SU815717A1 - High-frequency voltage source - Google Patents

Description

(54) ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ(54) HIGH FREQUENCY VOLTAGE SOURCE

Изобретение относитс  к электронике и может быть использовано в качестве образцовой меры напр жени  при поверке высокочастотных вольтметров. Известен источник напр жени  высокой частоты, который содержит генератор, делитель , широкополосный усилитель, усилитель посто нного тока, преобразователь переменного напр жени  в посто нное, схему разности и источник опорного напр жени  I. Наиболее близким по технической сущности  вл етс  источник напр жени  высокой частоты, который содержит последовательно включённые задающий генератор, регулирующий узел, фильтр нижних частот и аттенюатор, выход которого подключен к выходному выводу, преобразователь переменного напр жени  в посто нное, вход которого подключен к выходу фильтра нижних частот, а также усилитель разности, первый вход которого соединен с источником опорного напр жени  2. Недостатком известных устройств  вл етс  точность выходного напр жени  высокой частоты. Целью изобретени   вл етс  повышение точности выходного напр жени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в источник введены дополнительный преобразователь переменного напр жени  в посто нное, дополнительный аттенюатор, усилитель промежуточной частоты с детектором , смеситель, четыре переключател  на несколько положений, два дополнительных усилител  разности, два блока пам ти и источник напр жени  гетеродина, причем выход преобразовател  переменного напр жени  в посто нное подключен к общему контакту пербого переключател , первый контакт которого соединен с первым блоком пам ти и первым входом первого дополнительного усилител  разности, второй вход которого подключен ко второму контакту первого переключател , а выход - к первому контакту второго переключател , дополнительный преобразователь переменного напр жени  в посто нное подключен между выходным выводом и вторым входом усилител  разности, выход которого подключен ко второму контакту второго переключател , третий контакт которого соодинен с выходом второго дополнительного усинтел  разности, а общий контакт подклюен к управл ющему входу регулирующего зла, источник напр жени  гетеродина подлючен к первому и второму контактам треьего переключател , общий контакт которого соединен с одним из входов смесите , другой вход которого подключен к выходному выводу, а выход через дополниельный аттенюатор соединен со входом усилител  промежуточной частоты с детекором , выходом подключенного к общему контакту четвертого переключател , первый контакт которого соединен со вторым блоком пам ти и с первым входом второго дополнительного усилител  разности, второй вход которого подключен ко второму конакту четвертого переключател .The invention relates to electronics and can be used as an exemplary voltage measure when calibrating high-frequency voltmeters. A high-frequency voltage source is known, which comprises a generator, a divider, a wideband amplifier, a direct current amplifier, an alternating voltage converter into a constant circuit, a difference circuit, and a reference voltage source I. The closest to the technical essence is a high frequency voltage source which contains a series-connected master oscillator, a regulating node, a low-pass filter, and an attenuator, the output of which is connected to the output terminal, an alternating voltage converter into PICs are read only, whose input is connected to the output of the lowpass filter, and a difference amplifier having a first input connected to a reference voltage source 2. The disadvantage of known devices is the accuracy of the output voltage of high frequency. The aim of the invention is to improve the accuracy of the output voltage. The goal is achieved by adding an additional AC voltage converter to the source, an additional attenuator, an intermediate frequency amplifier with a detector, a mixer, four switches for several positions, two additional difference amplifiers, two memory blocks, and a heterodyne voltage source, moreover, the output of the variable voltage to constant voltage converter is connected to a common contact of the first switch, the first contact of which is connected to the first memory block and the first input of The first additional difference amplifier, the second input of which is connected to the second contact of the first switch and the output to the first contact of the second switch, an additional AC / DC converter is connected between the output terminal and the second input of the difference amplifier, the output of which is connected to the second contact of the second switch , the third contact of which is in common with the output of the second additional difference amplifier, and the common contact is connected to the control input of the regulating evil, the source the voltage of the local oscillator is connected to the first and second contacts of the third switch, the common contact of which is connected to one of the mix inputs, the other input of which is connected to the output terminal, and the output through an additional attenuator is connected to the input of the intermediate frequency amplifier with the detector, the output connected to the fourth common terminal the switch, the first contact of which is connected to the second memory unit and the first input of the second additional difference amplifier, the second input of which is connected to the second contact fourth switch.

