- •. Измерительные задачи при определении моделей радиокомпонентов.
- •1.1. Структура элементной базы радиоэлектронных схем
- •1.2.1. Общие положения
- •1.2.2. Классификация моделей рк
- •1.2.3. Основные требования к моделям
- •1.2.4. Макромодели пассивных радиокомпонентов
- •1.2.5. Встроенные макромодели транзисторов
- •1.2.6. Макромодели, определяемые пользователем.
- •1.2.7. Макромодели операционных усилителей.
- •1.2.8. Факторные статистические модели многополюсных рк
- •1.3. Измерительные задачи
- •2. Алгоритмические методы измерения динамических параметров макромоделей многополюсных радиокомпонентов
- •2.1 Общие положения
- •2.2. Матрицы проводимости и сопротивления
- •2.2.1. Определение y- и z-матриц
- •2.2.2. Определение коэффициентов z и y матриц прямым способом.
- •2.3 Гибридные матрицы четырёхполюсника
- •2.4. Эквивалентная схема компонента.
- •2.5. Матрицы рассеяния
- •2.5.1. Определение s-матриц в свч диапазоне.
- •2.5.2. Измерение матриц рассеяния в схемах с конечными активными нагрузками.
- •2.4.3. Условия исключения систематических погрешностей при измерении s -матриц многополюсников в волноводных трактах.
- •2.6. Измерение y-параметров многополюсника с учетом паразитных параметров измерительных цепей.
- •2.6.1 Паразитные параметры в измерительных схемах с конечными нагрузками.
- •2.6.2. Определение y-матриц с учетом искажений
- •2.6.3 Идентификация падающих волн в измерительных схемах с паразитными параметрами
- •2.6.4 Следствие операции нормирования y- матрицы.
- •2.5.6 Способ полного исключения влияния входной цепи измерительного прибора на результаты измерений.
- •2.7. Калибровка измерительных цепей
- •2.7.1. Измерение динамических параметров двухполюсных элементов
- •2.7.2. Определение динамических параметров образцовых мер
- •2.7.3. Аттестация паразитных параметров контактно-соединительных
- •2.7.4. Корректировка -матриц по данным аттестации контактно-соединительных цепей.
- •2.8. Измерения в переменном базисе полюсных нагрузок
- •394026, Воронеж, Московский просп., 14.
2.6. Измерение y-параметров многополюсника с учетом паразитных параметров измерительных цепей.
2.6.1 Паразитные параметры в измерительных схемах с конечными нагрузками.
Схемы для измерения S-матриц при использования измерительных цепей с конечными нагрузками согласно п.2.4.2 содержат нагрузочные резисторы, соединительные проводники и контакты для подключения измеряемого многополюсника и измерительных приборов. Нагрузочные резисторы обладают собственными индуктивностями и емкостями, которые относительно их основного параметра - сопротивления - нужно считать паразитными параметрами, соединительные проводники можно представить как индуктивности, причем на частотах порядка десятков МГц необходим учет влияния проводников с индуктивностью порядка нескольких нГн, что соответствует их длине порядка долей сантиметра. Кроме того, образуются паразитные монтажные емкости, как между элементами измерительной схемы, так и между элементами измерительной схемой и общей шиной.
В этой связи эквивалентная схема рис.2.11 может быть представлена в виде схемы рис.2.21, элементы которой имеют следующий смысл.
