Современная электроника №8/2021

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 19 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2021 чивым результатам в отсутствие ком- пенсации фазового сдвига. Результаты оценки импеданса для УПП. Диаграмма Боде, построенная с использованием схемы на рис. 3, представлена на рис. 8 и включает 500 точек на декаду. Она построена для интервала частот от 1 до 25 МГц. Раз- мах тестового синусоидального сигна- ла составлял 5 Вп-п. Согласно получен- ным результатам, на частоте 19,3 МГц происходит переход фазы через зна- чение –180°, и это сопровождает- ся наблюдаемым усилением входно- го сигнала на 0,4 дБ. С точки зрения теории систем автоматического регу- лирования это означает, что в иссле- дуемой системе запас по фазе и усиле- нию отрицателен, и она должна была бы потерять устойчивость. Напряже- ние на входе канала 2 осциллографа должно было бы установиться в одном из крайних значений. Для дальнейшей обработки диа- грамма Боде была сохранена в форма- те *.CSV. Фазовая характеристика ϕ *( f ), полученная непосредственно при изме- рениях, повторена точечной кривой на рис. 9. Непосредственная подстановка результатов измерений в формулу (2) даёт зависимости R *( f ) и X *( f ), показан- ные такими же кривыми на рис. 10 и 11. Плоская петля, образованная про- водящими элементами пробника, име- ет расчётную индуктивность L = 5 мкГн. Значение получено с использованием справочника [16]. Как видно на рис. 9, функция R *( f ) после частоты 19,3 МГц приобрета- ет отрицательные значения. Вместе с тем в теории электрических цепей показано [1], что для любого пассив- ного двухполюсника активная часть сопротивления всегда будет положи- тельной. Свойства двухполюсников с отрицательным активным сопротив- лением дополнительно рассмотрены в работе [17]. Как мы видим, получен- ные результаты измерений противо- речат базовым положениям теории электрических цепей. Именно отсюда возникает необходимость учёта фазо- вого набега ϕ p ( f ), определяемого проб- ником PP016. Разность времени прихода сигналов при использовании двух и более проб- ников имеет критическое значение в некоторых приложениях, например, для измерения фазового угла с исполь- зованием пробников тока и напря- жения, например, при работе опции R&S RT-K31. В этом случае для миними- зации фазового сдвига между пробни- ками используется специальная плата R&S RT-ZF20. В схеме на рис. 3 исполь- зуется только один пробник, и здесь целесообразно выполнить расчётную оценку функции ϕ p ( f ) на основе особен- ностей его конструкции. Пробник комплектуется кабелем дли- ной 1,2 м, а общая длина, проходимая измеряемым сигналом в коаксиальном тракте пробника, составляет l = 1,3 м. На основе анализа таблицыП4.2 спра- вочника [18] можно установить, что для кабелей, не относящихся к классу фазо- стабильных, коэффициент укороче- ния длины волны составляет k = 1,52. Тогда сама функция ϕ p ( f ) приобрета- ет вид ϕ p ( f ) = 2 ϖ lfk/c , где c = 3 × 10 8 м/с – скорость света в вакууме. Функция ϕ ( f ) = ϕ * ( f ) + ϕ p ( f ) показана на рис. 9 сплошной кривой с учётом пересчёта радиан в градусы. При использовании в расчётах скор- ректированной ЛФЧХ всё встаёт на свои места. На рис. 10 и 11 сплошными кривыми показаны графики функций R ( f ) и X ( f ), отражающие окончательные результаты оценки действительной и мнимой составляющих импеданса. Описанный пример позволяет ещё раз подчеркнуть важность осуществления фазовой коррекции и отслеживания любых факторов, которые способны приводить к существенным фазовым сдвигам. Заключение Таким образом, несмотря на раз- витие средств измерений и методов определения частотных характери- стик четырёхполюсников, диаграм- мы Боде были и остаются одним из самых наглядных способов представ- ления такой информации. Аналогич- ный результат в части построения диаграмм Боде даёт использование генераторов и осциллографов как отдельных приборов, но в опции R&S RTM-K36 такая функциональность реализована в одном устройстве и не требует, например, подготовки про- грамм для управления приборами при измерениях. Нельзя также не отметить, что функции генератора R&S RTM-B6 не ограничиваются формированием только синусоидального сигнала – методы прямого цифрового синте- за позволяют сформировать сигналы любой формы в пределах аппаратных ограничений. Рис. 9. Измеренная и скорректированная ЛФЧХ Рис. 10. Расчётные зависимости R*(f) и R(f) Рис. 11. Расчётные зависимости X*(f) и X(f)