配電網(wǎng)電容電感測試儀的基本構(gòu)造

CVCF的頻率穩(wěn)定度在很大程度上取決于振蕩器,因此,設(shè)計(jì)一個符合要求的振蕩器是CVCF的關(guān)鍵之一。

首先,對任一振蕩器在不考慮電阻R時(shí),其振蕩頻率可用一般表達(dá)式表示

如果由于外界條件使L和C分別變化了△L和△C,則頻率的偏移量為△f==－(f△C/C＋f△L/L)/2

頻率的相對變化量為

△f/f=－(△C/C＋△L/L)/2（1）

電感的變化量△L取決于溫度和濕度的變化以及機(jī)械振動等因素,電容的變化量△C除與濕度和溫度的變化有關(guān)外,還與電路的雜散分布電容、負(fù)載電容、元件的老化失效等因素有關(guān)。

其次，振蕩回路的有功負(fù)載將影響諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q,從而影響振蕩頻率的穩(wěn)定度。一般來說,Q值越高,頻率穩(wěn)定度越好,反之頻率穩(wěn)定度越差。而諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q為:

Q=ωoL/R=1/（ωoRC）（2）

可見,振蕩回路的有功負(fù)載—R的變化,將影響Q值,繼而影響頻率穩(wěn)定度,而諧振回路的有功負(fù)載R往往取決于導(dǎo)線的電阻、高頻集膚效應(yīng)、磁心的磁滯、渦流損耗及負(fù)載電阻等因素。

再次,電路元件的內(nèi)部相移也將影響頻率穩(wěn)定度。如晶體管由于結(jié)電容的存在,以及少數(shù)載流子在基區(qū)內(nèi)的擴(kuò)散時(shí)間的影響,使集電極電流總要滯后于基極輸入電壓的變化,即它們之間存在一個相移角φ，對這一附加相移φ在振蕩器中不可能考慮,因而使總相移增大。另外這一相移φ還隨電源電壓和溫度的變化而變化，這些都可能使諧振電路的頻率產(chǎn)生偏離。

2.2CVCF的幅值穩(wěn)定度分析

若將功率放大器,驅(qū)動電路和波形反饋電路所構(gòu)成的閉環(huán)看成是CVCF的波形環(huán)節(jié),則CVCF的穩(wěn)幅放大電路是一個單閉環(huán)系統(tǒng)。

對于穩(wěn)幅放大電路,配電網(wǎng)電容電感測試儀的基本構(gòu)造：K1為波形環(huán)節(jié)的增益,α為精密整流系數(shù),un為給定基準(zhǔn)電壓,K2為可變增益放大器的增益，所以系統(tǒng)的靜特性方程為:

uO=K1unui/(1＋αK1ui)（3）

當(dāng)1＋αK1ui

可見,相移角φ的穩(wěn)定度受移相電路中的電容C和電阻R變化的共同作用,它們都受環(huán)境因素的影響,同時(shí),電容C的失效,容量減小以及由于集成電路老化致使內(nèi)部半導(dǎo)體元件的結(jié)電容變化等因素,對相移的長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度指標(biāo)的影響很大。

3CVCF的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

CVCF在設(shè)計(jì)前,必須明確該系統(tǒng)所要求的技術(shù)指標(biāo),根據(jù)這些指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)設(shè)計(jì),從而明確各單元電路應(yīng)達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo),合理地分析并選擇各單元電路的類型,然后進(jìn)行參數(shù)計(jì)算,確定電路參數(shù)。還要根據(jù)電路工作特點(diǎn),合理設(shè)計(jì)各種保護(hù)電路。

3.1靜態(tài)設(shè)計(jì)

就幅值穩(wěn)定系統(tǒng)來說,CVCF幅值閉環(huán)系統(tǒng)框圖如圖6所示。其中

比較環(huán)節(jié)△u=un－uf

乘法輸出u1=△uui=ui(un－uf)

放大器u2=K1u1=K1(un－uf)ui

功率放大u0=K2u2=K1K2(un－uf)ui

反饋電路uf=αun

所以,靜特征方程為:u0=Kunui/(1＋αKui)（7）

式中K=K1K2。其靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如7所示,根據(jù)靜態(tài)特性方程和系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求，可以確定各單元電路的技術(shù)指標(biāo)。如系統(tǒng)的幅值穩(wěn)定度指標(biāo)△uo/uo明確后,即可根據(jù)特征方程求出給定基準(zhǔn)電壓un的穩(wěn)定度指標(biāo)△un/un為：

△un/un=(αK1K2ui＋1)△un/K1K2uiun（8）

當(dāng)αK1K2ui＋1