимальный коэффициент уси 2 ллакс лени широкополосного усилител 2; ..г максимальный уровень ограниогр .ллсдкс чени амплитудного ограничител 8. В этом случае в колебательном контуре измерительного блока I лавинообразно нарастает высокочастотное напр жение, определ емое формулой: и:-.и ..м., -и О ,,„2Г, ., ,. , . 4-1 ( 2 iAattc 4Q2j f ) UQ - напр жение шумов на входе широкополосного усилител 2; . - коэффициент ослаблени измерительного блока 1; 0| - добротность колебательного контура измерительного блока 1; UJ - собственна углова частота колебательного контура измерительного блока 1; t - врем установлени высокочастотного напр жени в колебательном контуре измерительного блока I. При достижении заданного уровн выоокочастогного напр жени в колебательном контуре измерительного блока 1;блок 5 сравнени запускает блок 7 установки уровн ограничител блока 4 автоматической установки уровн напр жени . При этом в амплитудных ограничител х 8 и 9 за врем teO.lty автоматически устанавливаетс и-фиксируетс уровень ограничени , соответствующий балансу амплитуд в установившемс автоколебательном режиме системы: широкополосный усилитель 2 - амплитудный ограничитель 8 - измерительный блок 1. Одновременно с установлением уровн ограничени происходит уменьшение коэффициентов усилени широкополосных усилителей 2 и 3 при помощи блока 11 автоматической регулировки коэффициента усилени 11. При достижении равенства амплитуд напр жени на выходе широкополос ного усилител 3 и выходе амплитудного ограничител 9 блок 12 сравнени ампли туд напр жени фиксирует управл ющее напр жение регул тора коэффициента усилени 13 и, тем самым, фиксирует коэффициенты усилени широкополосных усилителей 2 и 3. При этом дл обеспечени устойчивого автоколебательного режима , коэффициент усилени широкополосного усилител 2 устанавливаетс несколько большим коэффициента усилени широкополосного усилител 3 (примерно на 1О-20%). В св зи с тем, что уровень огргшичени амплитудйого ограничител 9 равен уровню ограничени амплитудного ограничител 8 и соответствует уровню, обеспечивающему условие баланса амплитуд, то добротность будет определ тьс по формуле: illzK. N3 - установившийс коэффициент усилени широкополосного усилител 3. формула изобретени Устройство дл измерени добротности, содержащее измерительный блок, выход которого соединен с соответствуклцими входами широкополосных усилителей и входом блока автоматической устансжки уровн напр жени , отличающее- с тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введены блок ав- томатической регулировки коэффициента усилени , эквивалент входного сопротивлени измерительного блока и два амплитудных ограничител напр жени , причем входы амплитудных ограничителей напр н жени соединены с выходами широкопо- лоснь х усилителей, выход первого амплитудного ограничител напр жени соединен со входом измерительного блока, второго - с эквивалентом входного сопротивлени измерительного блока и с одним из входов блока автоматической регулировки коэффициента усилени , при этом управл ющие входы амплитудных . ограничителей напр жени соединены с выходом блока автоматической установки уровн напр жени , другой вход блока автоматической регулировки коэффициента усилени соединен со входом второго амплитудного ограничител напр жени , а выход блока автоматической регулировки коэффициента усилени соединен с управл ющим входом каждого широкополосного усилител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 359619, кл. Q 01 R 27/26, 1971, 2.Авторское свидетельство СССР № 523366, кл. G 01 R 27/26, 11.01.76.To do this, a device for measuring the quality factor, containing a measuring unit, the output of which is connected to the corresponding inputs of broadband amplifiers and the input of the automatic level setting unit, has been introduced into the automatic gain control unit and two amplitude voltage limiters, and the inputs of one and the other amplitude voltage suppressors same The VIA is connected to the inputs of the wideband amplifiers, the output of the first amplitude voltage limiter is connected to the input of the measuring unit, and the second to the equivalent input resistance of the measuring unit and to one of the inputs of the automatic gain control unit, with the control input of one and the other amplitude limiters is connected to the output of the automatic voltage setting unit; besides, another input of the automatic gain control unit is connected to the input voltage. The other of the amplitude voltage limiter, and the output of the automatic gain gain control unit, are connected to the control input of each wideband amplifier. The drawing shows the functional scheme of the proposed device for measuring the quality factor. The device contains a measuring unit 1 consisting of an oscillatory circuit. The output of the measuring unit is connected to the inputs of the broadband amplifiers 2 and 3 and to the input of the unit 4 of the automatic voltage level setting, consisting of the reference unit 5, the reference voltage source 6 and the limit level setting unit 7. The output of block 4 is connected to the control inputs of the amplitude limiters 8 and 9. The output of the broadband amplifier 2 is connected to the input of the limiter 8, the output of which is connected to the input of the measuring output The output of the wideband amplifier 3 is connected to the input of the amplitude limiter 9, the output of which is equivalent to 10 of the input resistance of the measuring unit, and to one of the inputs of the automatic gain control unit 11, consisting of comparison unit 12 of the second gain control controller 13. The second input of the power supply unit 11 is