На чертеже представлена блок-схема источника напр жени  высокой частоты.The drawing shows a block diagram of a high frequency voltage source.

Источник напр жени  содержит задающий генератор 1, щирокополосный усилитель 2 с регулируемым коэффициентом передачи, фильтр 3 нижних частот, аттенюатор 4, преобразователь 5 переменного напр жени  в посто нное, источник 6 опорного напр жени , усилитель 7 разности, дополнительный преобразователь 8 переменного напр жени  в посто нное, смеситель 9, дополнительный аттенюатор 10, усилитель 11 промежуточной частоты с детектором, четыре переключател  12-15 на три положени , первый дополнительный усилитель 16 разности, второй дополнительный усилитель 17 разности, первый блок 18 пам ти, второй блок 19 пам ти и источник 20 напр жени  гетеродина .The voltage source contains a master oscillator 1, a broadband amplifier 2 with an adjustable transmission coefficient, a low-pass filter 3, an attenuator 4, a variable voltage constant-to-voltage converter 5, a reference voltage source 6, a difference amplifier 7, an additional variable voltage converter 8 constant, mixer 9, additional attenuator 10, intermediate frequency amplifier 11 with detector, four switches 12-15 three positions, first additional difference amplifier 16, second additional amplifier There are 17 differences, the first memory block 18, the second memory block 19, and a local oscillator voltage source 20.

Источник работает в три такта.The source works in three cycles.

Точное значение напр жени  на выходе источника получаетс  после третьего такта. В первом такте соединены общий и второй контакты переключател  13, общий и первый контакты переключателей 14 и 15. Во втором такте соединены общий и первый контакты переключател  12, общий и третий контакты переключател  -13, общий и второй контакты переключателей 14 и 15. В третьем такте соединены общий и второй контакты переключател  12, общий и первый контакты переключател  13.The exact value of the voltage at the output of the source is obtained after the third cycle. In the first cycle, the common and second contacts of the switch 13 are connected, the common and first contacts of the switches 14 and 15. In the second cycle, the common and first contacts of the switch 12, the common and third contacts of the switch -13, the common and second contacts of the switches 14 and 15 are connected. In the third tact combined common and second contacts of the switch 12, the common and the first contacts of the switch 13.

В первом такте нормируетс  напр жение исходного уровн  на заданной частоте и запоминаетс  его значение во втором блоке 19 пам ти. Напр жение с задающего генератора 1 через регулирующий узел 2, фильтр 3, в котором ослабл ютс  высщие гармоники и аттенюатор 4, в котором установлено минимальное ослабление, поступает на преобразователь 8 переменного напр жени  в посто нное. С выхода преобразовател  переменного напр жени  в посто нное напр жение поступает на второй вход усилител  7 разности, на первый вход которого подаетс  напр жение с источника 6 опорного напр жени . Усиленна  разность этих напр жений через переключатель 13 «поступает на управл ющий вход регулирующегоIn the first cycle, the voltage of the initial level at a given frequency is normalized and its value is stored in the second memory block 19. The voltage from the master oscillator 1 through the regulating unit 2, the filter 3, in which the highest harmonics are attenuated and the attenuator 4, in which the minimum attenuation is set, is fed to the variable voltage converter 8 to constant. From the output of the variable voltage converter, the direct voltage is supplied to the second input of the difference amplifier 7, the first input of which is supplied from the voltage source 6 of the reference voltage. The amplified difference of these voltages through the switch 13 "goes to the control input of the regulating

