Изобретения

 

405081

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 01,XI.1965 (№ 1035211/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 22.Х.1973. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 4.IV.1974

М, Кл. G 01г 31/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР по денам изобретений и открытий

УДК 621.385.832 (088.8) Автор изобретения

Б. Г. Федорков

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ ТУННЕЛЬНОГО

ДИОДА

Изобретение относится к области измерения параметров туннельных диодов в минимуме вольтамперной характеристики.

Известно устройство для измерения емкости туннельных диодов в экстремальных точках и в области отрицательного сопротивления вольтамперной характеристики (в частности, в минимуме тока) по методу замещения с фазовым индикатором настройки измерительного контура в резонанс, содержащее измерительный последовательный контур, генератор высокой частоты, полосовой усилитель, фазовый детектор, нуль-индикатор и источник смещения рабочей точки исследуемого диода.

В этом устройстве смещение рабочей точки туннельного диода в исследуемую точку вольтамперной характеристики осуществляется вручную с помощью регулируемого источника смещения. ,При измерении емкости T) ííåëüíûõ диодов в условиях серийного производства ручное смещение рабочей точки в минимум вольтамперной характеристики представляет собой трудоемкую и непроизводительную операцию, так как требует предварительного определения напряжения минимума для конкретного диода на какой-либо другой установке (возможно, совмещенной с измерителем емкости) и затем ручной установки выходного напрякения источника смещения, равного напряжению минимума. При этом повышение точности установки напряжения минимума влечет за собой снижение производительности

5 измерения.

Цель изобретения — автоматизация процесса смещения рабочей точки исследуемого диода, повышение точности смещения и повышение производительности измерения.

10 Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве в источник смещения введены дополнительные элементы, образующие совместно с элементами измерителя емкости электронную следящую систему, выводящую ис15 следуемый диод,на минимум вольтамперной характеристики с высокой точностью.

На фиг. 1,приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема источника смещения для измере20 ния емкости туннельных обращенных диодов.

Предлагаемое устройство содержит измерительный последовательный колебательный контур 1 с эталонным переменным конденсатором, параллельно которому подключают

25 исследуемый туннельный диод 2; полосовой усилитель 3 сигнала на контуре 1; фазовый детектор 4, нагруженный на стрелочный нульиндикатор; генератор 5 ВЧ задающего сигнала,на измерительный контур 1 и фазовый

30 детектор 4; источник 6 регулируемого напря405087

15 жения смещения рабочей точки исследуемого диода; интегрирующий конденсатор 7, подключенный к входу источника 6 регулируемого напряжения; источник 8 постоянного тока; генератор 9 импульсного тока, определяющего напряжение на конденсаторе 7; амплитудный детектор 10, подключенный к выходу полосового усилителя; импульсный компаратор

11 постоянного напряжения, запускающего генератор 9 в том случае, если напряжение,на выходе амплитудного детектора 10 больше напряжения на выходе источника 12 опорного напряжения.

Амплитудный детектор 10 содержит диод

13, резистор 14 и конденсатор 15 и подключен к выходу полосового усилителя 3 через каскад 16 линейного усиления.

Импульсный компаратор 11 постоянного напряжения содержит диоды 17 — 19, трансформатор 20, транзистор 21, конденсаторы 22, 23, резисторы 24 — 28. Потенциометр 29 образует вместе с источником питания+ Е источник 12 опорного на пряжения; диоды 30, 31, конденсатор 32 и резистор 33 образуют генератор 9 импульсного тока заряда интегрирующего конденсатора 7. Резистор 34 с источником питания+ Е входит в состав источника 8 постоянного тока разряда интегрирующего конденсатора 7. Источник б регулируемого напряжения собран по схеме эмиттерного пов-,орителя на транзисторе 35 и резисторе

3о, причем резистор 37 определяет начальное напряжение на выходе эмиттерного повторителя. Конденсатор 38 закорачивает на корпус на частоте сигнала один из выводов измеряемого диода 2.

Устройство представляет собой измеритель емкости по методу замещения с фазовой индикацией резонанса измерительного контура и систему автоматического смещения рабочей точки .исследуемого туннельного диода на минимум вольтамперной характеристики.

Действует устройство следующим образом.

