Устройство для измерения сопротивления и емкости двухполюсников при шунтирующем р-п перехода полупроводниковых элементов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлемо28.09.77 (21) 2525267/18-21 с присоединением эаявкм Мо (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.80 бюллетень N942

Дата опубликоваммяописаммя 18.11.80 (51)М. Кл.з

Я 01 К 27/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621 .317 . .332.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Я . Лихтциндер, В. Т. Шпилевой и В. К. Задорожный (;

-c Р

Винницкий завод радиотехнической аппаратуры ...,., н Винницкий политехнический институт

t (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ЕМКОСТИ

ДВУХПОЛЮСНИКА ПРИ ШУНТИРУЮЩЕМ ДЕЙСТВИИ р -и

ПЕРЕХОДА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к технике измерений параметров двухполюсника и может быть использовано для измерения параметров резисторов и конденсаторов. S

Известно устройство (1J для измерения параметров комплексного сопротивления, содержащее источник переменного напряжения, усилитель постоянного тока, фазовращатель, фазо- jp чувствительные детекторы с квадратурным каналом и измерительные приборы .

Недостатком его является низкая точность измерения и сложность схемной реализации источника переменного напряжения в широком диапазоне частот.

Известно также .устройство (2) для измерения комплесных сопротивлений, содержащее источник напряжения гармо- 2О нических колебаний, источник программно изменяющегося напряжения, суммирующий усилитель, операционный усилитель и блок фаэочувствительных детекторов с отсчетными устройствами . 25

Недостатком его является значительная погрешность измерений (около 2%) из-эа временной нестабильности амплитуды и частоты гармонических колебаний и из-эа шунтирующего влияния р-и gp

4 перехода полупроводников ого злеме нта в составе двухполюсника .

Целью изобретения является повышение точности измерений .

Цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления и емкости двухполюсников прн шунтирующем действии р-и перехода полупроводниковых элементов, содержащее источник напряжения гармонических колебаний, источник программно изменяющегося напряжения, суммирующий усилитель, операционный усилитель, вход которого подключен к одному из входов устройства, а его выход — к входу блока фазочувствительных детекторов с отсчетными устройствами, введены блок программно изменяющейся полярности напряжения, блок программно управляемого делителя частоты, стабилизатор амплитуды импульсов и интегратор, выход которого подключен к первому входу суммирующего усилителя, а его вход через стабилизатор амплитуды импульсов соединен с выходом программно управляемого делителя частоты, вход. которого подключен к источнику напряжения гармонических колебаний, причем блок программно изменяющейся полярности напря779911 жения подключен между выходом источ-: ника программно изменяющегося напряжения Й вторым входом суммирующего усилителя, выход которого подключен к второму входу устройства.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства . 5

Устройство содержит источник напряжения гармонических колебаний 1, блок программного управления делителя частоты 2, стабилизатор амплитуды . импульсов 3, резистор 4, конденсатор (0

5 в цепи отрицательной обратной связи интегратора 6, источник программно изменяющегося напряжения 7, блок программно изменяющейся полярности напряжения 8, первый и второй входы 15

9 и 10, резисторы 11-13 суммирующего усилителя 14, измеряемый двухпо. люсник, состоящий из резистора 15, конденсатора 16 и р-и перехода (диода) 17, резистор 18 в цепи обратной щ связи операционного усилителя 19,блок

20 фазочувствительных детекторов с отсчетными устройствами .

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 вырабатывает переменное напряжение фиксированной частоты, которое через делитель частоты 2, управляемый программным устройством (ПУ), поступает на стабилизатор 3. Применение управляемого делителя частоты 2 30 позволяет выбрать рабОчую частоту исходя иэ предполагаемой величины измеряемой емкости 16 и выполняется путем подачи соответствующего кода от (ПУ) для обеспечения работы опера- 35 ционного усилителя 19 на линейном участке характеристики .

Напряжение на выходе суммирующего усилителя 14 образуется в результате

Оумйирования выходных напряжений, по- 40 данных соответственно на входы 9 и

10: интегратора, Равного на от f О .%а и напряжения U»блока 8, где О от -нап- ряжение на выходе стабилизатора 3 .

При этом на измеряемый двухполюсник будет воздействовать суммарное напряжейие:

U =U U тсср 4 50

Вследствие этого на выходе операционного усилителя 19 возникает пере менное напряжение, пропорциональное измеряемой емкости конденсатора 16, совпадающее по фазе с 0 д и равное:

О ц " .Ь2 е.о л с46 ст f с- 11 1ь.%1 "а "также постоянное напряжение, " йропор-цйональное измеряемому резистору R<>, Я) равное-. д „

При выборе резисторов й4, Й1„; й, К,, R,е равными, напряжения соотвеТствую- g5 щие измеряемым параметрам элементов равны: щ

Ц = — и U =ц

Йь с<6 с1 С> Я б

При этом переменное напряжение U g, получается частотно независимым, отсюда требования к параметрам источника 1 могут быть невысокими, как по стабильности частоты, так и амплитуды .

Напряжение У, зависит только от стабильности источника 7.

Выделение напряжений, пропорциональных измеряемым параметрам и последующая их регистрация выполняется блоком 20, где напряжение U выделяется путем детектирования с последующим сглаживанием, а 0й„выделяется с помощью фильтра переменного напряжения .

В связи с тем, что измерения величин параметров двухполюсника получаются частотнонеэависимыми, применение программно управляемого делителя частоты 2 дает возможность измерять емкость конденсаторов в диапазоне

1000пкф-100 мкФ»

Блок 8 позволяет исключить погрешность за счет шунтирования измеряемого двухполюсника р-и переходом 17, путем выбора запирающей полярности напряжения, Применение изобретения позволяет исключить влияние нестабильности частоты и амплитуды источника переменного напряжения и устраняет шунтирующее воздействие р-и перехода на двухполюсник.

Устройство имеет погрешность измерений параметров двухполюсника (0,2%.

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротивления и емкости двухполюсника при шунтирующем действии р-и перехода полупроводниковых элементов, содержащее источник напряжения гармонических коЛебаний, источник программно изменяющегося напряжения, суммирующий усилитель, операционный усилитель, вход которого подключен к одному иэ входов устройства, а его выход — к вхо-, ду блока фазочувствительных детекторов с отсчетными устройствами, о тл и ч а ю-щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, введены блок программно изменяющейся полярности напряжения, блок програмно управляемого делителя частоты, стабилизатор амплитуды импульсов и ин- тегратор, выход которого. подключен к первому "входу суммирующего усилителя, а его вход через стабилизатор амплитуды импульсов соединен с выходом программно управляемого делителя частоты, вход которого подключен к источнику напряжения гармонических колебаний, причем блок программно

779911 ! иэменяющейся полярности напряжения подключен между выходом источника программно иэменяющегося напряжения и вторым входсм суммирующего усилителя, выход которого подключен к вторсму входу устройства .

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1 . Авторское свидетельство СССР

9 329482, кл . G 01 к 27/02, 1975 .

2. Авторское свидетельство СССР

451020 KJI 8

Составитель Л. Муранов

Редактор Н,Коляда Техред!С.Мигунова Корректор В. Бутяга

Закаэ 93 7 0 Тираж 0 9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г . Ужгород, ул . Проектная,