Устройство для измерения активного сопротивления пьезоэлектрических резонаторов Советский патент 1979 года по МПК G01R29/22 

Изобретение относится к технике измерения эквивалентных параметров кварцевых резона оров. Иэвесттго устройство для измерения активного сопротивления пьезоэлектричес ких резонаторов, содержащее избирательный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен резистивный четырехполюсник с исследуемым кварцевым резонатором, соелиненный с входом вольтметра l. Недостатком его является значительная погрешность измерения активного со противления высокоомных кварцевых резо наторов. Целью изобретения является повышени точности измерений высокоомных сопротивле гай кварцевых резонаторов. Это достигается тем, что в устройств для измерения активного сопротивления кварцевых резонаторов, содержащее избирательный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен резистивиый четырехполюсник с исследуемым кварцевым резонатором, и вольтметр, введены полевой транзистор, детектор, усилитель, источник напряжения задержки, масштабный усилитель, источник постоянного напряжения и образцовый резистор, при этом выход избирательного усилителя соединен со стоком полевого транзистора непосредственно и через образцовый резистор - с выходогч источника постоянного напряжения, a через масштабный усилитель - с входом вольтметра, причем затвор полевого транзистора через последовательно соединенные источтпш напряжения задержки, детектор и усилитель соединен с входом избирательного усилителя,- a источник полевого транзистора - с корпусом устройства. На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство содержит избирательный усилитель 1, в цепь положительной обратной связи которого включен резистивный четырехполюсник 2 с исследуемым квар-. цевым резонатором 3, вольтметр 4, полевой транзистор 5, детектор б, широкополосный усилитель 7, образцовый резистор 8t источник постоянного напряжения 9, усилитель постоянного тока Ю и источник напряжения 11 задержки. Устройство работает следующим образом. При подключении исследуемого квар цевого резонатора 3 к входным клеммам резистивного четырехполюсника 2 на соб ственной частоте кварцевого резонатора 3 в устройстве возникают синусоидальные колебания. С выхода избирательного усилителя 1 напряжение колебаний посту пает на вход широкополосного усилителя 7. Выходное напряжение усилителя 7 детектируется на детекторе 6 и суммируетгся с напряжением задержки источника 11. В качестве управляющего сигнала продетектированное напряжение поступает на затвор полевого транзистора 5. Величина напряжения задержки выбирается из условия получения необходимого напряжения колебаний на входе резистин- ного четырехполюсника 2 и исключения паразитных возбуждений, возникающих через статическую емкость и высокоомное сопротивление кварцевого резонатора Полевой транзистор 5 в исходном COCTOSJ нии закрыт напряжением задержки. Управл5пощее напряжение открывает его до тех пор, пока общий коэффициент усиления в замкнутой цепи положительной обратной связи автогенератора, образованного избирательным усилителем 1 и резистивным четырехполюсником 2, не станет равным , то есть пока не вьшолнится баланс амплитуд. Условие баланса амплитуд автогенератора в предлагаемом устройстве математически может быть за писано в следующем виде: Кр,-Ъ коэффициент усиления избирательного усилителя 1; коэффициент передачи резистив ного четырехполюсника 2. ни,-conat, то из условия (1) Если К следует, что -:COnst ИУ Ныражетше для Крц с учетом сопротивления перехода полевого транзистора 5 име ет вид 041 -t-K РЧ где FpT - сопротивление канала сток-исток полевого транзистора 5; - активное сопротивлрнир квар)цевого резонатора.( Подставив в выражение (2) значение Крг из (3), получим уравнение - IT-Н) Решив уравнение (4) относительно Р(,р получим кp-%т,- - 1) const, то из уравТак как нения (5) что величина сопроследует, тавления Р, прямо пропорциональна величине сопротивления канала сток-исток полевого транзистора. Для измерения активного сопротивления кварцевого резонатора измеряют сопротивление канала стокисток голевого транзистора. С этой целью на сток полевого транзистора 5 через образцовый резистор 8 подается стабильное постоянное напряжение от источника 9. Сопротивление образцового резистора выбирается из условия: f {jp77F где максимальное сопротивление канала сток-исток полевого транзистора 5, необходимое для выполнения баланса амплитуд при возбуждении высокоомных кварцевых резонаторов. При этом через полевой транзистор протекает постоянный по величине ток. Падение напряжения на электродах сток-исток полевого транзистора ( пропорциональное величине сопротивления канала) усиливает ся масштабным усилителем 10 и поступает на вольтметр 4 с линейной шкалой. Коэффициент усиления избирательног; усилителя 1 выбирается в загисимости от диапазона активного сопротивлений эссбуждаемых кварцевых резонаторов и динамического диапазона регулирования сопротивлег. .i канала сток-исток полевого транзистора. Погрешность измерения активного сопротивления кварцевого резонатора не превышает 5%. Формула изобретения Устройство для измерения активного сопротивления пьезоэлектрических резонаторов, содержащее избирательный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен резистивный четырехполюсник с исследуемым кварцевым резонатором и вольтметр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений высокоомньис сопротивлении кварцевых резонаторов, в него введены полевой транзистор, детектор, усилитель, источник напряжения задержки, маси табный усилитель, источник постоянного напряжения и образцовый резистор, при этом выход избирательного усилителя соединен со стоком полевого транзистора непосредственно и через образцовый резистор - с выходом источника постоянного напряжения, а через масштабный усилитель - с входом вольтметра, причем

затвор полевого транзистора чер(з послс довательно соединенные источник напряжения задержки, детектор и усилитель соединен с Входом избирательного усилителя, а источник полевого Транзистора - с ко пусом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Технологический кварцевый генератор типа ТГК-2. Инфop faциoнI O-cпpaвoчный листок О13627, 1967.