Схеми вимірювання, джерела похибок.
Згасання - енергетична міра передачі гармонійного сигналу через чотириполюсник. Розрізняють 3 види затухання: робоче, що вноситься і власне, які характеризують чотириполюсники, призначені для передачі інформації.
Робоче затухання визначається за формулою
дБ
P1 - позірна потужність, яку може віддати генератор на узгоджену з них навантаження. Величини Р1 і Р2 пов'язані з величиною ЕРС генератора Е і напругою на навантаженні Uн відомими співвідношеннями:
;
де Zн і Zr - модулі повних опорів генератора і навантаження.
Існує 2 різних методи вимірювання робочого загасання і посилення чотириполюсника:
Метод відомого генератора
Метод відомого генератора
Метод відомого генератора заснований на використанні вимірювального генератора з відомим внутрішнім опором Zr і ЕРС Е. Для визначення робочого загасання чотириполюсника цим методом досить виміряти напругу U на виході чотириполюсника. Можна напруга на навантаженні определяеться за допомогою вимірювача рівня.
Схема виміру робочого загасання методом відомого генератора
Даний режим вимірювання дозволяє прискорити і автоматизувати процес зняття частотних характеристик робочого загасання.
Значення ЕРС і внутрішнього опору генератора в робочому діапазоні частот можуть змінюватися під впливом паразитних параметрів вхідного блоку генератора і коливання значення опору навантаження, тому під час вимірювання робочого загасання необхідно стежити за постійністю ЕРС і внутрішнього опору генератора. Для стабілізації параметрів на виході генератора часто включають резисторні подовжувачі, що представляють собою ланки Т і П-подібних чотириполюсників, загасання яких відповідає загасанню електрично довгої лінії, тобто 15-20дБ. У результаті отримують «відомий» генератор з більш стабільними параметрами: внутрішнім опором, який дорівнює характеристическому опору подовжувача, і ЕРС, рівної напрузі на виході без навантаження. Похибка виміру робочого загасання методом відомого генератора визначається в основному похибкою вимірювального приладу і як зазвичай 0,1-0,8 дБ.
Вимірювання робочого загасання методом Z
Вимірювання робочого загасання методом Z здійснюється за допомогою такої схеми:
Вимірювання робочого загасання методом Z
Схема порівняння для несиметричних чотириполюсників
Похибка виміру робочого загасання, як і в попередньому випадку, визначається похибкою вимірювань рівнів напруг U1 та Uн і становить 0,1-1,8 дБ. З метою підвищення точності вимірювань методом Z користуються схемами порівняння симетричних і несиметричних чотириполюсників. Робоче затухання вимірюваного чотириполюсника порівнюється з загасанням зразкового магазину загасання МОЗ. Процес вимірювання полягає в регулюванні загасання зразкового МОЗ до тих пір, поки напруга на його виході U `н не стане рівним напрузі на навантаженні Uн, що реєструється індикатором з високим вхідним опором з допомогою перемикача П. Робоче загасання визначається з таких співвідношень:
Похибка виміру робочого загасання в цьому випадку визначається, головним чином, похибкою зразкового МОЗ, зумовленої помилкою дискретності, що дорівнює приблизно половині найменшого значення загасання зразкового магазину загасання. Ця помилка в залежності від класу точності і діапазону робочих частот становить 0,05-0,1 дБ. Індикатор не робить помітного впливу на результуючу похибку вимірювання.
Для зменшення помилки дискретності застосовують спосіб виміру робочого загасання, заснований на методі Z і використовує схему порівняння і безпосередньо вимірювання. У цьому випадку відлік вимірюваного загасання проводиться не тільки за свідчення зразкового магазину затухання, але й за шкалою стрілочного приладу, яка калібрується по зразковому магазину загасання.
Вимірювання робочого посилення
При вимірі робочого посилення необхідно стежити за тим, щоб напруга вхідного вимірювального сигналу не перевантажували підсилювач. Необхідний рівень вхідного сигналу встановлюється за допомогою дільника вимірювального генератора або зразкового магазину загасання, що включається перед підсилювачем. Робоче посилення визначається за формулою:
Схеми вимірювання робочого посилення методом відомого генератора і методом Z не відрізняються від схем вимірювання затухання. При високоточних вимірах робочого посилення, наприклад вимірювальних підсилювачів, застосовується метод Z зі схемою порівняння.
Схема, придатна для визначення посилення підсилювачів, що мають постійне активний опір у всьому діапазоні робочих частот. Вхідна напруга регулюється МЗ1. На навантаженні вимірюваного підсилювача за допомогою МЗ2 встановлюється напруга, рівне Е / 2. Характеристичні опору магазинів МЗ1 і МЗ2 повинні бути рівні вхідним і вихідним характеристичним опорам вимірюваного підсилювача відповідно.
Опору резисторів дільника повинні забезпечувати необхідну точність розподілу напруги Є. Значення цих опорів вибирається таким, щоб вони не шунтував вихід генератора і симетрувальним трансформатор і в той же час були значно менше вхідного опору покажчика рівня або іншого індикатора.