Измеритель добротности варикапов Советский патент 1979 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к области электронной техники и может использоваться в производстве полупроводниковы приборов для измере гая добротности варикапов. Известно устройство для измерения добротности варикапов, содержащее изм рительный контур, схему управления, генератор, усилитель, отправляемое сопротивление, измерительный прибор, детекторы, схемы сравнения l . Недостатком известного устройства является участие оператора в настройке контура по частоте, т.е. устройство не может aBTOwaTH iecKH измерять добротность варикапа. Известно устройство для измерения добротности варикапов, содержащее колебательный контур, включающий образцовый варикшг, соединегшый через элементы связн с высокочастотным генератором и усилителем и через элемент развязки с источником смещения. блок управпеняя, измервтель в регистратор ;2j , К недостаткам известного устройства следует отнести то, что оно не позволяет автоматически производить измерение добротности. Добротность можно определить лишь по формуле, предварительно замерив параметры испытуемого варикапа, Цель предлагаемого изобретеюш автоматизация процесса измерения добротности варикапов. Оаа достигается тем, что в измеритель введены вычислительное устройство, устройство вьэделения экстремума, нсточ- ник изменяющегося напряжения, преобразователь емкости в напряжение, дополнительный образцовый варикап, ключ, элементы развязки и связи, причем источник изменяюгцегося напряжения соединен с блоком управлешш, через один элемент развязки с образцовым варнк пом измерительного контура, через другой элемент развазки с одним входом преобрааователя еьшости в напряжение я дополн11Етелыш м образцовым варикапом npimeM э-тот же вывод варикапа соединен через элемент связи с высокочастотным генератором, а другой вывод этого вари- Кала соедпнен с другим входом преоб рааователя емкости в напряжение, выход которого через юиоч и 1юмеритель-. ный прибор соединен с вычислительным устройством, выход которого соединен с регистратором, а вход с первым выходом устройства вьщелешш экстремума, вход которого соединен с выходом усилителя, а второй выход - с управляющим входом кгаоча, На чертеже показана схема предлагаемого измерителя. Измеритель добротности варикапов содержит колебательный контур 1, блок 2 управлеьшя, источник 3 изменяющего. ся напряжения, преобразователь 4 емкос ти в напряжение, ключ 5, измерительный прибор 6, регистр атор 7, вычислительное устройство 8, устройство вьщелеиия 9 экстремуму усилитель Ю ис- точник 11 напряжешм смещения, эле- менты 12, 13, 14 развязки, элементы 15, 16, 17 связи, высокочастОТ1Ш1Й генератор 18, индуктивность 19, емкости 2О, 21, образцовые варикапы 22, 23. Испытуемый варнкап 24. Варикапы 23 и 22 подобраны с идентичными воль фарадными характеристиками, Ивдуктивность 19, емкости 2О, 21 и варикапы 22, 24 представляют собой колебательный контур. Элементы 15, 17 связи служат для связи с контуром усилителя 10 и генератора 18. Элемент 16 связи для связи генератора с образцовым варикапом 23. Элементы 12, 13 и 14 развязки служат для развязки источника 3 изме няющегося напряжения с контуром и образцовым варикапом 23, такАе источника 11 напряжения смещения с контуром. Блок 2 управления синхронизирует работу всего устройства. Емкость и добротность контура с варикапом 22 известны. Значение емкости KOJfrypa соответствует резонансу контур без испытуемого варикапа 24, при фиксированном смещении на варикапе 22, Принцип работы устройства заключается в следующем. С поступлением испытуемого варикапа на измерительные позиции, с источника 3 изменяющегося напряжения черва элемент 13 развязки на варикапы 22 периодически подается изь ;еняющееся напряжение. Из источника 11 напряжения смещения через элемент 14 развязки на испытуемый варикоп задается уровень нбшряжения смещения, при котором во- дется n3Mepetrae его добротности. С высокочастотного генератора 18 через элемент 17 связи на контур поступает напряжение возбуждения. Также высокочастотное напряжение подается через элемент 16 связи на дополнительный образцовый варикап 23. На варикап 23 также синхронно подается через элемент 12 развязки с источника 3 измегшюще- еся напряже1ше. С поступлением изменяющегося напряжения на варикап 22 происходит изменение его емкости с частотой подводимого напряжения. Следовательно, с этой частотой изменяются и параметры измерительного контура 1 и в определешгый момент он будет настроен в резонанс с частотой подводимого от i генератора 18 высоко-: частотного напряже1гая. В это время на выходе измерительного контура 1 и на входе усилителя 1О появится импульс высокочастотного напряже шя, так как напряже1гае на входе и выходе измерительного контура связаны известным