ГОСТ 18986.19-73
Группа Э29
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ВАРИКАПЫ
Метод измерения добротности
Variable capacitance diodes. Method for measuring the quality factor
МКС 31.080.10
Дата введения 1975-01-01
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 12 июля 1973 г. N 1693 дата введения установлена 01.01.75
Ограничение срока действия снято по протоколу N 2-92 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93)
ВЗАМЕН ГОСТ 14094-68
ИЗДАНИЕ (май 2004 г.) с Изменениями N 1, 2, 3, утвержденными в феврале 1979 г., июне 1982 г., феврале 1991 г. (ИУС 4-79, 9-82, 5-91).
Настоящий стандарт распространяется на варикапы емкостью более 4 пФ в диапазоне частот 0,25-1000 МГц и устанавливает два метода измерения добротности варикапов.
Второй метод допускается применять при аттестации контрольных образцов варикапов или мер емкостной добротности.
Стандарт соответствует СТ СЭВ 3199-81 в части метода измерения добротности.
Общие условия при измерении должны соответствовать требованиям ГОСТ 18986.0-74 и настоящего стандарта. Требования настоящего стандарта являются обязательными.
(Измененная редакция, Изм. N 2, 3).
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. (Исключен, Изм. N 2).
1.2. Измерение добротности варикапов проводится при фиксированной емкости либо при фиксированном напряжении смещения, значения которых указывают в технических условиях на варикапы конкретных видов.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
1.3. (Исключен, Изм. N 3).
1.4. Измерение добротности проводят в режиме малого сигнала, если при измерении добротности постоянное напряжение на варикапе не более 4 В, переменное напряжение высокой частоты на варикапе не должно превышать 100 мВ
; если при измерении добротности постоянное напряжение на варикапе более 4 В, переменное напряжение высокой частоты на варикапе
в мВ
, (1)
где
- напряжение смещения при измерении добротности варикапов измеряемого типа, установленное в ТУ.
(Измененная редакция, Изм. N 3).
1.5. При измерении добротности варикапов при фиксированном смещении напряжение смещения должно устанавливаться с погрешностью в пределах ±3%.
При измерении добротности варикапов при фиксированной емкости требования к погрешности установки напряжения смещения не нормируются. Нестабильность напряжения смещения за время измерения добротности варикапа и пульсация напряжения смещения не должны превышать 10% амплитуды напряжения высокой частоты на варикапе.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1.6. Добротность ненагруженного контура
(резонансной системы), к которому подключаются измеряемый варикап, должна быть, по возможности, близка к значению добротности измеряемого варикапа
или больше ее, при этом допускается применение схем компенсации потерь в контуре.
(Измененная редакция, Изм. N 3).
1.7, 1.8. (Исключены, Изм. N 3).
1.9. Значение индуктивности
выводов держателя варикапов до потенциальных контактов переменного конденсатора при измерении добротности методом, изложенным в разд.2, должна удовлетворять условию
, (2)
где
- емкость варикапа.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
1.10. Погрешность градуировки шкалы отсчета емкости измерителя при измерении добротности методом, изложенным в разд.2, должна быть не более 3%.
1.11. Относительная погрешность отсчета частоты при измерении добротности методом, изложенным в разд.3, должно быть не более 10
за время измерения.
1.12. Нестабильность частоты генератора измерителя добротности должна быть не более 10
за время измерения. Погрешность установления частоты измерения должна быть в пределах ±1%.
1.10-1.12. (Измененная редакция, Изм. N 3).
1.13. Нестабильность амплитуды генератора высокой частоты должна быть не более 1% между калибровками по пп.2.3.1 или 2.3.2.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2. МЕТОД 1
2.1а. Принцип измерения
Метод основан на определении добротностей контура с варикапом и без него при настройке контура в резонанс путем изменения емкости контура или варикапа. Измерения проводят на фиксированной частоте, значение которой должно быть указано в стандартах или ТУ на варикапы конкретных типов.
(Введен дополнительно, Изм. N 3).
