Схемы измерения, источники погрешностей.
Затухание– энергетическая мера передачи гармонического сигнала через четырёхполюсник.Различают 3 вида затухания: рабочее, вносимое и собственное, которыехарактеризуют четырёхполюсники, предназначенные для передачи информации.
Рабочеезатухание определяется по формуле
/> дБ
P1 – кажущаясямощность, которую может отдать генератор на согласованную с ним нагрузку.Величины Р1 и Р2 связаны с величиной ЭДС генератора Е и напряжением на нагрузкеUн известными соотношениями:
/> ; />
гдеZн и Zr – модули полных сопротивлений генератора и нагрузки.
Существует2 различных метода измерения рабочего затухания и усиления четырёхполюсника:
Метод известного генератора
Методизвестного генератора
Методизвестного генератора основан на использовании измерительного генератора сизвестным внутренним сопротивлением Zr и ЭДСЕ. Для определения рабочего затухания четырёхполюсника этим методом достаточноизмерить напряжение U на выходе четырёхполюсника. Можнонапряжение на нагрузке определяеть с помощью измерителя уровня.
Схемаизмерения рабочего затухания методом известного генератора
/>
Данныйрежим измерения позволяет ускорить и автоматизировать процесс снятия частотныххарактеристик рабочего затухания.
ЗначениеЭДС и внутреннего сопротивления генератора в рабочем диапазоне частот могутизменяться под влиянием паразитных параметров входного блока генератора иколебания значения сопротивления нагрузки, поэтому во время измерения рабочегозатухания необходимо следить за постоянством ЭДС и внутреннего сопротивлениягенератора. Для стабилизации параметров на выходе генератора часто включаютрезисторные удлинители, представляющие собой звенья Т и П-образныхчетырёхполюсников, затухание которых соответствует затуханию электрическидлинной линии, т.е. 15-20дБ. В результате получают «известный» генератор сболее стабильными параметрами: внутренним сопротивлением, равнымхарактеристическому сопротивлению удлинителя, и ЭДС, равной напряжению на выходебез нагрузки. Погрешность измерения рабочего затухания методом известногогенератора определяется в основном погрешностью измерительного прибора исоставляет обычно 0,1-0,8 дБ.
Измерениерабочего затухания методом Z
Измерениерабочего затухания методом Z осуществляется с помощью следующей схемы:
Измерениерабочего затухания методом Z
/>
Схемасравнения для несимметричных четырёхполюсников
/>
Погрешностьизмерения рабочего затухания, как и в предыдущем случае, определяетсяпогрешностью измерений уровней напряжений U1 и Uн и составляет 0,1-1,8 дБ. С целью повышенияточности измерений методом Z пользуютсясхемами сравнения симметричных и несимметричных четырёхполюсников. Рабочеезатухание измеряемого четырёхполюсника сравнивается с затуханием образцовогомагазина затухания МЗ. Процесс измерения состоит в регулировке затуханияобразцового МЗ до тех пор, пока напряжение на его выходе U`н не станет равным напряжению на нагрузке Uн, что регистрируется индикатором с высоким входнымсопротивлением с помощью переключателя П. Рабочее затухание определяется изследующих соотношений:
/>
Погрешностьизмерения рабочего затухания в этом случае определяется, главным образом,погрешностью образцового МЗ, обусловленной ошибкой дискретности, равнойпримерно половине наименьшего значения затухания образцового магазиназатухания. Эта ошибка в зависимости от класса точности и диапазона рабочихчастот составляет 0,05-0,1 дБ. Индикатор не оказывает заметного влияния нарезультирующую ошибку измерения.
Дляуменьшения ошибки дискретности применяют способ измерения рабочего затухания,основанный на методе Z и использующийсхему сравнения и непосредственно измерения. В этом случае отсчёт измеряемогозатухания производится не только по показания образцового магазина затухания,но и по шкале стрелочного прибора, которая калибруется по образцовому магазинузатухания.
Измерение рабочего усиления
Приизмерении рабочего усиления необходимо следить за тем, чтобы напряжениевходного измерительного сигнала не перегружало усилитель. Требуемый уровеньвходного сигнала устанавливается с помощью делителя измерительного генератораили образцового магазина затухания, включаемого перед усилителем. Рабочееусиления определяется по формуле:
/>
Схемыизмерения рабочего усиления методом известного генератора и методом Z не отличаются от схем измерения затухания. Привысокоточных измерениях рабочего усиления, например измерительных усилителей,применяется метод Z со схемой сравнения.
Схема,пригодная для определения усиления усилителей, имеющих постоянное активноесопротивление во всём диапазоне рабочих частот. Входное напряжение регулируетсяМЗ1. На нагрузке измеряемого усилителя при помощи МЗ2 устанавливаетсянапряжение, равное Е/2. Характеристические сопротивления магазинов МЗ1 и МЗ2должны быть равны входным и выходным характеристическим сопротивлениямизмеряемого усилителя соответственно.
Сопротивлениярезисторов делителя должны обеспечивать необходимую точность деления напряженияЕ. Значение этих сопротивлений выбирается таким, чтобы они не шунтировали выходгенератора и симметрирующий трансформатор и в то же время были значительноменьше входного сопротивления указателя уровня или другого индикатора.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.shpora-zon.narod.ru/