配電網(wǎng)電容電感測試儀的基本構造
CVCF的頻率穩(wěn)定度在很大程度上取決于振蕩器,因此,設計一個符合要求的振蕩器是CVCF的關鍵之一。
首先,對任一振蕩器在不考慮電阻R時,其振蕩頻率可用一般表達式表示
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外,還與電路的雜散分布電容、負載電容、元件的老化失效等因素有關。
其次，振蕩回路的有功負載將影響諧振回路的品質因數(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。而諧振回路的品質因數(shù)Q為:
Q=ωoL/R=1/（ωoRC）（2）
可見,振蕩回路的有功負載—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載R往往取決于導線的電阻、高頻集膚效應、磁心的磁滯、渦流損耗及負載電阻等因素。
再次,電路元件的內部相移也將影響頻率穩(wěn)定度。如晶體管由于結電容的存在,以及少數(shù)載流子在基區(qū)內的擴散時間的影響,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生偏離。
2.2CVCF的幅值穩(wěn)定度分析
若將功率放大器,驅動電路和波形反饋電路所構成的閉環(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,電容C的失效,容量減小以及由于集成電路老化致使內部半導體元件的結電容變化等因素,對相移的長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度指標的影響很大。
3CVCF的系統(tǒng)設計方法
CVCF在設計前,必須明確該系統(tǒng)所要求的技術指標,根據(jù)這些指標進行系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)設計,從而明確各單元電路應達到的主要技術指標,合理地分析并選擇各單元電路的類型,然后進行參數(shù)計算,確定電路參數(shù)。還要根據(jù)電路工作特點,合理設計各種保護電路。
3.1靜態(tài)設計
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)結構圖如7所示,根據(jù)靜態(tài)特性方程和系統(tǒng)的技術指標要求，可以確定各單元電路的技術指標。如系統(tǒng)的幅值穩(wěn)定度指標△uo/uo明確后,即可根據(jù)特征方程求出給定基準電壓un的穩(wěn)定度指標△un/un為：
△un/un=(αK1K2ui＋1)△un/K1K2uiun（8）
當αK1K2ui＋1