
книги из ГПНТБ / Информационно-измерительная техника [сборник]
..pdf- |
60 - |
|
так, как показано на рис.2, где |
С f - f - С 1 0 |
- емкости, эквива |
лентные по своему действию распределенным |
емкостям между обмот- |
Рис.2
ками, между обмотками и сердечником и между обмотками и землей. При дальнейшем анализе следует учесть,, что вторичная обмотка так же является источником паразитного тока помехи, поэтому для ана лиза может быть изображена эквивалентная схема /рис.3/, где Е\
и£ 2 ~ генераторы,э.д.с. которых равны э . д . с , наводимым ъ
Рис.3 секциях вторичной обмотки трансформатора.
При составлении этой эквивалентной схемы не учитывались ак тивные и реактивные сопротивления обмоток, так как последова - тельно включенные емкостные сопротивления паразитных емкостей
- 61 -
значительно больше. Также не учитывались проводимости изоляции, потому что токи утечки значительно меньше токов через емкостные связи.
Из эквивалентной схемы /рис.3/ напряжение помехи равно
On |
л = |
|
|
= [ у ш ^ с ( С а + С 5 + С / , ) + У е о ^ ( С а + С 7 ) - < / ( д ) £ а ( С 4 + С 5 ) ] л . |
/ 1 / |
||
Учитывая |
и |
f 2 ^ C / c • |
|
получим |
|
|
|
|
Co+C,+Ci,+ |
|
/2/ |
|
||
Из выражений |
Д / и /2/ следует, |
что можно полностью |
устра |
- |
|
|
нить помеху, если добиться компенсации положительных |
состав |
- |
|
|||
ляюидах паразитного тока |
отрицательной составляющей. Положитель |
|||||
ные составляющие |
можно |
увеличить |
путем увеличения С$,Сц, С 5 |
, |
отрицательную составляющую -за счет увеличения С р .
Рис.4 Если вторичная обмотка трансформатора соединена с низкопотен
циальной шиной началом обмотки /рис.4 /, например при однополу-
|
|
- 62 - |
|
|
|
|
периодном выпрямлении, то в этом |
случае напряжение |
помехи равно |
||||
Здесь также возможна |
компенсация |
составляющих |
паразитного |
тока |
||
и полное |
устранение |
помехи. |
|
|
|
|
Если |
вторичная обмотка трансформатора соединена |
концом |
обмотк |
|||
ки с низкопотенциальной шиной, то |
напряжение |
помехи равно |
|
£/п =/со/?С>с с [ с г + С 3 + ^ ( С 3 + С ^ .
Устранить помеху указанным выше путем в этом случае невозможно. Однако можно намотать дополнительную обмотку, соединив начало ее с низкопотенциальной шиной, создав тем самым условия для ком пенсации помехи. Отсюда ясно, что целесообразнее к низкопотен - цнальной шине подключать начало вторичной обмотки.
В случае соединения обмотки с низкопотенциальной шиной через выпрямительный мост одна составляющая паразитного тока помехи искажается по форме, и это затрудняет применение-компенсации.
В случае многообмоточного трансформатора каждая обмотка соз дает свою составляющую паразитного трка. Все выводы, полученные выше для двухобмоточного трансформатора, справедливы и для много -обмоточного трансформатора. Однако возможностей для регулиров - кж составляющих паразитного тока помехи в этом случае больше.
Схемы, рассмотренные выше, питались от фазового напряжения трансформатора подстанции при заземленной нейтрали. Если пита - ние прибора осуществляется линейным напряжением трансформатора подстанции с заземленной нейтралью, то в этом случае между от дельными составляющими паразитного тока сдвиг по фазе не будет равен 0 или 180°. Это обстоятельство несколько затрудняет уст - ранение помехи способом компенсации. Но путем постановки изоли рующего трансформатора можно этот случай питания привести к пре дыдущему случаю.
Уменьшение помехи путем компенсации вызывает необходимость измерения помехи, что проще всего осуществляется электронным
вольтметром прямо на сопротивлении |
R |
/см.рис.1 /. |
Результаты анализа, приведенные выше, были подтверждены экс |
||
периментом, показавшим возможность |
уменьшения помехи в J0-15 раз] |
|
путем компенсации. |
|
|
-63 -
Вы в о д ы
1.Наряду с экранированием для уменьшения помехи, проника ющей через блок питания на вход прибора, может применяться спо соб компенсации. Этот способ может использоваться как дополне - ние к способу экранирования, так и самостоятельно.
