Устройство для измерения электрических параметров кварцевых резонаторов Советский патент 1992 года по МПК G01R29/22 

8

Ъ

ел

4

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения динамического сопротивления и частоты последовательного резонанса кварцевых резонаторов.

Цель изобретения - повышение точности измерения динамического сопротивления кварцевого резонатора.

Структурная схема устройства приведена на чертеже., |

Устройство содержит инвертирующий усилитель 1, инвертирующий избирательный усилитель 2, измеряемый кварцевый ре- зонатор 3, амплитудный детектор 4, усилитель Б постоянного тока, управляемый резистор 6. фильтр 7 нижних частот, источник 8 постоянного опорного напряжения, образцовый резистор 9 и вольтметр 10 постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

Кварцевый резистор 3 включен в цепь положительной обратной связи последовательно соединенных инвертирующего усилителя 1 и инвертирующего избирательного усилителя 2 и возбуждается на частоте последовательного резонанса. Система автоматической регулировки усиления, состоящая из амплитудного детектора 4, усилителя 5 постоянного тока и управляемого резистора 6. поддерживает на выходе инвертирующего усилителя 1 переменное напряжение возникших синусоидальных колебаний на постоянном уровне. Инвертирующий избирательный усилитель 2 с постоянным коэффициентом передачи поддерживается на своем выходе, а значит, и на кварцевом резонаторе 3 стабильную амплитуду переменного напряжения.

Общий коэффициент усиления в замкнутой цепи положительной обратной связи автогенератора становится равным единице из условия баланса амплитуд. Пусть коэффициент усиления усилителя 2 равен единице. Тогда единице равен и коэффициент усиления операционного усилителя, образованного усилителем 1, резистором б и динамическим сопротивлением кварцевого резонатора 3:

ивых R

ЩГ

тг 1ГСдин

где Ryp - сопротивление электронно-управляемого резистора 6, стоящее в обратной связи усилителя 1:

RAHH - динамическое сопротивление кварцевого резонатора 3 следовательно, можно записать Ядин Ryp

Это значит, что сопротивление управляемого резистора б, стоящее в обратной связи инвертирующего усилителя 1, устанавливается автоматической регулировкой усиления в работающем устройстве равным динамическому сопротивлению кварцевого

резонатора 3.

Для измерения динамического сопротивления кварцевого резонатора 3 достаточно измерить сопротивление электронно-управляемого резистора 6. С

этой целью в схему введены источник 8 постоянного опорного напряжения и образцовый резистор 9, которые образуют источник тока. По постоянному току коэффициент передачи неинвертирующего операционного

усилителя 1 определяется

,/ Цоых RypМч

Кп--пр-()

UDXКор

где R0p - сопротивление образцового резистора 9. Из формулы (1)

U

вых

-U

DX

RVP

ор

где UDX напряжение источника 8 опорного напряжения.

5 Так как Uex/Rop const 12 величина постоянная, a Ryp, то можно записать,

UBMX -П Rдин,

т.е. постоянная составляющая выходного

0 напряжения инвертирующего операционного усилителя 1 прямо пропорциональна динамическому сопротивлению кварцевого резонатора 3. Это напряжение измеряется вольтметром 10. С целью уменьшения влия5 ния переменного напряжения на показания вольтметра использован фильтр 7 нижних частот. Подключив к выходу усилителя 1 или 2 частотомер, можно измерить частоту последовательного резонанса кварцевого ре0 зонатора 3. Точность измерения динамического сопротивления кварцевого резонатора по сравнению с прототипом в несколько раз, поскольку благодаря ввере- нию источника 8 постоянного опорного на5 пряжения, образцового резистора 9 и вольтметра 10 постоянного тока осуществляется непосредственное измерение сопро- тивления управляемого резистора 6, которое автоматически устанавливается

0 равным измеряемому сопротивлению RKB. Формула изобретения Устройство для измерения электрических параметров кварцевых резонаторов, содержащее последовательно соединенные

5 инвертирующий усилитель и инвертирующий избирательный усилитель, управляемый резистор, включенный между входом и выходом инвертирующего усилителя, последовательно соединенные амплитудный детектор и усилитель постоянного тока, при

4 5 1767454б

этом вход амплитудного детектора со%еди-измерения, в него введен источник постоянней с выходом инвертирующего усилителя,ного опорного напряжения, через обраэцо- выход усилителя постоянного тока соеди-вый резистор подключенный к входу иен с управляющим входом управляемогоинвертирующего усилителя, а также после- резистора, а исследуемый кварцевый резо-5 довательно соединенные фильтр нижних натор включен между входом инвертирую-частот и вольтметр постоянного тока, при- щегоусилителя и выходом инвертирующегочем вход фильтра нижних частот подклю- избирательного усилителя, о т л и ч а ю щ е-чен к выходу первого инвертирующего е с я тем, что с целью повышения точностиусилителя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения динамического сопротивления vi частоты последовательного резонанса кварцевых резонаторов. Цель изобретения - повышение точности измерения динамического сопротивления кварцевого резонатора - достигнута за счет того, что благодаря введению в устройство источника 8 постоянного опорного напряжения, образцового резистора 9 и вольтметра 10 постоянного тока, осуществляется непосредственное измерение сопротивлений управляемого резистора 6, которое автоматически устанавливается равным динамическому сопротивлению кварцевого резонатора. 1 ил.