Измеряемый многополюсник S подключен к схеме в точках i и j, причем синусоидальный сигнал поступает от источника э.д.с. Ėi на вход i. Элементы Ri и Rj моделируют активные сопротивления нагрузочных резисторов, причем сопротивление Ri выполняет функцию активной составляющей внутреннего сопротивления источника э.д.с. Ėi. Гнезда разъемов Xi и Xj предназначены для подключения к схеме измерительного прибора. С этими разъёмами совмещены рефлексные входы i' и j', относительно которых происходит идентификация параметров многополюсника S. Индуктивности Li и Lj представляют собой собственные индуктивности нагрузочных резисторов, емкости Ci и Cj моделируют паразитные емкости монтажа с учетом собственных емкостей нагрузочных резисторов, емкость Cij - характеризует электрическую связь между входами, а элементы L'i и L'j представляют собой индуктивности соединительных проводников между контактами подключения многополюсника и входов измерительного прибора. Абсолютные значения паразитных параметров измерительной схемы, показанной на рис.2.21 определяют качество конструкции измерительной схемы и частотные характеристики нагрузочных резисторов. Чтобы эффективно использовать методику измерения, рассмотренную в п.2.4.4, необходимо выполнить следующие очевидные условия:
ωLi « Ri; ωL'i «Ri; 1/ωCi « Ri; 1/ωCij « Ri, (2.78) |
где i=1,n; j=1,n.
|
Рис. 2.21. Многополюсник в реальной измерительной схеме
Этого можно достигнуть при выполнении следующих мероприятий:
использование нагрузочных резисторов, сопротивление которых мало зависит от частоты, а паразитные индуктивность и емкость несущественны, например пленочных резисторов для поверхностного монтажа;
совмещение точек подключения измерительного прибора с соответствующими входными контактами измеряемого многополюсника, (совмещение входов i и j' на рис.2,21, так как при этом "исчезает" индуктивность L'i);
минимизация длины соединительных проводников с целью уменьшения индуктивностей Li и емкостей Ci;
экранирование друг от друга контактов разъема, соединяющего многополюсник со схемой для минимизации емкости Cij.
Из рис.2.21 непосредственно следует, что рабочий режим измерительной схемы определяют, во-первых, измеряемый многополюсник S и, во-вторых, “паразитный” S' многополюсник, подключенный к измеряемому, в основном, в параллель. В результате при измерениях на входах i' и j' информация будет искажена из-за влияния многополюсника S'а. Если измеряемый многополюсник S от измерительной схемы отключить, то схему рис.2.21 можно представить в виде схемы рис.2.22. В результате представляется возможность формально аттестовать многополюсник S0, который выражает влияние паразитных параметров измерительных цепей на результаты измерений.
Если будут справедливы неравенства:
ωL'I « 1/( ωCi) и ωLj « 1/( ωCj), (2.79) |
|
например, за счет оптимизации конструкции измерительных цепей, то многополюсник So можно представить в виде рис.2.23,
|
Рис. 2.22. Измерительная схема в режиме холостого хода |
Так как влияние соединительных цепей на участках i-i' и j-j' (рис.2.23) согласно условию (2.79) несущественно, то эквивалентный "паразитный" многополюсник S0 может быть представлен в виде рис.2.23,б. Сравнивая схемы рис.2.21-2.23 приходим к выводу, что измеряемый S и "паразитный" S0 многополюсники включены в параллель. Следовательно, измерительную схему рис.2.21 можно представить в виде рис.2.23, на которую можно распространить способ измерения, предложенный в [2.15]. При этом измеряемый S и "паразитный" S0 многополюсники включены в параллель и образуют новый многополюсник SC.
Из теории электрических цепей известно, что при параллельном включении многополюсников их Y-матрицы складываются [2.1]. Следовательно, измеряемый многополюсник S с матрицей Y проводимостей в сумме с "паразитным" многополюсником S0 с матрицей Y0 проводимостей образуют многополюсник SС, матрицу YС проводимостей которого можно рассчитать по формуле:
YC = Y + Y0. (2.80) |
Отсюда искомую матрицу Y можно определить по формуле:
Y = YC - Y0 (2.81) |
или для нормированных матриц
YH = YHC - YH0. (2.82)
а) б)
Рис. 2.23. Общая структура многополюсника So эквивалентного паразитным параметрам измерительной схемы: а - структура многополюсника;
б - его эквивалентное представление
|
Рис. 2.24. Схема измерительных цепей с учетом измеряемого и "паразитного" эквивалентных многополюсников
|