2.Способ компенсации сводится к регулированию составля - ющих паразитного тока до получения минимального значения поме хи путем подключения к трансформатору дополнительных конденса торов.
3. В некоторых случаях помеха может быть уменьшена путем соответствующего подключения вторичных обмоток к низкопотен - циальной шине.
- 64 -
Н.Ф.Сысоев
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ГЕНЕРАТОРОВ
СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО МЕТОДУ
ОГРАНИЧЕНИЯ НОРМАЛЬНОГО ШУМА
При создании измерительных систем обработки случайных сиг налов возникает необходимость в имитации с заданной точностью случайных процессов, имеющих место в реальных условиях. Малая погрешность современных систем обработки случайных сигналов приводит к необходимости создания генераторов случайных процес сов /ГСП/ повышенной точности.
Точность ГСП может характеризоваться двумя погрешностями: погрешностью по спектру, которая определяет отклонение спект - ральной характеристики генератора от номинальной, и погрешнос тью дисперсии, которая определяет точность установки и стабиль ность выходного напряжения генератора.
Физические источники шума, как правило, не могут быть ис - пользованы непосредственно при создании ГСП высокой точности, так как обладают рядом существенных недостатков: 1/ малой в- - ходной мощностью, 2/ неравномерностью спектральной характерис тики, 3/ зависимостью характеристик от внешних факторов и дру гими.
В связи |
с этим в настоящее время разработан ряд схемных р е |
шений ГСП, |
позволяющих устранить эти недостатки. К таким уст - |
ройствам можно отнести ГСП с переносом спектра методом гетеродинирования, ГСП с нелинейным преобразованием широкополосного шума и другие [ l ] . Рассмотрим погрешности ГСП с нелинейным преобразованием шума. Структурная схема его показана на рисун ке.
Источник V |
Полосовой X Амплитуд |
У |
Фильтр |
||
шума |
усилитель |
ный огра |
нижних |
||
|
|||||
ничитель |
|
частот |
|||
|
|
|
- 65 -
Предположим, что все блоки имеют идеальные характеристики. Источник шума генерирует белый шум со спектральной плотностью
( Ш ) = 2 Л/0 =const
Д /
Полосовой усилитель представляет собой идеальный фильтр с пе редаточной характеристикой
ki |
, |со - с о 0 | < Д/2 , |
О , |
|со - w 0 | 3 s A / 2 . |
Амплитудный ограничитель имеет характеристику вида:
y=f(x) |
= |
XQ > |
|
_ - C L 0 , X |
|
а фильтр нижних |
частот: |
|
|
( * 2 |
а) гр |
|
|
СО, |
/2/
/3/
/4/
Энергетический спектр, корреляционная функция н |
среднее |
|||
• квадратическое |
|
отклонение белого шума, прошедшего |
идеальны! |
|
фильтр, равны |
[ 2 ] : |
|
|
|
|
|
2/V0 /r,2 |
, | с о - с и 0 | ^ Д / 2 , |
/5/ |
5 * И |
|
|
||
О , |
| ш - Ы о | - а Д / 2 , |
|
||
|
|
|
/6/
т Д / 2
/7/
Корреляционная функция на выходе ограничителя имеет вид
/8/ где //„11 • - полином Эрмита,п = Я^^)О -/<т-\ коэффициент корреляции величины.
Анализ выражения /8/ позволяет определить требования, предъявляемые к источнику шумов, полосовому фильтру и ограни чителю, исходя из допустимой погрешности дисперсии у.
