ИЗОБРЕТЕНИЯ Советский патент 1973 года по МПК G01R31/26 

1

Изобретение относится « области измерения параметров туннельных диодов в минимуме вольтамперной характеристики.

Известно устройство для измерения емкости туннельных диодов в экстремальных точках и в области отрицательного сопротивления вольтамнерной характеристики (в частности, Б минимуме тока) по методу замещения с фазовым индикатором настройки измерительного контура в резонанс, содержащее измерительный последовательный контур, генератор высокой частоты, полосовой усилитель, фазовый детектор, нуль-индикатор и источник смещения рабочей точки исследуемого диода.

В этом устройстве смещение рабочей точки туннельного диода в исследуемую точку вольтамперной характеристики осуществляется вручную с помощью регулируемого источника смещения.

При измерении емкости туннельных диодов в условиях серийного производства ручное смещение рабочей точки в минимум вольтамперной характеристики представляет собой трудоемкую и непроизводительную операцию, так как требует предварительного определения напряжения минимума для ко-нкретного циода на какой-либо другой установке (возможно, совмещенной с измерителем емкости) и затем ручной установки выходного напряжения источника смещения, равного напряжению минимума. ПрИ этом повыщение точности установки напряжения минимума влечет за собой снижение производительности

измерения.

Цель изобретения - автоматизация процесса смещения рабочей точки исследуемого диода, повышение точности смещения и повыщение производительности измерения.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве в источник смещения введены дополнительные элементы, образующие совместно с элементами измерителя емкости электронную следящую систему, выводящую исследуемый диод на минимум вольтамперной характеристики с высокой точностью.

На фиг. 1 (Приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема источника смещения для измерения емкости туннельных обращенных диодов. Предлагаемое устройство содержит измерительный последовательный колебательный контур 1 с эталонным переменным конденсатором, параллельно которому подключают

исследуемый туннельный диод 2; полосовой усилитель 3 сигнала на контуре 1; фазовый детектор 4, нагруженный на стрелочный нульиндикатор; генератор 5 ВЧ задающего сигнала .на измерительный контур 1 и фазовый

детектор 4; источник 6 регулируемого напряжения смещения рабочей точки исследуемого диода; интегрирующий конденсатор 7, подключенный к входу источника 6 регулируемого напряжения; источник :8 постоянного тока; генератор 9 импульсного тока, определяющего напряжение на конденсаторе 7; амплитудный детектор 10, подключенный к выходу полосового усилителя; импульсный компаратор 11 постоянного напряжения, запускающего генератор 9 в том случае, если напрялсениела выходе амплитудного детектора 10 больше напряжения на выходе источника 12 опорного напряжения.

Амплитудный детектор 10 содержит диод 13, резистор 14 и конденсатор 15 и подключен К выходу полосового усилителя 3 через каскад 16 линейного усиления.

Импульсный компаратор И постоянного напряжения содержит диоды 17-19, трансформатор 20, транзистор 21, конденсаторы 22, 23, резисторы 24-28. Потенциометр 29 образует вместе с источником питания - источник 12 опорного напряжения; диоды 30,31, конденсатор 32 и резистор 33 образуют генератор 9 импульсного тока заряда интегрирующего конденсатора 7. Резистор 34 с источником питания + Е входит в состав источника 8 постоянного тока разряда интегрирующего конденсатора 7. Источник 6 регулируемого напряжения собран по схеме эмиттерноги повторителя на транзисторе 35 и резисторе Зо, причем резистор 37 определяет начальное напряжение на выходе эмиттерного повторителя. Конденсатор 38 закорачивает на корпус на частоте сигнала один из выводов измеряемого диода 2,

Устройство представляет собой измеритель емкости по методу замещения с фазовой индикацией резонанса измерительного контура и систему автОматичеокого смещения рабочей точки .исследуемого туннельного диода на минимудм вольта1мперной характеристики.

Действует устройство следующим образом.

