Устройство для измерения вольт-фарадных характеристик

 

УСТРОЙСТВОДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТ-ФАРАДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, содержащее генератор, первый выход которого включен в первичную обмотку трансформаторного моста переменного тока, вторичная обмотка которого составляет два плеча моста, в два других плеча которого соответственно включены обраэцогалй резистор и конденсатор с клеммами для подключений испытуемого прибора, к одной клемме дпя подключения испытуемого прибора подключен первый выход генератора пилообразного напряжения, второй выход которого подключен к первому входу двгухкоординатного сгиуюпнсца, второй &ХОД которого соединен с выходом фазового детектора, первый вход кото1хэго подключен к второму выходу генератора , а второй вход - к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом моста переменного тока, о т л и ч а ю &( е е с я тем, что, с целью повышеннябыстрод йствия измерения , оно снабжено блоком обратной связи и блоком сопряжения, причем блок обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных бло с € ка дифференцирования и блока выделения абсолютной величины, а блок сопряжения - в виде регулятора тока, блока оптоэлектронной связи и резистора , выход блока выделения абсолютной величины соединен с входом регулятора тока, выход которого подключен к первому входу блока оптоэлектронной связи, выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения через резистор, второй вход которого соединен,с третьим выходом , генератора пилообразного напряжения , а вход блока дифференцироСЛ вания подключен к выходу фазового 00 - детектсфа. оо

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(52) 01 В 31/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

g yi c . Зу gpss

1 вв ЯРО. .;. сии (.21) 3491891/18-21 (22) 20.09.82 (46) 30.06.84. Бюль В 24 (72) Я.О.Ройзин, Н.Н.Шевцов, В.И.Со» лошенко, И.М.Викулин и В.П.Пашкуденко (71) Одесский ордена Трудового Красного Энамени государственный университет им. И.И.Мечникова (53) 621 ° 382. 3 (088.8) (56) 1. Глудкин О.П., Черняев В.Н.

Технология испытаний микроэлемзнтов радиоэлектронной аппаратуры и интегральных ьжкросхем. М, 1981 ..

2, Nakhmanson R.Si, Dobrovolsky Р.Р. Xnvestigations of МХВ Structure. inhomogenicties using à scan

mercury probe. — Phys. St. Sol(a)v.l3 р.,225, 1973. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ

ВОЛЬТ-ФАРАДНЦХ ХАРАКТЕРИСТИК, содержащее генератор, первый выход которого включен в первичную обмотку трансформаторного моста переменного тока, вторичная обмотка которого составляет два плеча моста, в два других плеча которого соответственно включены образцовый.резистор и конденсатор с клеммами для подключения исжютуемого прибора, к одной клеыже для . подключения испытуемого прибора под„„SU„„1100588 ключен первый выход генератора пилообразного напряжения, второй выход которого подключен к первому входу двухкоординатного самописца, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора, первый вход которого подключен к второму выходу генератора, а второй вход — к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом моста переменного тока, о т л и ч а ю и е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, оно снабжено блоком обратной связи и блоком сопряжения, причем блок обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных бло. ка дифференцирования и блока выделе- Р9 ния абсолютной величины, а блок сопряжения - в виде регулятора тока, блока оптоэлектронной связи и резистора, выход блока выделения абсолют- С ной величины соединен с входом регулятора тока, выход которого подклю чен к первому входу блока оптоэлектронной связи, выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения через резистор, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора пилообразного напряжения,а вход блока дифференцирования подключен к выходу фазового

-,, детектора.

) 1100588

Изобретение относйтся к измерительной технике и может быть исполь i эонано и системах контроля парамет"

ipoa полупроводниковых приборов и интегральных схем, Известно устройство для измерения вольт-фарадных характеристик, автоматически записывающее значения емкости образца как функцию приложенного напряжения смещения f 11, Недостатком известного устройства является низкая производительность измерений, Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является устройство, содержащее генератор, 15 первый выход которого включен в первичную обмотку трансформаторного моста переменного тока, вторичная обмотка которого составляет два плеча моста, в два других плеча которого я соответственно включены образцовый резистор и конденсатор с клеммами для подключения испытуемого прибора, к одной клемме для подключения испы.туемого прибора подключен первый вы- 25 ход генератора пилообразного напряжения, второй выход. которого подключен к первому входу двухкоординатного самописца, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора, первый вход которого подключен к второму выходу генератора,а второй входк выходу усилителя, вход которого соединен с выходом моста переменного т.ока (23 .

Недостатком указанного устройства является низкая производительность измерений. При увеличении скорости развертки участки зависимости C-Ч. где ймеют место резкие перепады величины емкости, записываются с ошибка- Щ ми, связанными с инерционностью измерительного устройства и регистрирующей аппаратуры. цель изобретения - повышение быст-45 родействия измерения.