2.1. (Исключен, Изм. N 1).
2.2. Подготовка к измерению
2.2.1. Принципиальная электрическая схема измерения добротности должна соответствовать указанной на черт.1.
- генератор высокой частоты;
- источник напряжения смещения;
,
- элементы связи;
Е3 - элемент развязки;
- конденсатор;
- индуктивность контура;
- емкость контура;
- селективный усилитель;
- измерительный прибор;
- измеряемый варикап;
,
- контакты подключения варикапа, воздушного конденсатора или меры емкостной добротности
Черт.1
2.2.2. Параметры элемента связи
между генератором высокой частоты
и контуром
,
,
должны быть такими, чтобы при уменьшении добротности контура в три раза напряжение на элементе связи изменялось не более 2%.
2.2.3. Параметры элемента связи
между контуром и селективным усилителем
должны быть такими, чтобы при отключении элементов
и
стрелка прибора
отклонилась не более чем на 1% шкалы, а при удалении элемента связи
напряжение на контуре не должно изменяться более чем на 2%.
2.2.1-2.2.3. (Измененная редакция, Изм. N 2, 3).
2.2.4. Емкость конденсатора
должна быть такой, чтобы выполнялось условие
, (3)
где
- значение резонансной емкости контура при отключенном варикапе.
(Измененная редакция, Изм. N 3).
2.2.5. Параметры элемента развязки
по высокой частоте должны быть такими, чтобы выполнялось условие
, (4)
где
- модуль выходного полного сопротивления со стороны контура
,
,
.
2.2.6. Элемент развязки
должен пропускать обратный ток варикапа так, чтобы падение напряжения смещения на внутреннем сопротивлении
составляло не более 0,5% фиксированного напряжения смещения.
2.2.7. Параметры элементов связи
,
по постоянному току должны быть такими, чтобы при изъятии варикапа из клемм
,
напряжение смещения изменялось не более чем на 1%.
2.2.5-2.2.7. (Измененная редакция, Изм. N 2).
2.2.8. Нелинейность амплитудной характеристики системы селективный усилитель - измерительный прибор должна быть в пределах ±2%.
2.2.9. Параметры контура: добротность
, его полная резонансная и емкость
должны быть определены с погрешностью, соответствующей требованиям разд.4.
2.2.10. Отношение
определяют по формуле
, (5)
где
- частота измерения, Гц;
- резистор, подключаемый к клеммам
и
. Сопротивление резистора должно быть измерено на частоте
с погрешностью в пределах ±5%;
и
- максимальное показание прибора
при настройке контура в резонанс без резистора и с резистором соответственно.
Сопротивление резистора
подбирают так, чтобы соблюдалось условие
.
Допускаются другие способы определения параметров
и
, например, при помощи мер емкостной добротности, подключаемой к контактам
и
вместо резистора
. При этом должна обеспечиваться погрешность результата измерения, удовлетворяющая требованиям разд.4.
2.2.8-2.2.10. (Измененная редакция, Изм. N 3).
2.2.11. Погрешность измерительного прибора
должна находиться в пределах ±1%.
2.2.12. Напряжение смещения на диоде должно быть установлено с погрешностью в пределах ±3%.
2.2.13. Допускается иметь иные требования к погрешности элементов схемы, если погрешность результата измерения удовлетворяет требованиям разд.4.
2.2.11-2.2.13. (Введены дополнительно, Изм. N 3).
2.3. Проведение измерения и обработка результатов
2.3.1. Перед измерением проводят калибровку прибора
. Для этого настраивают контур переменным конденсатором
в резонанс по максимальному отклонению стрелки прибора
. Регулируя усиление усилителя, устанавливают стрелку прибора
на конец шкалы. К клеммам
,
подключают варикап и подают на него заданное напряжение смещения. Конденсатором
вновь настраивают контур
,
,
в резонанс, при этом записывают показание прибора
-
, выраженное в долях от максимального значения, принимаемого за единицу.