connected n to the output of the amplitude limiter 9, and the output of the latter is connected to the control inputs of wideband amplifiers 2 and 3. Broadband amplifier 2 with a series-connected amplitude limiter 8, due to the automatic balance of the phases provided for in the broadband amplifier 2, covered positive feedback through the measuring unit 1. At the initial moment of time, the gain of the wideband amplifier 2 is set significantly more than the value required The oscillatory mode in the system: broadband amplifier 2 — amplitude limiter 8 — measuring unit I. In this case, the saturation voltage level in wideband amplifier 2 and the limitation level in amplitude limiter 8 are chosen to be maximum, ensuring the condition of linear amplification to a given high-frequency voltage in oscillatory circuit and; measuring unit 1, i.e. . (ulax L 2 lsz) glasss (1) maximum unbounded Bbix fAOKc voltage at the output of the limiters; and. - given high-frequency impedance V in the oscillatory circuit of the measuring unit 1; hn is the attenuation coefficient of the output matching device of the measuring unit 1; - maximum coefficient wuxi 2 llaks laziness broadband amplifier 2; ..g the maximum level is limited by the amplitude limiter 8. In this case, the high-frequency voltage, which is determined by the formula: and: - and.m., -and, 2G, .,. , 4-1 (2 iAattc 4Q2j f) UQ is the noise voltage at the input of broadband amplifier 2; . - attenuation coefficient of measuring unit 1; 0 | - the quality factor of the oscillating circuit of the measuring unit 1; UJ - own angular frequency of the oscillating circuit of the measuring unit 1; t is the time of setting the high-frequency voltage in the oscillatory circuit of the measuring unit I. When the preset level of the high-frequency voltage in the oscillatory circuit of the measuring unit 1 is reached, the comparison unit 5 starts the limiter level setting unit 7 of the automatic voltage level setting unit 4. At the same time, in the amplitude limiters 8 and 9, during the teO.lty time, the limit level corresponding to the amplitude balance in the established self-oscillating mode of the system is automatically fixed and fixed: broadband amplifier 2 — amplitude limiter 8 — measuring unit 1. Simultaneously with the limiting level, the reduction occurs gain factors of wideband amplifiers 2 and 3 with the help of block 11 of automatic gain control 11. When the voltage amplitudes at the output reach the wideband amplifier 3 and the output of the amplitude limiter 9; the voltage amplitude comparison unit 12 fixes the control voltage of the gain control regulator 13 and thereby fixes the gains of the wideband amplifiers 2 and 3. In this case, to ensure a stable auto-oscillatory mode, the gain broadband amplifier 2 is set to a slightly higher gain of broadband amplifier 3 (approximately 1 ~ 20%). Due to the fact that the limiting level of the amplitude limiter 9 is equal to the level of limiting the amplitude limiter 8 and corresponds to the level that provides the amplitude balance condition, the quality factor will be determined by the formula: illzK. N3 - the established gain factor of a wideband amplifier 3. The invention A device for measuring the quality factor, containing a measuring unit, the output of which is connected to the corresponding inputs of the wideband amplifiers and the input of the automatic leveling device for voltage level, in order to improve the measurement accuracy, an automatic gain control unit, the equivalent of the input resistance of the measuring unit, and two amplitude voltage limiters, the inputs of the amplitude voltage limiters are connected to the outputs of wideband amplifiers, the output of the first amplitude voltage limiter is connected to the input of the measuring unit, the second to the equivalent input resistance of the measuring unit and one of the inputs of the automatic gain control unit, while the control amplitude inputs. voltage limiters are connected to the output of the automatic voltage level setting unit, another input of the automatic gain control unit is connected to the input of the second amplitude voltage limiter, and the output of the automatic gain control unit is connected to the control input of each wideband amplifier. Sources of information taken into account in the examination 1, USSR Author's Certificate No. 359619, cl. Q 01 R 27/26, 1971, 2. USSR Author's Certificate No. 523366, cl. G 01 R 27/26, 11.01.76.

Claims

A device for measuring the quality factor, comprising a measuring unit, the output of which is connected to the corresponding inputs of broadband amplifiers and the input of the unit for automatically setting the voltage level, characterized in that, in order to increase the accuracy of the measurement, an automatic thematic gain adjustment unit, equivalent the input resistance of the measuring unit and two amplitude voltage limiters, and the inputs of the amplitude voltage limiters are connected to the outputs of the broadband amplifiers lei, the output of the first amplitude voltage limiter is connected to the input of the measuring unit, the second to the equivalent of the input resistance of the measuring unit and to one of the inputs of the automatic gain control unit, while the control inputs are amplitude. voltage limiters are connected to the output of the automatic voltage level adjustment unit, the other input of the automatic gain control unit is connected to the input of the second amplitude voltage limiter, and the output of the automatic gain control unit is connected to the control input of each broadband amplifier.