Характериограф для исследования нелинейных емкостей

 

333495

Сова Советских

ОП ИКАНИЕ

И ЗОБ РЕ ТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Республик

Зависимое оТ авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 02.IX.1970 (,% 1475173!18-!О) М.Кл. G Olr 27/26 с присоединением заявки %в

Комитет по делам изобретений и открытий дои Совете Министров

СССР

Приоритст—

Опi блпковано 21.ill.1972. Бюллет нь Л" 11

УДК 62!.317.335 (088.8) Дата опубликования описания 17Л11.1972

Авторы изоб ретеяии

Ю. P. Арсюхин, Л. Л. Муренко и 1О. Ф. Широков (i

1 !

3 а яви тель

ХАРАКТЕРИОГРАФ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

НЕЛИНЕЙНЫХ ЕМКОСТЕЙ

Изобретение относится к технике исследования нелинейных электрических емкостей от напряжения.

Известны устройства для исследования нелинейных емкостей, содерж|ащие дифференци.рующую цепь, образованную исследуемой емкостью и активным сопротивлением, на вход которой подается напряжение от генератора треугольных или трапецеидальных колебаний.

Выходное напряжение дифференцирующей цепи .подается на вход усилителя канала вертикального отклонения индикаторного устройства, на вход канала горизонтального уклонения индикатора поступает напряжение с генератора тра пецелдальных колебаний.

В результате на экране индикаторного устройства изображаются две характеристики, симметричные относительно горизонтальной оси, представляющие собой зависимости исследуемой емкости от напряжения при его нарастании и спаде.

Эти устройства позволяют лишь оценить величину исследуемой емкости з какой-либо точке характеристики с весьма невысокой точностью и низкой производительностью.

В предлагаемом устройстве для увеличения точности измерения и производительности характериографа один выход генератора трапецеидальных колебаний через сумматор соединен с дифференцирующим устройством, состоящим пз двух дифференциру)ощнх ц-IIcII одна из которых содержит исслед3 ем ю, а другая — эталонную емкости, и обн,его резипора, другой выход через регулятор эталон5 ной емкости — с измерителем велцчины эквивалентной эталонной емкости, причем оба выхода генератора через удвоитель час" îòû одновремен Io связаны со входом кана Ia горизонтального отклонения э 1ектроннолучевой !

О трубки, вход усилителя канала вертикального отклонения которой соединен с выходом дифференцирующего устоойства.

На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого устройства; на фпг. 2 —:принципиа Ib15 ная схема блоков сумматора и дифференци.рующего устройства; на фиг. 3 — осциллограмма изображения на экране индикатора при исследовании нелинеинои емкости с незначите.1ьной проводимостью утечки; на фиг. 4 — то же, 2д с заметной проводимостью утечки.

Один из выходов генератора 1 тра пецеидальных колебаний через регулятор амплитуды 2 соединен с .входом 8 днфференцирующего устройства 4. Регулятор 2 представляет собой

25 обычный потенциометр с буферным каска зом (эмиттерным повторителем) и выполняет роль регулятора эталонной емкости. Поск01ьку амп— литуда выходного напряжения дпфференцирующей цепи с эталонной емкостью пропор30 циональпа как величине этой емкости, так и

333495

Iсрутизне нярястяни1! (спадя) напряжения на входе 3 цепи, измене;1ие крутизны этого напряжения, осуществляемое путем регулировки его амплитуды, эквивалентно изменению величины эталонной емкости. Таким образом, регулятор 2 .вместе с постоянной эталонной емкостью создает эффект наличия переменной эталонной емкости, называемой В дальнейшем эквивалентной эталонной емкостью.

Измеритель 5 величины эквивалентной эталонной емкости представляет собой измеритель величины постоянной составляющей напряжения, подаваемого па вход 3 дифферепцирующей цепи с эталонной емкостью (пред,полагается, что на измеритель 5 поступают однополяр1!ые импульсы, в противном случае

Оп до IiKcil содержать устройстВО ВосстянОВ;.Iения постоянной составляющей).

Таким образом, регулятор 2 и измеритель 5 вместе с постоянной эталонной емкостью предcTàâëÿIoT собой устройство, эквивалентное градуированной переменной эталонной емкости.