В исходном состоянии исследуемый туннельный диод 2 отключен от измерительного контура 1, который с помощью эталонного переменного конденсатора настроен в резонанс на частоту сигнала генератора 5 высокой частоты irro индикатору фазового детектора. Напряжение, подаваемое на импульсный компаратор 11 от источника 12 опорного напряжения, установлено равным выходному напряжению амплитудного детектора 10 (это напряжение пропорционально напряжению сигнала на измерительном контуре). Напряжение на накопительном конденсаторе 7 таково, что напряжение источника б соответствует напряжению участка отрицательного сопротивления вольтамперной характеристики исследуемого туннельного диода. ,При подключении туннельного диода 2 к контуру 1 и источнику смещения рабочая точка диода оказывается смещенной в область отрицательного сопротивления, а напряжение сигнала на контуре резко возрастает. Напря20

З0

65 жение на выходе амплитудного детектора 10 становится больше напряжения опорного источника 12. В результате компаратор 11 вырабатывает импульсы с частотой порядка нескольких килогерц. Импульсами компаратора запускается генератор 9 импульсного тока, который ступенями заряжает накопительный конденсатор 7. Соотношение между токами источника 8 постоянного тока и генератора 9i импульсного тока выбрано таким образом, что при автоколебаниях компаратора !1 конденсатор 7 заряжается. Это приводит к росту напряжения на выходе источника регулируемого напряжения и движению рабочей точки диода 2 в сторону минимума тока.

В результате отрицательное сопротивление, вносимое диодом 2 в контур 1, увеличивается, напряжение сигнала на контуре уменьшается, следовательно, напряжение на выходе амплитудного детектора уменьшается. Процесс продолжается до тех пор, пока после очередной ступеньки заряда конденсатора 7 напряжение на контуре 1 не станет меньше, напряжения, соответствующего исходному состоянию. При этом напряжение на выходе амплитудного детектора 10 становится меньше опорного напряжения источника 12, компарагор 11 перестает вырабатывать импульсы и конденсатор

7 начинает разряжаться током источника 8, Напряжение на выходе источника 6 регулируемого напряжения уменьшается, рабочая точка диода 2 смещается в сторону уменьшения отрицательного сопротивления, напряжение на контуре 1 вновь возрастает. В тот момент, когда оно достигает величины, соответствующей исходному состоянию, компаратор 11 вновь срабатывает, конденсатор 7 подзаряжается на одну ступеньку, рабочая точка диода 2 смещается в точку характеристики с ббльшим отрицательным сопротивлением и напряжение на выходе амплитудного детектора 10 становится меньше опорного напряжения источника 12. Процесс повторяется, т. е. система автоматического смещения входит в режим слежения, удерживая рабочую точку диода 2 в области вольтамперной характеристики, в которой отрицательное сопротивление таково, что напряжение сигнала на измерительном контуре 1 равно напряжению в исходном состоянйи. Если измерительный контур 1 с помощью эталонного переменного конденсатора настроен в резонанс на частоту генератора 5 высокой частоты с учетом емкости измеряемого диода, то рабочая точка последнего оказывается смещенной точно в минимум вольта мперной характеристики, так как только в точке минимума диод 2 не вносит в контур потерь и не вызывает усиления сигнала. Напряжение смещения рабочей точки диода имеет пилообразную составляющую, но благодаря тому, что пилообразная составляющая может быть сделана путем выбора параметров схемы достаточно малоД,5 (0,1 — 1,0% ), существенной дополнительной погрешности измерения емкости не возникает.

Предмег изобретения

1. Устройство для измерения емкости туннельного диода в минимуме вольта мперной характеристики, содержащее измерительный последовательный контур, генератор высокой частоты, полосовой усилитель, фазовый детектор,,нуль-индикатор и источник смещения, отличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса смещения рабочей точки изме405087 ряемого диода, источник смещения содержит источник регулируемого напряжения, выход которого подключен к измеряемому диоду, а вход к конденсатору.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что к конденсатору подключены источник постоянного тока и заторможенный генератор импульсного тока, вход которого подключен к выходу импульсного компаратора постоян10 ного напряжения, один из входов которого связан с амплитудным детектором, включенным на выходе полосового усилителя, а другой — с источником опорного напряжения. фиг!

405087

Фиг Я

Составитель Л. Пирожников

Техред Л. Богданова

Редактор И. Орлова

Корректор Н. Стельмах

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 706/4 Изд. № 2089 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государствен ного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5