В исходном состоянии исследуемый туннельный диод 2 отключен от измерительного контура 1, который с по.мощью эталонного переменного конденсатора настроен в резонанс на частоту сигнала генератора 5 высокой частоты ето индикатору фазового детектора. Напряжение, подаваемое на импульсный компаратор И от источника 12 опорного напряжения, установлено равным выходному напряжению амплитздного детектора 10 (это напряжение пропорционально напряжению сигнала на измерительном контуре). Напряжение на накопительном конденсаторе 7 таково, что напряжение источника 6 соответствует напряжению участка отрицательного сопротивления вольтам1яерноя характеристики исследуемого туннельного диода.

.При подключении туннельного диода 2 к контуру 1 и источнику смещения рабочая точка диода оказывается смещенной в область отрицательного сопротивления, а напряжение сигнала на контуре резко возрастает. Напряжение на выходе амплитудного детектора 10 становится больше напряжения опорного источника 12. В результате компаратор 11 вырабатывает импульсы с частотой порядка

нескольких килогерц. Импульсами компаратора запускается генератор 9 импульсного тока, который ступенями заряжает накопительный конденсатор 7. Соотнощение между токами источника 8 постоянного тока и генератора 9/ и.мпульсного тока выбрано таким образом, что при автоколебаниях компаратора И конденсатор 7 заряжается. Это приводит к росту напряжения на выходе источника регулируемого напряжения и движению

рабочей точки диода 2 в сторону минимума тока.

В результате отрицательное сопротивление, вносимое диодом 2 в контур 1, увеличивается,

напряжение сигнала на контуре уменьшается, следовательно, напряжение на выходе амплитудного детектора уменьшается. Процесс продолжается до тех нор, пока после очередной ступеньки заряда конденсатора 7 напряжение

на контуре 1 не станет 1меньше напряжения, соответствующего исходно.му состоянию. -При этом напряжение на выходе амплитудного детектора 10 становится меньше опорного напряжения источника 12, ко.мпаратор 11 перестает выра-батывать импульсы и конденсатор 7 начинает разряжаться током источника 8. Напряжение на выходе источника 6 регулируемого напряжения уменьшается, рабочая точка диода 2 смещается в сторону уменьщения отрицательного сопротивления, напряжение на контуре 1 вновь возрастает. В тот момент, когда оно достигает величины, соответствующей исходному состоянию, компаратор И вновь срабатывает, конденсатор 7 подзаряжается на одну ступеньку, рабочая точка диода 2 смещается в точку характеристики с большим отрицательным сопротивлением и напряжение на выходе алшлитудного детектора 10 становится меньше опорного налряжения источника 12. Процесс повторяется, т. е. система автоматического смещения входит в режим слежения, удерживая рабочую точку диода 2 в области вольтамперной характеристики, в которой отрицательное сопротивление таково, что напряжение сигнала на измерительном контуре 1 равно напряжению в исходно.м состоянии. Если измерительный контур 1 с помощью эталонного переменного конденсатора настроен в резонанс на частоту

генератора 5 высокой частоты с учетом емкости измеряемого диода, то рабочая точка последнего оказывается с.мещенной точно в минимум вольтамперной характеристики, так как только в точке мини.мума диод 2 не вносит в контур потерь и не вызывает усиления сигнала. Напряжение смещения рабочей точки диода имеет пилообразную составляющую, но благодаря то.му, что пилообразная составляющая может быть сделана путем выбора параметров схемы достаточно малой

(0,1-1,0%), Существенной догголнительной погрешности измерения емкости не возникает.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения емкости туннельного диода в минимуме вольтамперной характеристики, содержащее измерительный последовательный контур, генератор высокой частоты, полосовой усилитель, фазовый детектор, -нуль-индикатор и источник смещения, отличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса смещения рабочей точки измеряемого диода, источник смещения содержит источник регулируемого напряжения, выход которого подключен к измеряемому диоду, а вход к конденсатору.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что к конденсатору подключены источник постоянного тока и заторможенный генератор импульсного тока, вход которого подключен к выходу импульсного компаратора постоянного напряжения, один из входов которого связан с амплитудным детектором, включенным на выходе полосового усилителя, а другой - с источником опорного напряжения.