Устройство для измерения электрических параметров пороговых элементов Советский патент 1985 года по МПК G01R19/165 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для испытаний пороговых элементов, например компараторов или нуль-органов. Цель изобретения - повышение точ ности путем периодической настройки и нормирования выходных данных. На фиг: 1 приведена функциональная схема устройства для измерения электрических параметров пороговых элементов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство для измерения электри ческих параметров пороговых элементов содержит интегратор 1, источник 2 переменного напряжения, выход которого подключен к входу интегратор 1, источник 3 опорного напряжения, первый 4 и второй 5 элементы 2И, первьм 6 и второй 7 переключатели. Выходы переключателей 6 и 7 подключены к входам дифференциального вольтметра 8 среднего значения. Пер вые входы элементов 2И 4 и 5 подклю чены к входной шине 9. Второй вход первого элемента 2И 4 подключен к входу интегратора 1, а второй вход второго элемента 2И 5 - к выходу ин вертора 10, вход которого соединен с вьгходом источника 2 переменного напряжения. Устройство содержит так же третий 11 и четвертьш 12 переклю чатели, делитель 13 напряжения, кон денсатор 14, резистор 15, блок 16 управления, первый 17, второй 18, третий 19 мультиплексоры. Выход источника 3 опорного напряжения соеди нен с первьп-о входами первого 6 и третьего 11 переключателей, вторые входы которых соединены с общей шиной . Выход третьего переключателя 1 через резистор 15 сйединен с выходом второго переключателя 7. Первый вход второго переключателя 7 соединен с выходом интегратора 1, первым выводом делителя 13 напряжения, второй вывод которого соединен с общей шиной, и входом четвертого переключат ля 12, второй вход которого соедине с отводом делителя 13 напряжения, а выход - через конденсатор 14 - с выходной шиной 20. Первый, выход блока 16 управления соединен с первыми управляющими входами мультиплексоров и управляющим входом четвертого переключателя 12. Второй выход блока 16 управления соединен с вторыми управляющими входами мультиплексоров 17-19. Второй и третий информационные входы первого мультиплексора 17 подключены к входу интегратору 1, второй информационньй вход второго мультиплексора - к входной шине 9. Первые информационные входы первого 17 и второго 18мультиплексоров соединены с вькодами соответственно первого 4 и второго 5 элементов 2И. Первьй и второй информационные входы третьего мультиплексора 19 и третий информационньй вход второго мультиплексора 18 подключены к шине логического нуля. Третий информационный вход третьего мультиплексора 19 подключен к шине логической единицы. Выходы первого 17, второго 18 и третьего 19 мультиплексоров соединены с управляющими входами соответственно первого 6, третьего 11 и второго 7 переключателей. Устройство для измерения электрических параметров пороговых элементов работает следующим образом. К выходной шине 20 подключается вход, а к входной 9 - выход порогового элемента 21, например компаратора, на второй вход которого подается опорное напряжение Е, . Источник переменного напряжения вместе с интегратором 1 формирует, треугольное напряжение с амплитудой 2(J (фиг.2а), которое через переключатель 12 и конденсатор 14 с выходной шины 20 (фиг.. 2в) подается на вход испытуемого порогового элемента. Выходной сигнал устройства описьтается уравнениями (1) I Urn .1 ,, У где и - амплитуда напряжения на шине 19; Т - период указанного напряже ния; i и t - текущее время соответственно при увеличении и уменьшении напряжения. Согласно эпюры напряжения (фиг.2в) i-t,,,. На фиг. 2 в представлен случай, когда . исри:-,и,„„-и;, где11(.р «U - напряжение срабатывания и отпускания поро гового элемента; - гистерезис порогового элемента. Так как значение напряжения гистере R R зиса , Ur;Uepi- on,nrU:-U U.-i,) Уравнение (3) можно привести к виду Ur;M (irtjH . где И - амплитуда прямоугольных импульсов, поступаницих на вхо дифференциального вольтметр 8 среднегр значения. С учетом того, что в режиме изме рения гистерезиса на один вход дифференциального вольтметра 8 среднего значения поступают импульсы с вольтсекундной площадью Htj, а на другой вход - Htg , то дифференциальньй вольтметр 8 показывает усред ненную величину H(tj-t, Из уравнения (4) вытекает, что при выполнении условия дифференциальный вольтметр 8 средне го значения показывает истинную величину гистерезиса испытуемого поро гового элемента в масштабе М 1:1. Устройство работает в трех режимах. Первый режим заключается в норми ровании амплитуды UfT) пилообразного напряжения, поступающего на вход ис пытуемого порогового элемента относ тельно уровня напряжения, снимаемог с выхода источника 3 опорного, напря жения (режим настройки). Второй режим - измерение гистере зиса. Третий режим - измерение напряже ния смещения. Режим настройки осзпцествляется при поступлении единичных уровней на управлякицие входы Xj и Xg мультиштексоров 17-19 (фиг.1, таблица истинности блока 6 управления). При этом подвижный контакт переключателя 1 1 устанавливается в верхнее положение (фиг.1). . Мультиплексор 19 подает управляющий сигнал на второй переключатель 7, которьй подключает вход