Второй. выход генератора 1 через сумматор 6 соед1шеп с гходом 7 дифференцирующего устройства 4. Сумматор б в простейшем случае состоит из разделительного конденсатора Ь, соединенного с выходом генератора 1, и резистора 9, соединенного с источником 10 смеще:1ия.

Дпффере1!циру1ощее устройство 4 состоит из двуx дифферепцирующих цепей, одна из которы.; включает в себя исследуемую емкость 11, а вторая — эталонную емкость 12, и общего для обеих цепей активного сопротивления 13. Выход дш11ферепцирующего устройства 4 соединен с входом усилителя канала вертикального отклонения индикаторного устройства 14, в -

Формирователь 16 электронной метки представляет соб011 устроиство, сравнивающее полное напряжение на исследуемой емкости с некоторым постоянным регулируемым 1!Япряжением, измеряемым измерителем 17 напряжения, и формирующее с;!гнал метки в момент равенства этих напряжений. Выход формирователя 16 соединен с одним из входов индикаторного устройства 14, например, с модулирующи;I электродом электроннолучевой трубки пли с входом усилителя канала вертикального отклонения.

Сумматор 18 предназначен для формирования llяпряiK - 11пя сряв1!ен1111, пс \2Ваемсгс ня формирователь 16 метки. Од1ш пз входог, сумматора 18 соедине1: с выходом источиика !О напряжения смещения, а другой — с выходом исто 11lика !9 ollÎpliol 1!япряжения. Фу1!кц!!1i )

60 !

15 сумматора 18 могут быть реализованы прп iioследовательном соединении источника 1О смещения и опорного источника 19. Полярносг ° и величина по"тоянного напряжения, вь1рабатыBaevroro HcT0HHHK0M 19, gooiiKIIbl Оl>ITb T Iêil iIH, чтобы электронная метка формировалась примерно в середине характеристики зависимости исследуемой емкости от напряжения, изображаемой iia экране индикаторного ) crpolicrва 14.

На вход 7 дифференцирующей цепи с исследуемой емкостью 11 подается "умма линей:1о изменяющегося напряжения генератора 1 и напряжения источника 10 смещения, позволяющего плавно регулировать величину и !iaменять полярность постоянной составляю!пей папряже!Ния на исследуемой емкости. Зто дает возможность произвольно выбирать участок исследуемой характери=тики. Во время дейcrвия на входе диффере11цирующе1! цепи линейно изменя1ощегося напряжения па выходе Ienu формируется сигнал, примерно пропорциональный мгновенному значени1о исследуемой емкости, т. е. в некотором масштабе харакгсристика завпсимости исследуемой емкости от и апр яжея и я .

Выходной сигнал дифференцирующего у=тройства 4 усиливается в канале, вертикального отклонения индикаторного устройства 14 и поступает на пластины вертикального отклонсH H II HiH QH K 2 T 0 P 2 — э л е K T P O I I I I o л У ч с В с Й T P v o I< I I.

Одновременно в канал горизоптального отклонения индикаторного устройства 14 .поступает сигнал генератора 1 (через удвоитель 15 частоты), благодаря чему на экране индикатора формируется изображение характеристики зависимо=тп исследуемой емкости от напряжения.

На вход 3 дифференцирующей цепи с эта;о !110! емкостью поступает линейно изменя1ощесся напряжение генератора 1 (через регулятор 2 ам11литуды этого напряжения) в тот отрезок времени, который соответствует паузе на втором выходе генератора, т. е. в отсутстВНH IH Hell llo изме!1я!Ощегсся папряжс;!Ня i!a исследуемой емко=ти. При этом уровень Выходного напряжения дифференцирующего устройства 4 пропорционален величине эквивале1кгной эталонной емкости. Одновременно с лс,.iачей этого напряжения па вход ус:!лителя вертикального отклонения индикаторного устройства 14 напряже!1Не генератора 1 через удво,iтель 15 поступает па вход канала горизонтального отклонения, в результате чего на экране кндикатора изображается горизонталь!!21! прямая лин:-!я, смещенная 110 вертикали па величину, пропорциональпу;о установленному

3!1ячениlс экВиВалент110Й этя loHIIo!I емесст !.