соотнощениеми,,-и, Q, где Jg высокочастотное напряжеше на выходе измерительного контура; и - высокочастотное напряжение на входе измерительного контура; Q - добротность измерительного контура, то амплитуда импульсов высокочастотного напряжения будет зависеть от добротности измеряемого варикапа 24. Напряжешш с контура поступает через элемент 15 связи и услитель 1О на вход устройства 9 вьщеления экстремума. Устройство 9 имеет два выхода, на одном из которых действует вьщеленное экстремальное напряжение, пропорциональное напряжению резонанса в контуре, а на другом - действует импульс напряжения, соответствующий во времени момеиггу резонанса в контуре. Емкость дополнительного образцового варикапа 23 с помощью преобразователя 4 преобразуется в капряжеине. Это напряжение через ключ 5 поступает на влаэд измерительного прибора 6. При наступлении резонанса в когггур с выхода устройства 9 пг.клунит управ лякиций потегшиал на ключ 5, после че- го он запретит поступление изменяющег ся напряжения на вход измерительного прибора б. Измерительный прибор выдв лит максимальное напряжение, посту пившее на его вход. Оно будет прямо пропорционально, емкости вар1«апы 23 момент резонанса в контуре. Налряжоние с измерительного прибора 6 поступает на вход вычислительного устройст ва 8,.на другой вход которого подается напряжение с устройства 9, пропоршю- нальиое напряжению резонанса в конту) В вычислительпом устройстве реализую ся операции, описываемые выражением где Uo( - напряжение на выходе вычислительного устройства, прямо пропорциональное добротности испытуемого ва рикапа; {J - напряжение, поступающее с выхода измерительного прибора, прямопропорциональное емкости варикапа 23 и - напряжение, поступающее с выхода устройства 9. Г2) где Q - добротность контура без испытуемого варикапа, которая зависит от емкости варикапа 22; С - емкость, соответствующая резонансу в контуре (const ) В формуле (1) за единицу принята максимальная добротность контура (lus. добротность Сез испытуемого варикапа или она же Q ). Учитывая то, что добротность контура Q зависит от напряжения смещения на варикапе 22, для увеличения точности измерителя е вычислительное устройство можно ввест коррекцию. Так как Q зависит от емкости варикапа 22, т.е. Q - f (22 а характеристики варикапов 22 и 23 идентичные, то Q : f (C2)r{2). Эту зависимость легко определить экспериментально. Вычислительное устройство 8 тогда датжно содержать функциональный элемент, реализуюишй зависимость (2). В этом случае в вычислительном уст ройстве реализуются операции, описывай мые выражением (y.g о Iccj.vu u, 26 где Uj ниаряже)111о, соответствую- шее емкостн контура в fr oNteifT резоилннапряжение iipsjMo пропорц лоиалы ое емкости варакапа 23 в мо- монт реаонансп п контуре. Коррекция будет не нужна в том случае, если доброт-цость варикапа 22 будет значительно больше добротности копытуомого варпка1 а н рабочий участок варикапа 22 будет находиться в узком диапазоне его аольтфирадной хорактерисНапряжение с выхода вычислительного устройства поступает на вход регистрирующего устройства. Емкостн 2О и 21 слуяо т для разделения ностояшгых составляющих в контуре. Формула кзобретения Измеритель добротности варикапов, содержаишй колебательный контур, вкл1Очшоший образцовый варикап, соединенный через элементы связи с высокочастотным генеретором и усилителем и чорез элемент розвязгси с источником нанряжегиет смещетш, блок управления, измеритель и репютратор, о т л и ч аю ш к ft с я тем, что, с целью автоматизации цроцессл яэмерелня, в него ввеaefib вьмнслнтелыгое устройство, уст ройство выделе.шя зкстрегу{ума, источник тамегшющегося напряжешш, препб- разователь емкости в напряжеш{е, дополнительный образцовый Варикап, ключ элементы развязкга и садаи npj-i4esi блок управления соединек с йсточ5п :ом кс меняющегося иапшкепля. которьгй через эле чгект развязки сосдлнеи с образцовым варикапом измерптелыгого контура, через друг-ой элемещ- развяоки соединен с одним входом преобразователя емкости в напряжение и дополнительным образцовьгм варикапом, npirieM этот же вывод варнкапа соединен через элемент связи с высокочастотным HepaTOpoNi, а другой вывод этого варикапа соединен с другим входом прообразователя екшости в напряжение, выход которого через ключ и нзмерктельный прибор соединен с вьршслите тьным устройством, выход которого соединен с решстраторо.м а вход с первым выходом устройства вьщепения экстремума, вход которого соединен с выходом усилителя, а второй выход с управляюгц;тм входом ключа.

765.12728

Источники информации, пршштые во2. Полупроводниковые диоды. Паравнимание при экспертизе

1. Авторское свидетыльство СССР №429375,кл.в-01 R27/26, О9.О2.72,

метры, методы измерений под ред.

Н. Н, Горюново, М,, Советское радио ,

1068, с. 116-117

)S