Эта цель достигается тем, что устройство-содержащее генератор, первый выход которого включен в первичную обмотку трансформаторного моста переменного тока, вторичная обмотка кото-50 рого составляет два плеча моста, в два других плеча которого соответственно включены образцовый резистор и конденсатор с клеммами для подключе ния испытуемого прибора подключен первый выход генератора пилообразного напряжения, второй выход которого подключен к первому входу двухкоординатного самописца, второй вход которого соединен с выходом фазового де- 60 тектора, первый вход которого подключен к второму выходу генератора, а второй вход — к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом моста переменного тока, снабжено блоком 65 обратной связи и блоком сопряжения, причем блок обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных блока дифференцирования и блока выделения абсолютной величины, а блок сопряжения - в виде регулятора тока, блока оптоэлектронной связи и резистора, выход блока выделения абсолютной величины соединен с входом регулятора тока, выход которого подключен к первому входу блока оптоэлектронной связи, выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения через резистор, второй вход кото рого соединен с третьим выходом гене ратора пилообразного напряжения, а вход блока дифференцирования подключен к выходу фазового детектора.

На фиг, 1 изображена блок-схема предлагаемого устройствау на фиг, 2 функциональная схема блока обратной связи и схема блока сопряжения; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения вольтфарадных характеристик содержит генератор 1, первый выход которого включен в первичную обмотку трансформаторного моста 2 переменного тока, вторичная обмотка которого составляет два плеча моста, в два других плеча которого соответственно включены образцовый резистор.3 и конденсатор 4 с клеммами 5, 6 для подключения испытуемого прибора, к одной клемме 5 для подключения испытуемого прибора подключен первый выход генератора 7 пилообразного напряжения, второй выход которого подключен к первому входу двухкоординатного самописца

8, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора 9, первый вход которого подключен к второму выходу генератора 1, а второй вход - к выходу усилителя 10, вход которого соединен с выходом моста 2 переменного тока, блок 11 обратной связи и блок 12 сопряжения, причем блок обратной связи выполнен,н виде последовательно соединенных блька 13 дифферен цирования и блока 14 выделения абсолютной неличины, а блок сопряжения в ниде регулятора тока 15, блока

16 оптоэлекТронной связи и резистора

17, выход блока 14 выделения абсолютной величины соединен с входом регулятора тока 15, выход котороГо подклю. чен к первому входу блока 16 оптоэлек тронной связи, выход которого подключен к входу генератора 7 пилообразного напряжения через резистор 17, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора 7 пилообразного напряжения, а вход блока 13 дифференцирования подключен к выходу фазового детектора 9.

Устройство работает следующим образомм.

l100588

К клеммам 5 и 6 подключают испытуемый прибор. Сигнал разбаланса моста 2 (фиг, Зв), пропорциональный измеряемому импедансу, усиливается малошумящим усилителем 10 (фиг. Зг), детектируется фазовым детектором 9 (фиг. Зд,е), настроенным на реактивную составляющую сигнала. Сигнал на мост 2 (фиг. 3a) и.опорный сигнал -на детектор 9 поступают от генератора 1.

Напряжение смещения на испытуемый 0 прибор подается от генератора 7 пилообразного напряжения (фиг. ЗЛ), собранного по схеме интегратора на операционном усилителе. Период пилообраэного напряжения задается постоянной 15 времени t (Rq + R )С, где R„- со тротивление ограничйвающего резистора 17 (фиг. Зб), à R — фотосопротивление, входящее в состав блока 16 оптоэлектронной связи. Когда измеряемаярр емкость не зависит от величинй приложенного напряжения смещения на выходе фазового детектора 9, регистрируется постоянный сигнал и npodc изводная — = О. При этом на вход

dt регулятора тока 15 подается нулевой относительно земли потенциал, на выходе регулятора тока 15 появляется сигнал (фиг. ЗК) и через лампочку б блока 16 оптоэлектронной связи течет значительный ток. При этом величина фотосопротивления R O R и период генератора напряжения развертки определяются сопротивлением Rz, что соответствует быстрому движению каретки двухкоординатного самописца по оси напряжений (фиг. ÇN) . При изменении величины измеряемой емкости испытуемого прибора на выходе устройства появляется изменяющийся во времени сигнал и становится отличной от нуля производная dc/Ì (фиг. ЗЖ) .

После дифференцирования выходного сигнала, осуществляемого блоком 13 (фиг. 33), производится операция выделения абсолютной величины блоком

14 (фиг. ЗИ) и постоянная составляющая полученного сигнала подается на блок 15. При этом ток нагрузки, уменьшается, увеличивается сопротивление R> блока 16 отптоэлектронной связи и замедляется скорость развертки. Таким образом, при записи участков, где происходит изменение емкости, система медленно отслеживает изменение величины С, в то время как участки, где евасость изменяется незначительно, записываются на большой скорости.

Устройство выполнено на интегральных схемах 140 и 284 серий. Блок обратной связи выполнен с использова нием полевого транзистора КП 903 и оптико-электронного преобразователя

ОЭП-1. Время записи стандартной С вЂ” Ч характеристики ИДП-структуры составляет несколько секунд, в то время как аналогичные измерения с использованием известных устройств такого типа длятся десятки секунд.

1100588

AT ß

A Ò-7

Составитель П .Иванова

Редактор С.Тимохина Техред М.Кузьма

Корректор Л Пилипенко

Заказ .4577/36........Тираж 711

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

gl3035, Москва, Й-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4