При регулировке амплитуды напря>кения регулятором 2 изменяется величина этой емкости, в результате чего прямая л IIIHH Ia экр»нс индикатора перемещается Iiо Вертикали и прп определенной величине эквивалентной эталонной емкости может пересекать исследус»IIo характеристику в любой выбранной точ333495

Риг. I

12 ( ( о

1 (J Ра1; 2

Со: гавитеоь Л. Устинова

Ко»»ск! ns Л. Бады 1гама

Рсиак гон С. Хейгриц

Гскрсд T. Ускова.».кll: 2 7() I (- а. Ле 327 !(граак 415 I l»:j .": 3»ii

Ц! II!1(IIII Ко:,;:l»..га ио лстгог )гаобрстсгги!1 ll открытий ири Совет. М; иистров СССР

Москва,,7К-35, Ратшскаи иао,, (, 4, 5 (7гкиистии;{ l l»lol (шгрив (|ос! (7омскОГо ",I! I)3Â:!сина:l» и "HITI

:ке. В момент времени, соответствующий точке пересечения, исследуемая емкость, равна по ве.личине эквивалентной эталонной емкости, измеряемой измерителем 5. Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется автоматическое сравнение емкости в выбраннои гочке исследуемой характери."тики с эквива.Лентной эталонной емкостью„причем сравнение IipoHcxapHT с частотой генератора 1. Бла.годаря этому на точность измерения исследуе- 10 мой емкости не влияют такие факторы, как нестабильность и !(елинейность всего усилительного тракта — от выхода дифферепцирующего у=тройства 4 .(о отклоняющих пластин э. 1Скт!701!Иолу i HO!I т!7убк! I III171ilf BTOpHOI Î

i стр ой ств а 14.

Если генератор 1 вырабатывает напряже(пие трапецеидальной пли треугольной формы с одинаковыми крутизной нарастания и крутизной спада напряжения, то па экране изображаются две |арактернстики исследуемой емкости, одна из которых соответствует нарас 1 3HHfo, я !р ч яя - — спяду папряжОния ня ней, а также две:IHIIHH эквивалентной этало(1!(ой! с м к 0 с т и. О о а H 3 0 o p a Ic e! I H sr 17 я с и Ол 0 ж е и ы с и м - 2 5 метрично относительно горизонтальной оси (ф :(г. 3).

Ф0177!ироватс II 16 электроппоЙ |!етки вы;73батывает метку, совмещаемую с изображением исследуемой характеристики, Б тот i!Ogre»T зо времени, когда полное напр!(жснпс il3 Hcc.loдуемой емкости равно постоянному напряжению на выходе сумматора 18, измеряемому измерителем 17. С помощью регулировки выходного напряжения опорного источника 19 метка устанавливается в =ередине изображаемой |ярактеристики, где ошибка измерения мигпимальна.

Предмет изобретения

Характериограф для нсследов:(ния нелинейных емкостей, содержащий генератор трапецеидальных колебаний, дифференцирующую цепь, источник регулируемого смещения, измеритель эталонной емкости, формирователь

ЭЛЕКтРОННОй МЕТКИ И ЭГ!ЕКТРОП(10»Уг(ЕВУ10 ТРуОку, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения H пропзводительцосгн, один выход генератора трапецеидальны| колеоапий через сумматор соединен с дифференцирующим устройством, cocToящпм пз двух дифферепцирующпх цепей, одна из которы.; содержит исследуемую, а другая — эта ioi(II Io емкости, и оощего резистора, дру!0!I выход ерез регулятор эталонной емкс7с7п — с измернтЕЛЕМ ВЕЛИЧ»НЫ ЭКВИВаЛСПт(:гзй ЭтаЛОННОй емкости, причем оба выхода генератора од(1опремен:(о через удвоитель частоты связаны со !!ходом канала горизонтального отклоне!Ипя э, I(.IiTpoIIIIoл1"IРВОЙ трубки, вход | с!Iлитсля

К3!(ЯЛ Я ВЕРТ 11 .3Л 6НОГО ОТ1 ЛОНЕП)IЯ if Î I ОРОй СОсд!(пеп с выходом дпфферепцирующего уст-! О i=TH3.