Устройство для измерения параметров электротермической нелинейности резисторов Советский патент 1983 года по МПК G01R27/00 

4 да

О да Изобретение относится к электрои мерениям, в частности к устройствам измерения параметров электротехнической нелинейности резисторов. По основному аВТ.св. 868514 известно устройство для измерения электротермической нелинейности резисторов, содержащее последовательно соединенные генератор тока, измеряемое сопротивление, дифференциа ный усилитель, вычислительный блок и блок индикации, блок автобаланса, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя,. а выход соединен с вторым входом дифференциального усилителя, и ключ, выход которого соединен с вхо дом блока измерения сопротивления вычислительного блока, а вход подкл чен к измеряемому .сопротивлению Г1 3. Однако известное устройство не обеспечивает высокой точности измерений из-за двухкратного (двухтактного ) воздействия импульсов тока на испытуемый образец. Под действием длительного нагрева от первого импульса тока в структуре резистора н ступают необратимые изменения,- приводящие к видоизменению формы кривой нагрева во втором такте работы. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения Поставленная цель достигается тем, что в устройство содержащее последовательно соединенные генератор тока, измеряемое сопротивление, вычислительный блок, блок- йндикации и блок автобаланса, вход которо го соединен с выходом дифференциаль ного усилителя, а выход соединен с вторым входом дифференциального уси лителя и ключ, выход которого соеди нен с входом блока измерения сопротивления вычислительного блока, а в ход подключен к измеряемому сопроти лению, дополнительно введены дифференцирующий блок, блок выборки-хранения, делитель напряжения, компаратор напряжения генератор тактовых импульсов и формирователь задержки, причем испытуемое сопротивление под ключено к первому входу дифференцирующего блока, выход которого соеди нен с первыми входами блока выборки хранения и компаратора напряжения, выход блока выборки-хранения соединен с первыми входами вычислительного блока и делителя напряжения, выход последнего соединен с вторым входом компаратора напряжения, его выход йодключен к входу генератора тока и второму входу вычислительно го.блока, третий вход которого соед нен с генератором тактовых импульсов,, а выход соединен с блоком инди кации, .второй выход генератора тактовых импульсов подключен к входу формирователя задержки, первый вы- ход которого соединен с вторым входом блока вы 5орки-хранения, а второй выход формирователя задержки подключен к второму входу дифференцирующего блока, На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 тока, испытуемое сопротивление 2, дифференцирующий блок 3,. блок 4 выборкк-хранения, делитель 5 .напряжения, компаратор 6 напряжения, генератор 7 тактовых импульсов, формирователь 8 задержки, вычислительный блок 9 и. блок 10 индикации. Устройство работает следующим образом. При подключении испытуемого сопротивления 2 к выходу генератора 1 тока через сопротивление начинает протекать ток J, величина которого может дискретно изменяться в широком диапазоне значений. Напряжение на испытуемом сопротивлении 2 изменяется по закону . ()V .4-V (, где RX - сопротивление образца в холодном состоянии, Of/ri of. - Температурный коэффициент сопротивления, 1/град/ в - превышение текущей температуры образца над температурой окружающей среды, град; напряжение электротермической нелинейности; ®уст установившаяся температура резистора, напряжение на холодном резисторе;f- тепловая постоянная времени. Температура образца при пропускании -через него постоянного тока изменяется по закону 8--в,,(1-е.. (2) В дифференцирующем блоке 3, выполняется операция e-(J). где RC - постоянная времени дифференциатора, и - напряжение на емкости дифференциатора . Во избежание перегрузки дифференцирующег,о блока 3 и компаратора 6 напряжения во время действия переднего фронта входного импульса от формирователя 8 задержки поступает импуль.с длительностью зод этом на время заряда емкости С дифференцирующего блока 3 до напряжения подставки V сопротивление R дифференцирующего блока 3 закорачивается помощью электронного ключа. Постоянная времени входной цепи дифференциатора Tj выбирается с таким расчетом, чтобы к мо менту окончания интервала задержки емкость С успевала полностью з рядиться до напряжения подставки V а напряжение на выходе дифференциатора снижалось практически до нуля. По.окончании импульса задержки ключ на выходе дифференцирующего блока 3 размыкается и выходное напряжение дифференцирующего блока 3 начинает изменяться в соответствии с формулой (З). Одновременно с выхода формирователя 8 задержки на вход блока 4 выборки-хранения по ступает на очень короткое время , импульс, разрешаюишй выборку отсчета напряжения с выхода дифференциру щего блока 3.Согласно .формуле (3 ) л- tf .v и г - - V 1 т V tn Выбранное и запомненное аналоговое значение отсчета с выхода блока ;выборки-хранения поступает на первы вход вычислительного блока 9/ а так же на вход делителя 5 напряжения. Делитель 5 напряжения осуществляет ослабление выбранного уровня в зада ное число раз. Поскольку закон изме нения напряжения на выходе дифферен рующего блока 3 экспоненциальный, для нахождения тепловой постоянной времени резистора f целесообразно выбрать коэффициент ослабления, в делителе 5 напряжения из условия е - основание натурального логарифма, tJ напряжение на выходе делителя 5. Поскольку ,, ,, п / t riren Таким обарзом, время t отсчитанное от момента окончания импульс задержки аад До момента срабатыван компаратора б напряжения при дост;ижении на его сигнальном входе опорного уровня, численно равно тепловой постоянной времени f . окончания измерения с выхода компаратора 6 напряжения на, управляющий вход генератора 1 тока поступает запирающий,, импульс и токв испытуемом сопротивление 2 прекращается. Импульс длительностью С с выхода компаратора 6 напряжения подается на второй вход вычислительного блока 9, на третий вход которого одновременно поступают счетные импульсы от генератора 7 тактовых импульсов. В составе вычислительного блока 9 имеются счетчики импульсов, подсчитывающие количество тактовых импульсов, прошедших за время Г . Цифровое значение тепловой постоянной времени С резастора индицируется на табло в блоке 14) индикации. С помощью вычислительного блока 9 производится измерение напряжения электротермической нелинейности V по известнам значениям отсчета наи и тепловой постоянной пряжения времени V RCsconat. (б п RC - Технико-экономические преимущества предлагаемого способа и устройст-. ва по сравнению .с известными заключаются в повышении точности измерений как за счет исключения погрешностей, связанных с неточной балансировкой кривой нагрева, так и благодаря отказу от многократного зондирования испытуемого образца импульсами тока,, приводящего к необратимым изменениям внутренней структуры резистора из-за длительного нагрева-и делающего контроль по существу, разрушающим, а такiHce сокращении времени измерений Контроль параметров электротермической нелинейнос ти осуществляется по предлагаемому способу однократным импульсом тока за время, равное тепловой постоянной времени образца.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕДСТРОТЕРМИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ РЕЗИСТОРОВ по авт.св. 868514, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности измерений, в него введены дифференцирующий блок, блок выборки-хранения, делитель напряжения, компаратор напряжения, генератор тактовых импульсов и формирователь задержки, причем испытуемое сопротивление подключено к первому входу дифференцирующего блока, выход которого соединен с первыми входами блока выборки-хранения и компаратора напряжения, выход блока выборкихранения соединен с первыми входами вычислительного блока и делителя напряжения, выход последнего соединен с вторым входом компаратора напряжения, его выход подключен к входу генератора тока и второму входу вычислительного блока, третий вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, а выход соединен с блоком индикации, второй выход генератора тактовых импульсов подключен с к входу формирователя задержки, пер вый выход которого соединен с вторым входом блока выборки-хранения, а второй выход формирователя задержки подключен к второму входу дифференцирующего блока.