дифференциального вольтметра 8 к выходу интегратора 1. При этом на один из входов дифференциального вольтметра 8 среднего значения поступает сигнал, эпюра которого представлена на фиг. 2а. На второй вход дифференциального вольтметра 8 среднего значения поступает при этом сигнал, представленный эпюрой на фиг. 26. На выходе источника 3 опорного напряжения устанавливают такое напряжение, при котором показания дифференциального вольтметра равны нулю. Этим обеспечивается выполнение условия ,H 2U., (g) которое также соответствует интегральным значениям функции а и б (фиг.2а,б). Условие (6) является условием нормирования для получения отсчета напряжения смещения на выходе дифференциального вольтметра 8 среднего значения в масштабе М 1:1. В режиме измерения напряжения смещения согласно таблице истинности (фиг.1), на управляющие входы X, мультиплексоров 17-19 подается логический ноль (О), а на входы Х подается логическая единица (1). В режиме измерения гистерезиса на управляющие входы X, мультиплексоров 17-19 поступает уровень логической 1, а на входы У Уровень логического О. Таким образом, в режиме измерения гистерезиса на входы вольтметра 8 поступают сигналы амплитудой Ни длительностью импульсов равной (О - t, ) и (tg - 0) (фиг.2в). Кроме того, в указанном режиме подвижный контакт переключателя 12 замыкается с выходом делителя 13 напряжения с коэффициентом деления равным 0,5. При этом на входе порогового элемента 21 присутствует пилообразное напряжение с амплитудой Un,/2, что соответствует условию нормирования (5). Благодаря делителю 13 показания дифференциального вольтметра 6 среднего значения соответствует напряжению гистерезиса в масштабе М 1:1, который, не меняется при переходе устройства в режим измерения напряжения смещения. Измерение напряжения температурного дрейфа можно осуществить согласно выражения I, JoAtr cmtt AfN -73-75- (7) температура, при кото рой производятся изме рения напряжений смещения. Резистор 15 выполняет функцию раз деления переключателей 7 и 11, его сопротивление может быть выбрано порядка 10-20 кОм. На входы дифференциального вольт метра среднего значения в режиме из мерения гистерезиса поступают сигна лы с выходов логических элементов. : Уровни напряжения логических О и 1 не регламентированы в технологи ческих условиях на логические элементы по погрешности их задания. В режиме измерения Смещение нуля показание дифференциального вольтметра равно Т/2 Ч: (tj-t.) т1««41 При изменении амплитуды Н на величину & показание вольтметра изменяется на величину ,-m-i.l ЛJ U - погрешность задания амплитуды напряжения Н, пропорционально которой нарушается соотношение (6). Введенные в устройство элементы позволяют периодически производить его настройку, что обеспечивает снижение погрешности (9) и, следовательно, позволяет повысить точность измерений. Точность повышается также за счет того, что условие нормирования сохраняется в различных режимах работы устройства.

.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОРОГОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, содержащее интегратор, источник переменного напряжения, выход которого подключен к входу интегратора, источник опорного напряжения, первый и второй элементы 2И, первый и второй переключатели, выходы которых подключены к входам дифференциального вольтметра среднего значения, первые входы элементов 2И подключены к входной шине, второй вход первого элемента 2И подключен к входу интегратора, а второй вход второго элемента 2И подключен к выходу инвертора, вход которого соединен с выходом источника переменного напряжения, отличаю- , щ е е с я тем, что, с цепью повьшения точности, в него дополнительно введены третий и четвертый переключатели, делитель напряжения, конденсатор, резистор, блок управления/ первый, второй и третий мультиплексоры, выход источника опорного напряжения соединен с первыми входами первого и третьего переключателей, вторые входы которых соединены с общей шиной, выход третьего переключателя через резистор соединен с выходом второго, первый вход второго переключателя соединен с выходом интегратора-, первым вьшодом делителя напряжения, второй вывод которого соединен с общей щиной, и входом четвертого переключателя, второй вход которого подключен к отводу делителя напряжения,а выход - через конденсатор к выходной шине,первый .выход блока управления соединен с первыми управлякмцими входами мультиплексоров и управляющим входом четвертого переключателя, второй выход блока управления соединен с вторыми управлякнцими входами мультиплексоров, второй и третий информационные входы первого мультиплексора подключены к входу интегратора, второй информационный вход второго мультиплексора соединен с входной шиной, первые информационные входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходами соответственно первого и второго элементов 2И, первьй и второй информационные входы третьего мультиплексора и третий информационный вход второго подключены к шине логического нуля, третий информационный Вход третьего мультиплексора подключен к пшне логической единицы, а выходы первого, второго и третьего мультиплексоров соединены с управляющими входами соответственно первого, третьего и второго переключателей.