Р1зобретение относится к области измерений иараметров сложных электрических двухно посников н может быть использовано в иолупроводниковой технике, электрохимии и других областях.
Известен способ измерения нарамстров нерезоиаисных пассивных трехэле.ментных двухнолюсииков с помощью моста переменного тока, схема илеча сравнения которого идентична схеме замещения исследуемого объекта, питающегося от генератора качающейся частоты, когда последовательной регулировкой элементов плеча сравнения добиваются частотонезависнмого баланса и но значениям элементов плеча сравпеппя отсчитывают значения элемситов исследуемого объекта.
Пред.южепный способ отличается от известпого тел, что комплексное сопротивление (комплексную проводимость) исследуемого двухнолюсника преобразуют в активную величину Л внда
Л
Р,+
2
искомым пара Метрам исследуемого двухполюсн 1ка, изменяют частоту напряжения пптанпя измерительной цепи до наступления квазиравновеспя, характерпзуемого максимальным значенпем реактивной составляющей величины А, компенсируя часть активной составляющей этой величины, приводят изл1ерительную цепь во второе квазправновесие, характеризуемое равенством упомянутой реактивной и неекомненсированной активной составляющих величины А, после чего искомый параметр, функционально связанный с величиной PI, отсчитывают по значению компенсирующего сигиала, искомый параметр, функционально связанный с величиной Р-2, отсчитывают по значению одной из составляющих или модуля
иескомпенсированной части величппы А, а искомый параметр, функционально связанный с велич1шой РЗ, отсчитывают по значению одной из составляющих плп модуля сигнала, получаемого путем умножения или деления на частоту уиомянутой нескомиенсированной части
величины Л. альнои схемы устройства для измерения параметров резистивно-емкостного двухполюсника К выходу источиика напряжения 1 изменяющейся частоты подключены преобразователь 2 комплексного сопротивления (комплексной проводимости) исследуемого двухполюсника в активный сигнал /1 вида п формирователь 3 компенсирующего сигнала АК . С выхода вычитающего устройства 4 сигнал, пропорциональный величине подается на входы указателя 5 максимума реактивной составля1он 1,ей, устройства умножения Иочи делення на частоту 6 и указателя 7 равенства активной и реактивной составляющих сигнала А,„. Указатель 5 формирует уп равляющее воздействие, посредством которого изменяется частота со источника напряжения / до тех нор, пока реактивная составляющая сигнала А,„ не буде равна ,«(-4)- f Р.-уЯз(со)тах. Указатель 7 формирует управляющее воздействие, посредством которого величина комиенсируюо1его сигпала /4 л-изменяется таким образом, чтобы выиолнялось равеиство ,(.4л)./,„(Лл). При этом PI JL Т. е. показаиня отсчетного прибора 8 прямо или обратно иропорпиопальны искомому параметру, связанному с величиной i. После ириведеипя измерительио непи в оба указаиных квазиравновескя сшиал Ав будет равен Х(1±/).../((1:г/) Из иоследиего выражения видно, что нскоЛ1ЫЙ иараметр, функционально связанный с PZ, можно отсчитывать по значению одиой из составляющих НЛП модуля сигнала АВ , что осуп.ествляется отсчетным прнбором 9. Для независимого отсчета искомого параметра, функцпопальпо связаииого с Рз(д}, необходимо сиги ал Л в преобразовать таким образом, чтобы Р;; не зависело от частоты. Искомый , связанный с РЗ, отсчичывается с иомощью прибора 10 по значению сигнала на выходе детектора //, который может быть либо амплитудиым,либо фазочувствнтельным. Искомые параметры, связаппые с велнчнпами PS п Р-,-,, могут быть отсчитаны но значеипям реактивных составляющих сигнаАлов АВ к сразу же после приведения непи в первое квазиравновесие. В качестве примера рассмотрил работу измерителя параметров резистивно-емкостного двухполюсника. К выходу источника напряжения / рабочей частоты (О иодключен трансфорлгатор напряжения 12, с помощью которого комплексная проводимость исследуемого двухиолюсника и образцовая ироводимость преобразуются соответственно в сигналы Л / АК - IK - - ЕС где.) - э. д. с. источника /; / - ток, протекающий в ветви с исследуемым двухполюсником;IK - ток, протекающий в ветви с образцовой ироводимостью; По, «1, «2 - количество витков обмоток 13, 14 и 15 трансформатора напряжения 12; gi - образцовая проводимость; gi«, g2K, Сз« - иарамстры исследуемого двухполюсника. Сигналы / и /к суммируются с иомощью операпиоииого усилителя 16, в цени обратной связи которого включеи резистор 17 с сопротивлением Маиряжение на выходе усилителя 16 равно ,. ij,, Для приведения измерительной непи в квазиравиовесие, характеризуемое максимумом рсактивиой составляющей тока /, а значит и иаиряжения L, использована модуляднонная экстремальная система уравновешивания 18, иодключеиная к выходу нулевого фазочувстБительного детектора 19 и модулирующая частоту источипка / по одному из законов трехточечной 1одуляцин (например, о - ojo, со, ;i) + 0)0, со, ...). Указатель равенства активной и реактивной составляющ 1х напряжения 6, выполнен в виде 1 вадратурного фазочувствительного детектора 20 и вычитающего устройства 21, на вход которого нодаются сигналы с детекторов 19 и 20. Чтобы модуляния частоты не мешала приведению цени во второе квазираиновесие и не вносила погрен1ностп в отсчет искомых параметров, вычитающее устройство 21 и отсчетиые приборы 9 и 10 включаются только на тот промежуток времени, когда на вход трансформатора подастся э. д. с. с частотой ш. После приведения измерительиой цепи первое квазнравиовесие, характеризуемое /(f/,) max, напряжение на входе отсчетного прибора 9 равно fr2u Г.ГЬ //ZQ где Лк) -- коэффициент передачи детектора 19. Из приведенного выражения видио, что ga., можно отсчитать непосредственно по напряжению L/V,, а для независимого отсчета параметра Сз;, напряжение 6 необходимо поделить на частоту, что и обеспечивается интегрируЕОЩИЛ1 усилителем 22, включающим резистор 23 с сопротивлеиием и конденсатор 24 с емкостью Со, иаиряжение на выходе которого после обоих уравновешиваний будет равно -f7i(l+.0. П --F . -А-п .iOo Таким образом, искомый параметр Cju можно отсчитывать либо по одной из составляющих наиряжен1 я Uzz (детектор 11 ири этом фазочувствительный), либо по модулю этого напряжения (детектор 11 - амплитудный). Параметр gui может быть получен из уравнения второго квазиравиовесия После приведения цепи в оба квазиравновесия иараметр g,, можно отсчитать ио модулю наиряжепия U /, if/ I - F - / -M- 1/ - r, I/ 2 . Пд2 В расс: отренном варианте устройства отсутствует сиеииальный иреобразователь комилексных сопротивлений или ироводимостей в сигнал вида А, однако для измерения пара.метров двухполюсников с другими схемами замещения такие иреобразователп могут ионадобиться. Преобразователи для всех возмож:ных типов нерезонансных трехэлементных двухполюсннков могут быть выполнены на операционных усилителях. Предмет изобретения Способ измерения параметров нерезонасных пассивных трехэлементных двухполюсников с помощью измерительной цепи, иитаемой от источника наиряжения изменяющейся частоты, отличающийся тем, что, с целью упрощения и обеспечения возможности автоматизации процесса измерения, комилексное сопротивление (комилексную проводимость) исследуемого двухполюсника преобразуют в активную величииу Л вида тттг Р-2 /ЯЛ-) J гдеЛ - коэффициент преобразования; PiuPz - частотонезависимые, а РЗ - частотозависимое сопротивления (проводимости), прядю или обратно пропорциональные искомым иараметрам исследуемого двухполюсиика, изменяют частоту напряжения питания измерителыюй цепи до наступления квазиравновесня, характеризуемого максимальным значением реактивной составляющей величины Л, компеисируя часть активной составляющей этой величины, прпводят измерительную цепь во второе квазиравновесие, характеризуемое равенством упомянутой реактивной и нескомпенсированной активной составляющих величииы Л, иосле чего искомый параметр, функционально связанный с величнной PI, отсчитывают ио значению компенсирующего сигнала, искомый иараметр, функционально связанный с величиной Р-т, отсчитывают по значению одной из составляющих или модуля иескомиенсированной части величины Л, а искомый иараметр, функционально связанный с величююй Р;5, отсчитывают по значению ОДНО из составляющих или модуля сигнала, получаемого путем умножения или деления на частоту упомянутой нескомпенсированной части величины А.
I
{ЦЦ----LT t