узла 2 и измен ет его коэффициент передачи таким образом, что на выходе источника устанавливаетс  напр жение, соответствующее напр жению источника 6 опорного напр жени . Погрещность напр жени  исходного уровн  на высоких частотах в основном определ етс  погрещностью преобразовател  8 переменного напр жени  в посто нное. Одновременно с выхода источника напр жение поступает на первый (сигнальный) вход смесител  9, а на второй вход смесител  9 через переключатель 15 поступает напр жение с источника 20 напр жени  гетеродина. Напр жение с выхода смесител  9 с частотой, равной разности частот задающего генератора 1 и ис , точника 20 напр жени  гетеродина, поступает в аттенюатор 10, в котором установлено максимальное ослабление. С выхода аттенюатора 10 напр жение поступает в усилитель 11 промежуточной частоты с детектором . Детектированное напр жени е промежуточной частоты через переключатель 14 поступает в блок 19 пам ти (например конденсатор), где и записываетс .node 2 and changes its transmission coefficient in such a way that the source output is set to the voltage corresponding to the voltage of the source 6 of the reference voltage. The voltage error of the initial level at high frequencies is mainly determined by the error of the variable-voltage-to-constant voltage converter 8. At the same time, the voltage from the source output goes to the first (signal) input of the mixer 9, and to the second input of the mixer 9, the voltage from the source 20 of the local oscillator is supplied to the second input of the mixer 9. The voltage from the output of the mixer 9 with a frequency equal to the frequency difference between the master oscillator 1 and the source of the voltage 20 of the local oscillator enters the attenuator 10, in which the maximum attenuation is set. From the output of the attenuator 10, the voltage enters an intermediate frequency amplifier 11 with a detector. The detected intermediate frequency voltage through the switch 14 enters the memory unit 19 (for example, a capacitor), where it is recorded.

Во втором такте нормируетс  требуемое значение первой гармоники выходного напр жени  и запоминаетс  напр жение на входе аттюнеатора 4. В аттюнеаторе 10 устанавливаетс  требуемое уменьщенйе ослаблени , а в аттюнеаторе 4 такое же увеличение ослаблени . Напр жение с выхода усилител  11 промежуточной частоты с детектором через переключатель 14 поступает на второй вход усилител  17 разности, а на первый вход этого усилител  разности поступает запомненное в первом такте напр жение во втором блоке 19 пам ти. Разность этих напр жений усиливаетс  усилителемIn the second cycle, the required value of the first harmonic of the output voltage is normalized and the voltage at the input of the attenuator 4 is memorized. The desired attenuation reduction is set in the attenuator 10, and the same attenuation increase is set in the attenuator 4. The voltage from the output of the intermediate frequency amplifier 11 with the detector through the switch 14 is supplied to the second input of the difference amplifier 17, and the voltage stored in the first clock in the second memory block 19 is applied to the first input of this difference amplifier. The difference of these voltages is amplified by the amplifier.

5 17, через переключатель 13 поступает на второй вход регулирующего узла 2 и измен ет его коэффициент передачи таким образом , что на выходе 21 источника устанавливаетс  напр жение меньще исходного значени  установленного в первом такте на значение выведенного ослаблени  в аттенюаторе 10. Одновременно на втором такте напр жение, поступающее на вход аттенюатора 4, поступает и ла преобразователь 5, а с выхода реобразовател  55 through the switch 13 enters the second input of the regulating node 2 and changes its transmission coefficient so that the output 21 of the source sets a voltage less than the initial value set in the first cycle by the value of the output attenuation in the attenuator 10. At the same time on the second cycle The input to the input of the attenuator 4 enters the converter 5, and from the output of the converter 5

5 через переключатель 12 - в первый блок 18 пам ти и записываетс .5 via switch 12 to the first memory block 18 and recorded.

