Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Информационно-измерительная техника [сборник]

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
3.32 Mб
Скачать

-

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 х0х

ФО

 

и дисперсия

Dy

зависит

от

отношения

т=Х0х.

 

Обозначим погрешность дисперсии

 

 

 

 

 

Учитывая введенные

обозначения,

можем

записать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ I I /

 

 

 

 

2 d а.

ег

 

2 ,

, 1

 

 

/12/

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