(Измененная редакция, Изм. N 2, 3).
2.3.2. В случае измерения добротности варикапа при фиксированной емкости калибровку прибора
проводят следующим образом: настраивают переменным конденсатором
контур в резонанс по максимальному показанию прибора
. Регулируя усиление селективного вольтметра, устанавливают показание прибора
на максимальное значение его шкалы. Устанавливают по шкале переменного конденсатора заданное значение емкости варикапа. Изменяя напряжение смещения на варикапе, настраивают контур
,
,
в резонанс, при этом отсчитывают показания прибора
-
, выраженное в долях от максимального показания шкалы прибора
, принимаемого за единицу.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
2.3.3. Добротность варикапа
вычисляют по формуле
, (6)
где
- емкость варикапа.
Допускается проводить вычисление добротности при помощи номограммы или других вычислительных средств измерений.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2, 3).
3. МЕТОД 2
3.1. Принцип измерения
Метод основан на определении добротностей контура с варикапом и с высокодобротным конденсатором, емкость которого равна емкости варикапа, по резонансной частоте и полосе пропускания контура, путем измерения расстройки частоты сигнала, при которой ток в контуре (или напряжение на нем) уменьшается до уровня 0,707 своего резонансного значения. Измерение добротности варикапа осуществляется при фиксированном значении емкости варикапа, указанной в стандартах или ТУ на варикапы конкретных типов.
3.2. Требования к аппаратуре
Аппаратура - в соответствии с требованиями разд.1.
3.3. Подготовка к измерению
3.3.1. Принципиальная электрическая схема измерения добротности должна соответствовать указанной на черт.2.
- генератор с перестраиваемой частотой;
,
- элементы связи по высокой частоте;
- частотомер;
- источник постоянного напряжения;
- индуктивность контура;
,
- контакты для подключения
варикапа
, воздушных конденсаторов
,
или меры емкостной добротности
;
- высокочастотный вольтметр;
- резонатор
Черт.2
3.3.2. Измерительный контур образуется индуктивностью
, емкостью варикапа
или емкостью воздушного конденсатора
, или емкостью меры
. Контур может быть выполнен в виде резонатора и его резонансная частота
совместно с варикапом или подключаемыми конденсаторами
должна соответствовать частоте, при которой измеряют добротность варикапов, указанной в НТД на варикапы, с погрешностью ±1%.
При измерении добротности меры источник напряжения
, элемент
и конденсатор
могут отсутствовать.
3.3.3. Требования к параметрам элементов связи
и
аналогичны требованиям пп.2.2.2, 2.2.3 и 2.2.7.
3.3.4. Емкость конденсатора
должна быть такой, чтобы выполнялось условие
, (7)
где
- полная емкость контура, с которой индуктивность образует резонанс на заданной частоте при подключении варикапа.
3.3.5. Модуль полного сопротивления элемента развязки
на резонансной частоте контура должен удовлетворять требованию:
. (8)
Элемент развязки
должен пропускать обратный ток варикапа так, чтобы падение напряжения на сопротивлении элемента
составляло не более 20% напряжения смещения на варикапе.
3.3.6. Нелинейность амплитудной характеристики усилителя в диапазоне измерений от 1 до уровня 0,707 должна быть не более 1%. Допускается использование цепей фиксации уровня 0,707 и компаратора для отсчета полосы частот с повышенной точностью.
3.3.7. Емкость воздушного конденсатора
и меры
не должна отличаться от заданной емкости варикапа
, при которой измеряется его добротность, более чем на 1%. Емкостная добротность воздушного конденсатора должна быть существенно выше добротности варикапа.
3.3.8. Конденсатор
должен иметь емкость, отличающуюся от емкости конденсатора
на 20% - 25%. Емкость конденсатора
должна быть предварительно измерена с погрешностью в пределах ±1%.
3.3.9. Частотомер
должен обеспечивать возможность измерения частоты генератора
с относительной погрешностью не более 10
.
3.3.10. Измерение параметров контура
и
должно быть выполнено следующим образом.