|
При |
J r 0 |
/ 6 x |
—0 |
|
можем |
записать |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/9/ |
Выражение |
|
/9/ позволяет |
сделать вывод, что дисперсия |
D'y |
при |
||||||||
" с о / в * = 0 |
|
не зависит от дисперсии источника шума. В реальных |
|||||||||||
генераторах х0/бх |
ФО |
|
и дисперсия |
Dy |
зависит |
от |
отношения |
||||||
т=Х0/ех. |
|
Обозначим погрешность дисперсии |
|
|
|
|
|||||||
|
Учитывая введенные |
обозначения, |
можем |
записать |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ I I / |
|
|
|
|
2 d а. |
е~тг/г |
|
2 , |
, 1 |
|
|
/12/ |
||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/И |
|
|
|
|
|
|
Разложим экспоненту в ряд. Ограничиваясь второй степенью |
||||||||||||
для |
т , |
|
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
\ |
/ |
2 |
Z-(2л-1)а (2п)И |
|
|
/13/ |
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
л=1 |
|
|
|
|
|
Р а д |
(2/?-1 г |
(2/?Н! |
|
сходится |
достаточно |
быстро, |
поэтому, |
огра |
|||||
ничиваясь |
пятью членами |
ряда, |
находим |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/14/ |
Подставляя |
/14/ и |
/ I I / |
в /10/, получаем |
|
|
|
|
|
|
- |
67 |
- |
|
Для |
анализа спектра |
сигнала |
у |
необходимо |
найти преобразо |
вание |
Фурье выражения |
/8/ , |
что |
сделать весьма |
затруднительно. |
Поскольку нас в дальнейшем будет интересовать лишь низкочастот
ная часть |
спектра, |
то |
при с и г р |
< < Д |
можно рассматривать сигнал |
|||||||
как телеграфный, для |
которого |
|
|
|
|
|
||||||
где |
До |
- интенсивность |
переходов |
сигнала |
через |
нуль. |
||||||
|
Для |
определения |
Л0 |
воспользуемся выражением |
[ 2 ] |
|||||||
где |
К-г |
— 51г,^Ь/1 |
coscuni:- коэффициент |
корреляции сигнала х. |
||||||||
|
После |
несложных |
преобразований находим |
|
|
|||||||
|
|
|
|
о |
n V w o T | 2 |
• |
|
|
|
/18/ |
||
|
Подставляя |
/18/ в |
/16/, получим |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
, |
\1 и>\ + |
йг/\2 |
|
|
|
|
Введем |
обозначения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
5 * ~ — 5 4 0 ) |
|
|
0 |
iz. |
~ |
* |
||||
Тогда 6-(ы)= 8f |
*» |
ш* |
|
|
|
. а |
|
|
|
|||
|
|
|
|
5.. = |
- |
|
1 |
|
|
|
/20/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
В ы в о д ы |
|
|
|
При построении ГСП повышенной точности отношение порога ограничения шума к среднему квадра'тическому отклонению нормаль ного белого шума необходимо делать малым, а граничная частота выходного напряжения должна быть значительно меньше ширины спектра шума, подаваемого на амплитудный ограничитель.
-68 -
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1.Н.М.Т в т в р и ч. Генераторы шума и измерение шумо вых характеристик. Изд. "Энергия", 1968.
2 . Б.Р.Л е в и н . Теоретические основы статистической радиотехники. Изд. "Сов.радио", 1969.
- 69 -
Н;Ф.Сысоев
ШУМОВЫЕ СВОЙСТВА ТРАНЗИСТОРНЫХ ПЕРЕХОДОВ В РЕЖИМЕ ПРОБОЯ
В качестве источников шумов в измерительных генераторах шума могут применяться различные приборы: тиратроны, шумовые диоды , шумящие резисторы, стабилитроны и другие. В [ 1 ] указана возмож ность использования в этих целях переходов транзисторов в режиме лавинного пробоя. Исследование различных типов транзисторов по казало, что наибольшим уровнем шума обладают кремниевые диффу - зионные транзисторы типа КТЭ01Е, КТЗОИ. Исследования шумовых свойств транзисторов проводились по блок-схеме, приведенной на рис.1.
Селективный вольтметр о
типа В6Ч
Регулируемый Источник стабилизатор
тока шума
Широквпо-^ | Вольтметр | лооный типа
усилитель ВЗ-15
Рис .!
При измерении действующего значения напряжения шумов £/ш ис пользовался широкополосный усилитель и вольтметр выпрямительной
системы типа ВЗ-15. Измерение шумов перехода база-эмиттер |
в |
||||
режиме пробоя для партии транзисторов |
/60 шт./ типа КТЗОШгака- |
||||
зали, что разброс |
С/ш |
достаточно велик /4 - SO |
ив/.Математичес |
||
кое ожидание С/ш |
для |
данной партии транзисторов |
составляло |
|
|
13 мв. Следует также |
отметить, что' С/ш |
зависит от тока, |
про |
||
текающего через переход /в опытах ток регулировался от 15 до |
|||||
300 мка с целью получения максимальной величины |
сУ!в/* |
|
о