Современная электроника №4/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2020 лено напряжение электропитания 5 В. Питание КГ в режиме 2 обеспечивалось путём подачи напряжения с измеритель- ного усилителя в составе генератора АНР-1041 с выходным сопротивлением около 2,5 Ом. На вход усилителя пода- валось выходное напряжение генерато- ра R&S HMF2550, предназначенного для формирования сигналов стандартных и произвольных форм. В обоих режимах кварцевый гене- ратор работал без нагрузки, и к его выходу подключался изогнутый про- водник длиной около 10 см. Посколь- ку потребляемый кварцевым генера- тором без нагрузки ток составляет в среднем менее 10 мА, и он зависит от напряжения на выходе КГ, то для стабилизации нагрузки источника питания параллельно выводам пита- ния КГ было установлено сопротив- ление номиналом 51 Ом. Характери- стики выходного сигнала генератора R&S HMF2550 выбирались таким обра- зом, чтобы на этом сопротивлении без подключения КГ напряжение в режи- ме 2 изменялось в интервале от 3,5 до 5 В, после чего КГ устанавливался на макетную плату. При исследовании помехоэмиссии с использованием схемы на рисунке 6б вблизи макетной платы размещалось ферритовое кольцо, через которое про- ходил один из проводов электропита- ния. Это необходимо для ослабления электромагнитного излучения от цепей питания КГ, которое в режимах 1 и 2 будет отличаться из-за разной конфи- гурации схемы. Согласно описанию [15], применявшееся ферритовое кольцо имеет полное сопротивление от 90 до 147Ом в интервале частот 100…240МГц. В качестве основного средства изме- рений использовался осциллограф R&SRTO2044сполосой4ГГцичетырьмя каналами.Всхеменарисунке6анапервый канал осциллографа подавалось выход- ное напряжение КГ, а на второй (толь- коврежиме 2) –напряжение электропи- тания. В схеме на рисунке 6б на первый каналтакжеподавалосьвыходноенапря- жениеКГ, анавторой–сигналспробника R&SRSE02изкомплектаR&SHZ-15, пред- назначенногодляисследованияэлектри- ческихимагнитныхполей. Фотография измерительной уста- новки при работе КГ в режиме 2 в ходе исследования помехоэмиссии приве- дена на рисунке 7. Микросхема, уста- новленная на монтажную плату, не подключалась к напряжению электро- питания и служила для неизменного размещения пробника ближнего поля R&S RSE02, что необходимо для обеспе- чения повторяемости и сопоставимо- сти результатов измерений. Результаты и особенности оценки джиттера КГ при наличии и отсутствии УД Согласно представленному описанию измерительной установки, в режиме 1 джиттер выходного сигнала КГ должен определяться случайными факторами и иметь нормальное распределение. Для получения распределений джит- тера, представленных на рисунке 8, использовался особый режим синхро- низации с принудительным запуском развёртки через 1 мс, т.е. через пери- од управляющего джиттером напря- жения питания КГ. На рисунке 8а представлена гистограмма распреде- ления импульсов по частоте и резуль- таты измерений в табличной форме, полученные при использовании схе- мы измерений, показанной на рисун- ке 6а. Распределение соответствует нормальному и имеет среднее значе- ние M = 79,996 МГц. Среднеквадратич- ное отклонение σ составляет 60,85 кГц. Наличие двух максимумов, равноуда- лённых от среднего значения, указы- вает на наличие детерминированного джиттера [3, 14]. На рисунке 8б пред- ставлена аналогичная гистограмма для режима 2 работы КГ, имеющая харак- терный провал в районе средней часто- ты (М = 80,024 МГц) и максимумы вбли- зи частот 79,46 и 80,58 МГц (интервал изменения частоты 1120 кГц), симме- трично расположенные относительно математического ожидания распреде- ления. Значение σ в режиме 2 составля- ет 635 кГц. Это соответствует арксинусо- идальному распределению, лежащему в существенно более широких грани- цах, чем ожидаемые. Оно имеет прева- лирующий характер и маскирует нор- мальное распределение, имевшееся в режиме 1. Полученное противоречие между значениями интервала измере- ний частоты при постоянном напряже- нии питания из интервала от 3,5 до 5,0 В и при синусоидальном законе его изме- нения требует правильной трактовки. При построении гистограммы осцил- лограф R&S RTO2044 отсчитывает зна- чение частоты повторения импульсов относительно некоторого опорного уровня, выбранного автоматически на основе анализа входного сигнала. В то же время, как это видно в верхней части рисунка 8б, изменение напря- жения электропитания по гармони- ческому закону приводит к модуляции импульсов на выходе КГ по амплитуде, в результате чего опорный уровень так- же требует смещения. Но поскольку он постоянен и работа КГ сопровождает- ся непрекращающимися переходны- ми процессами с нерегулярным сме- щениемфронтов и спадов, измеренное значение произведения k × f 0 составляет 560 кГц, что существенно превосходит определённое для статического режима значение 1 кГц. Если исходить из равен- ства k × f 0 = 560 кГц, то для первой гар- моники и частоты управления джитте- ром 1 кГц индекс модуляции составляет m = 560, что не соответствует действи- тельности, т.к. для имеющегося образца Рис. 7. Фотография измерительной установки в одном из режимов измерений