Погрещность выходного напр жени  после второго такта в основном определ етс  погрещностью исходного уровн , установленного в первом такте, погрещностью ат тенюатора 10 и наличием на выходе 21 источника напр жени  с частотой гетеродина , обусловленного проводимостью между первым и вторым входом смесител  9 При малых значени х выходного напр жени ,The failure rate of the output voltage after the second cycle is mainly determined by the failure rate of the initial level set in the first cycle, the failure of the attenuator 10 and the presence at the output 21 of a voltage source with a local oscillator frequency caused by the conductivity between the first and second input of the mixer 9 At low output values stress

Claims (2)

J напр жение с частотой гетеродина может во много раз превыщать требуемое значение . В третьем такте исключаетс  погрещность выходного напр жени , вызванна  Наличием на выходе напр жени  с частотой гетеродина. Источник 20 напр жени  гетеродина отключаетс  от смесител  9, второй вход регулирующего узла 2 подключаетс  к выходу усилител  16 разности и с выхода преобразовател  5 напр жение поступает на второй вход усилител  16 разности , на первый вход которого поступает напр жение блока 18 пам ти, записанное в нем во втором такте. Таким образом поддерживаетс  равенство напр жений на входе аттенюатора 4 во втором и третьем такте . Погрешность относительного изменени  уровн  рассмотренного источника не зависит от параметров высокочастотного аттенюатора 4, а в основном определ етс  погрешностью аттенюатора 10. Так как аттенюатор 10работает на низкой промежуточной частоте , то ол может быть выполнен значительно точнее аттенюатора 4 (например, индуктивным делителем). К аттенюатору 4 предъ вл етс  лишь требование посто нства ослаблени  после второго такта, что не вызывает технических трудностей. Погрешность аттенюатора 4 не должна превышать диапазона регулировки коэффициента передачи в регулируюш,ем узле 2. Наименьшее напр жение, воспроизводимое источником , ограничиваетс  шумами усилител  11промежуточной частоты с детектором. Если полосу пропускани  усилител  11 выбрать достаточно узкой, выходное напр жение может составл ть 10-20 мВ. Отличительной особенностью рассматриваемого источника  вл етс  простота его метрологического обеспечени . В силу линейности смесител  9 дл  определени  погрешности во всем частотном диапазоне достаточно суммировать, погрешность исходного уровн  источника на заданной частоте с погрешностью требуемого уровн  на низкой частоте. Достигнута  точность измерени  напр жени  низких частот в широком диапазоне уровней значительно превышает точность измерени  напр жени  тех же уровней на высоких частотах. Таким образом, использование источника позвол ет уменьшить погрешность выходных напр жений низких уровней, расширить диапазон выходных напр жений в сторону уменьшени , исключить погрешность от подключени  внешней нагрузки, упростить метрологическое обеспечение, а также существенно снизить требование к высокочастотному аттенюатору. Формула изобретени  Источник напр жени  высокой частоты, содержащий последовательно включенные задающий генератор, регулирующий узел, фильтр нижних частот и аттенюатор, выход которого подключен к выходному выводу, преобразователь переменного напр жени  в посто нное, вход которого подключен к выходу фильтра нижних частот, а также усилитель разности, первый вход которого соединен с источником опорного напр жени , отличающийс  тем, что,-с целью повыщени  точности выходного напр жени , в него введены дополнительный преобразователь переменного напр жени  в посто нное, дополнительный-аттенюатор , усилитель промежуточной частоты с детектором, смеситель, четыре переключател  на несколько положений , два блока пам ти и источник напр жени  гетеродина и два дополнительных усилител  разности, причем выход преобразовател  переменного напр жени  в посто нное подключен к общему контакту первого переключател , первый контакт которого соединен первым блокам пам ти и первым входои первого дополнительного усилител  разности , второй вход которого подключен ко второму контакту первого переключател , а выход - к первому контакту первого переключател , дополнительный преобразователь переменного напр жени  в посто нное подключен между выходным выводом и вторым входом усилител  разности, выход которого подключен ко второму контакту второго переключател , третий контакт которого соединен с выходом второго дополнительного усилител  разности, а общий контакт подключен к управл ющему входу регулирующего узла, источник напр жени  гетеродина подключен к первому и второму контактам третьего переключател , общий контакт которого соединен с одним из входов смесител , другой выход которого подключен к выходному выводу, а выход через дополнительный аттенюатор соединен со входом усилител  промежуточной частоты с детектором, выходом подключенного к общему контакту четвертого переключател , первый контакт которого соединен со вторым блоком пам ти и с первым входом второго дополнительного усилител  разности , второй вход которого подключен ко второму контакту четвертого переключател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Белодарский Е. Т. и