3.3.10.1. Для определения добротности контура между контактами
и
устанавливают конденсатор
, настраивают изменением частоты генератора
G1 контур в резонанс по максимуму показаний прибора
и отсчитывают это показание
, которое (для стрелочного прибора) должно быть, по возможности, ближе к концу шкалы. Изменением частоты генератора
определяют нижнее и верхнее значения частот
и
, при которых показания прибора
соответствуют значению 0,707
, значения
и
отсчитывают по частотомеру
.
Добротность контура
определяют по формуле
. (9)
3.3.10.2. Для определения емкости контура
между контактами
и
включается конденсатор
(при отключенном конденсаторе
) и изменением частоты генератора
G1 контур настраивают в резонанс. Резонансная частота
отсчитывается по частотомеру
.
Емкость контура
на резонансной частоте
определяют по формуле
. (10)
Емкость контура можно определять и другим способом. Между контактами
и
включают варикап
, для которого известны два значения емкости с соответствующими значениями напряжения смещения. На варикапе устанавливают сначала первое значение емкости
и изменением частоты генератора настраивают контур в резонанс на частоту
, а затем устанавливают второе значение емкости варикапа
и настраивают контур в резонанс на частоту
.
Емкость контура
на резонансной частоте
определяют по формуле
. (11)
3.4. Проведение измерений и обработка результатов
3.4.1. К контактам
и
подключают измеряемый варикап или меру добротности. На выходе генератора
по частотомеру
устанавливают частоту
. Изменением напряжения источника смещения
контур настраивают в резонанс по максимуму показаний прибора
. Изменением частоты генератора
. Изменением частоты генератора
определяют по частотомеру
значения нижней и верхней частот
,
, при которых показание прибора
соответствует значению 0,707
.
3.4.2. Добротность варикапа или меры добротности определяют по формуле
. (12)
Разд.3. (Введен дополнительно, Изм. N 3).
4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1. Погрешность измерения добротности варикапов по методу 1 должна быть в пределах ±15% с установленной вероятностью
=0,95.
4.2. Погрешность измерения добротности варикапов по методу 2 должна быть в пределах ±10% с установленной вероятностью
=0,95.
4.3. Погрешность измерения контрольных образцов варикапов и мер емкостной добротности оценивается индивидуально при их метрологической аттестации.
Пример расчета погрешности измерения приведен в приложении.
Разд.4. (Введен дополнительно, Изм. N 3).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
РАСЧЕТ
погрешности измерения добротности
по методу 1
Интервал, в котором с установленной вероятностью находится погрешность измерений, определяют по формуле
*,
где
- составляющая погрешности определения добротности контура;
- составляющая погрешности определения емкости варикапа;
- составляющая погрешности определения емкости контура;
- составляющая погрешности определения отношения эквивалентной добротности контура с варикапом к добротности измерительного контура;
- коэффициент влияния напряжения смещения на определение емкости варикапа.
Так как суммарная погрешность измерения складывается из большого числа составляющих, а доминирующая составляющая погрешности
распределена по нормальному закону, принимаем распределение суммарной погрешности нормальным.
Подставляем в формулу значения
=7%,
=2,5%,
=3%,
=3% для условий
=1,2,
=2,5,
=3,
=1,73,
=1,96, получаем:
%.
РАСЧЕТ
погрешности измерения добротности по методу 2
Интервал, в котором с установленной вероятностью находится погрешность измерений, определяют по формуле
,
где
- составляющая погрешности определения резонансной частоты;
- погрешность отсчета уровня 0,707 от максимального напряжения на контуре при его настройке в резонанс.
Так как суммарная погрешность измерения складывается из большого числа составляющих, то принимаем распределение суммарной погрешности нормальным.
Подставляем в формулу значения
=1%,
=2%,
=1%,
=1%,
=1,2,
=2,5,
, получаем:
%.
ПРИЛОЖЕНИЕ. (Введено дополнительно, Изм, N 3).
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2004
