ХАРАКТЕРИОГРАФ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЕМКОСТЕЙ Советский патент 1972 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к технике исследования нелинейных электрических емкостей от напряжения.

Известны устройства для исследова ния нел.инейных емкостей, содержащие диффереицирующую цепь, образованную исследуемой емкостью и активным сопротивлением, на вход которой подается напряжение от генератора треугольных или трапецеидальных колебаний. Выходное напряжение дифференцирующей цепи лодается «а .вход усилителя канала вертикального отклонения индикаторного устройства, на- вход канала горизонтального уклонеаия индикатора поступает напряжение с генератора трапецеидальных колебаний.

В результате на экране индикаторного устройства изображаются две характеристики, симметричные относительно горизонтальной оси, представляющие со,бой зависимости исследуемой емкости от напряжения при его нарасрнии и спаде.

Эти устройства позволяют лишь оценить величину исследуемой емкости в какой-либо точке характеристики с весьма «евысокой точностью и низкой производительностью.

В предлагаемом устройстве для увеличения точности измерения и производительности характериографа один выход генератора трапецеидальных колебаний через сумматор соединен с дифференцирующим устройством, состоящим из двух дифференцирующих цепей, одна из которых содержит исследуемую, а другая - эталонную емкости, и общего резистора другой выход через регулятор эталонной емкости - с измерителем величины аквивалентной эталонной емкости, причем оба выхода генератора через удвоитель частоты одновременно связаны со входом канала горизонтального отклонения электронлол чевой трубки, вход усилителя .канала вертикального отклонения которой соединеи с выходом дифференцирующего устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 - иринциниальная схема блоков сумматора и диффере щирующего устройства; на фиг. 3-осциллогра-м.ма изображения на экране индикатора ири исследовании нелинейной емкости с незначительной проводимостью утечки; «а фиг. 4 - то же, с за.метной проводимостью утечки.

Один из выходов генератора / трапецеидальных колебаний через регулятор амплитуды 2 соединен с входом 3 дифференцирующего устройства 4. Регулятор 2 представляет собой обычный потенциометр с буферным каскадом (эмиттерным повторителем) и выполняет роль регулятора эталонной емкости. Поскольку амплитуда выходного Напряжения дифференцирующей цепи с эталонной емкостью проло,рциональна как величине этой емкости, так и

крутизне нар1агтания (спада) напряжения на входе 3 цепи, изменение крутизны этого напряжения, осуществляемое нутем регулировки его амплитуды, эквивалентно 11змене1 ню величинь эталонной емкости. Таким образом, регулятор 2 вместе с постоянной эталонной емкостью создает эффект наличия переменной эталонной емкости, называемой в дальнейшем эквивалентной эталонной емкостью.

Измеритель 5 величины эквЕвалентной эталонной емкости представляет собой измеритель величлны ПОСТОЯННОЙ составляющей напрял ения, подаваемого на вход 3 дифференцирующей цепи с эталонной емкостью (лредлолагается, что иа измеритель 5 поступают однонолярные импульсы, в противном случае он должен содержать устройство восстановления постоянной составляющей).

Таким образом, регулятор 2 и измеритель 5 вместе с постоянной эталонной емкостью представляют собой устройство, эквивалентное градуированной переменной эталонной е.мкости.

Второй .выход генератора 1 через сумматор 6 соединен с входом 7 дифференцирующего устройства 4. Сумматор 6 в простейшем случае состоит из разделительного конденсатора 8, соединенного с выходом генератора 1, и резистора Я соединенного с источником 10 смеще пия.

Дифференцирующее устройство 4 состоит из двух дифференцирующих цепей, одна из которых включает в себя исследуемую емкость И, а вторая-эталонную емкость/2, и общего для обенх цепей активного сопротивления 13. Вы.ход диффере1щирующего устройства 4 с входом усилителя канала вертикального отклонения индикаторного устройства 14, в качестве которого может быть иснользован электроннолучевой осциллограф. Вход канала горизонтального отклонения устройства 14 соединен с выходом удвоителя 15 частоты генератора /. Удвоитель 15 частоты может нредставлять собой сумматор на сопротивлен;-1ях, если сигналы на обоих выходах генератора / имеют однна.козую полярность, или усилите.чьнын каскад с дифференциальны-м входом, если эти сигналы разнополярны.

Формирователь 16 электронной метки представляет собой устройство, сравнивающее полное напряжение на исследуемой емкости с некоторым постоянным регулируемым напряжением, измеряе.мым измерителем 17 напряжения, и формирующее сигнал метки в момент равенства этих напряжений. Выход формирователя 16 соединен с одним из входов индикаторного устройства 14, например, с модулирующнм электродом электроннолучевой трубки или с входом усилителя канала вертикального отклонения.

Сумматор 18 предназначен для формировання напряжения сравнения, гпод1,аваемого на формирователь 16 метки. Один из входов сумматора 18 соединен с выходом источника 10 напряжения смещения, а другой - с выходом источника 19 опорного напряжения. Функцни

сумматора 18 могут быть реализованы при последователь-ном соединении источника 10 смещения и опорного источника 19. Полярность и величина погтояиного напряжения, вырабатываемого источником 19, должны быть такими, чтобы электронная метка формировалась примерно в середине характеристики зависимости исследуемой емкости от напряжения, изображаемой на экране индикаторного устройства 14.

На вход 7 дифференцирующей цепи с исследуемой емкостью // подается сумма линейно изменяющегося «апряжения генератора 1 и напряжения источника 10 смещения, позиоляющего плавно регулировать величину н изменять полярность постоянной составляющей напряжения на исследуемой емкости. Это дает возможность произвольно выбирать уч.асток исследуемой характеристики. Во вре.мя денстВИЯ на входе дифференцирующей цепи линеГ но изменяющегося напряжения на выходе цепи формируется Сигнал, примерно пропорциональный мгновенному значению исследуемой емкости, т. е. в некотором 1масщтабе харакгеристика зависимости исследуемой емкости от })а11ряжения.

Выходной сигнал дифференциру{ощего устройства 4 усиливается .в канале вертикального отклонения индикаторного устройства- 14 и поступает на нластины вертикального отклонения индикатора - электроннолучевой трубки. Одновременно в канал горизонтального отклонения индикаторного устройства 14 поступает сигнал генератора / (через удвоитель 15 частоты), благодаря чему иа экране иидикатора формируется изображенне характеристики зависимости исследуемой е.мкости от напряжения. На вход 3 дифференцирующей цени с эталонной емкостью постунает линейно изменяющееся напряжение генератора 1 (через регулятор 2 а.мплитуды этого напряжения) в тот отрезок времени, который соответствует лаузе на втором выходе генератора, т. е. в отсутстВИИ лпнейНО нзменяющегося напряжения иа исследуемой емкости. При этом уровень выходного напряжения дифференцирующего устройства 4 пропорционален величине эквивалентной эталонной емкости. Одновременно с лодачей этого иапряжения на вход усилителя вертикального отклонения индикаторного устройства 14 напрял ;ение генератора 1 через удвоитель 15 постунает на вход канала горизонтального отклонения, в результате чего экраие

индикатора изображается горизонталйаая прямая ;1инлд, смещенная по вертикали на величину, пропорциональную установленному значению эквивалентной эталонной емкост;;. При регулировке амплитуды напряжения регулятором 2 изменяется величина этой емкости, в результате чего прямая линия на экране индикатора перемещается но вертикали и при определенной величине эквивалентной эталонной емкости может пересекать исследуе