др. Источник калибровочного напр жени  в диапазоне частот 0,01-25 МГц. - «Вопросы радиотехники , М., 1974, вып. 3, с. 89. The j voltage with the frequency of the local oscillator can be many times greater than the required value. In the third cycle, the output voltage failure caused by the presence of a voltage output with a local oscillator frequency is excluded. The voltage source 20 of the local oscillator is disconnected from the mixer 9, the second input of the regulating unit 2 is connected to the output of the difference amplifier 16 and the voltage from the output of the converter 5 is fed to the second input of the difference amplifier 16, the first input of which receives the voltage of the memory block 18 recorded in him in the second measure. In this way, the voltage at the input of the attenuator 4 in the second and third cycle is equal. The error of the relative change in the level of the source considered does not depend on the parameters of the high-frequency attenuator 4, but is mainly determined by the error of the attenuator 10. Since the attenuator 10 operates at a low intermediate frequency, the ol can be made much more accurate than the attenuator 4 (for example, an inductive divider). Attenuator 4 is presented only with the requirement of constant attenuation after the second cycle, which does not cause technical difficulties. The error of the attenuator 4 should not exceed the range of adjustment of the transmission coefficient in the regulating node 2. The lowest voltage reproduced by the source is limited by the noise of the intermediate frequency amplifier 11 with the detector. If the bandwidth of amplifier 11 is sufficiently narrow, the output voltage may be 10-20 mV. A distinctive feature of the source under consideration is the simplicity of its metrological assurance. By virtue of the linearity of the mixer 9, to determine the error in the entire frequency range, it is sufficient to sum up the error of the initial source level at a given frequency with the error of the required level at a low frequency. The accuracy of measuring low-frequency voltage in a wide range of levels is much higher than the accuracy of measuring voltage of the same levels at high frequencies. Thus, the use of the source allows reducing the error of the output voltages of low levels, extending the range of output voltages to the direction of decreasing, eliminating the error of connecting the external load, simplifying the metrological support, and also significantly reducing the requirement for a high-frequency attenuator. The invention includes a high-frequency voltage source containing a series-connected master oscillator, a regulating unit, a low-pass filter and an attenuator whose output is connected to the output terminal, an alternating voltage-to-voltage converter whose input is connected to the low-frequency filter output, and an amplifier the difference, the first input of which is connected to the source of the reference voltage, characterized in that, in order to increase the accuracy of the output voltage, an additional converter is introduced into it DC voltage, auxiliary attenuator, an intermediate frequency amplifier with a detector, a mixer, four switches for several positions, two memory blocks and a local oscillator voltage source and two additional difference amplifiers, the output of the AC to DC converter to the common contact of the first switch, the first contact of which is connected to the first memory blocks and the first input of the first additional difference amplifier, the second input of which is connected to the second terminal The first switch of the first switch and the output to the first contact of the first switch, an additional AC / DC converter is connected between the output terminal and the second input of the difference amplifier, the output of which is connected to the second contact of the second switch, the third contact of which is connected to the output of the second additional difference amplifier and the common contact is connected to the control input of the regulating node, the source of the local oscillator is connected to the first and second contacts of the third switch, the common contact of which is connected to one of the mixer inputs, the other output of which is connected to the output terminal, and the output through an additional attenuator is connected to the input of the intermediate frequency amplifier with the detector, the output connected to the common contact of the fourth switch, the first contact of which is connected to the second memory block and with the first input of the second additional difference amplifier, the second input of which is connected to the second contact of the fourth switch. Sources of information taken into account during the examination 1. E. BELODARSKY et al. The source of the calibration voltage in the frequency range 0.01-25 MHz. - “Questions of radio engineering, M., 1974, vol. 3, s. 89 2. «Rohde und Schuarz. Elektronische Mepgerate, Leistung - Mepsender -SMLU. 1974/75, c. 40.2. “Rohde und Schuarz. Elektronische Mepgerate, Leistung - Mepsender -SMLU. 1974/75, p. 40