Устройство для измерения вольт-фарадных характеристик Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной техника и может быть ис-пользовано в приборах для измерения вольт-фарадных характеристик варикапов. Известно устройство для снятия вольт-фарадных характеристик р-п-пер ходов с большими потерями, содержа щее измерительный генератор, частотный детектор, два переключающих устройства, фазовращатель,, источник напряжения смещения, осциллограф ClJ. Недостатком устройства является невысокая точность измерения (5%), так как отсутствует автоматическая регистрация результатов измерения и низкая скорость снятия вольт-фарад ной характеристики. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой ство для измерения емкости варикапов содержащее блок управления, измерительный генератор, кварцевый генератор, источник напряжения смещения, переключатели, управляекые блоком управления, эталонную емкость, элемент задержки, счетчики импульсов, блоки совпадения, блоки элементов ИЛИ, сумматоры, блок выделения.нуля Известное устройство требует четыре периода работы (три измерения периода колебаний контура - периода собственных колебаний, периода колебаний при подключении к контуру эталонной ем-кости) Г2-. Недостатком известного устройства является малое быстродействие изза четырех периодов работы и из-за времени перезаряда разделительной емкости при смене величины напряжения смещения. Цель изобретения - увеличение быстродействия и точности измерения емкости при- контроле вольт-фарадных характеристик. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для изменения вольт-фарадных характеристик, содержащее последовательно соединенные передний . ключ и азделительный конденсатор, соединенный с входом измеритель ного генератора, выход лоследнего через измеритель частоты соединен с одним из входов блока вычисления емкости, выход которого соединен с входом первого блока памяти, блок управления, выходы которого соответственно соединены с управляющими входами источника напряжения смещения, измерителя частоты и ключа, вход ключа соединен с выходом ;источника смещения напряжения, введе иы второй блок памяти, блок сравнения , блок коррекции, таймер и п цепе из последовательно соединенных ключа и разделительного конденсатора, подключенных параллельно первому ключу, последовательно соединенному с разделительным конденсатором, элемент И, причем выход второго блока памяти соединен с первым входом блока сравн ния, выход которого соединен с первым входом блока коррекции, выход по следнего соединен с другим входом бл ка вычисления емкости, другие входы второго блока памяти, блока сравнения, блока коррекции соединены с выходом измерителя .частоты, выходы бло ка управления соединены с управляющими входами ключейу блока коррек- . ции непосредственно и через элемент И с управляющим входом блока сравнения один вход блока управления соединен с выходом блока сравнения, а другой вход - с выходом таймера, вход которого соединен с вторым входом элемен та И. , На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения вольт фарадных характеристик. Устройство содержит измерительный генератор 1 (преобразователь) , ряд разделительных емкостей Cp.l,..CpN, источник 2 напряжения смещения, изме ритель 3 частоты, блок 4 управления, .блок 5 памяти, таймер 6, блок 7 срав нения, элемент И 8, блок 9 коррекции блок 10 вычисления емкости, блок 11 ,памяти. Устройство работает следующим образом. При отсутствии пуска измерителя вольт-фарадных характеристиктаймер б периодически выдает импульс на бло 4 управления для измерения fо. При этом блоком 4 управления включается разделительная емкость (Ср.1, запус кается измеритель 3 частоты, разрешается- сравнение кодов с выхода изме рителя 3 частоты и блока 5 памяти на блоке 7 сравнения и если не выполняется условие где сГ - максимально допустимая разность частот при заданной погрешности измеренияj Ьц) - собственная частота измерительного генератора; fg - предыдущее значение собственной частоты генератора, то схема сравнения выдает сигнал, который разрешает запись в блок 5 памяти текущего fj, и подает сигнал Б блок 4 управления, который производит подключение 0, к измерительному генератору 1, запускает измеритель 3 частоты и блок вычисления С. Если условие I f о - р I сЛ выполняется, то блок 7 сравнения не выдает сигнал а , и процесс самоблокировки на этом заканчивается до следующего запуска таймера 6. Измерение вольт-фарадной характе- ристики конденсатора Ср.1 происходит при наличии сигнала запуска. Блок 4 управления подключает разделительный конденсатор, разрешает выдачу первого напряжения смещения, запускает измеритель 3 частоты для измерения «, и блок 10 вычисления емкости. Используя коэффициент GO, поступающий с выхода блока 9-коррекции, и код частоты fx,,, поступающий с выхода измерителя 3 частоты, вычисляет емкость. Затем блок 4 управления повторяет запуск источника 2 смещения, который выдает второе напряжение смещения и включает разделительный конденсатор , запускает измеритель 3 Частоты для измерения f.%, и аналогично цикл повторяется столько раз, сколько смещений имеет снимаемая вольт-фарадная характеристика. Результаты расчетов заносятся в блок 11 памяти. Таким образом, в измерителе для измерения вольт-фарадной характеристики требуется всего N+2 измерений частоты, в то время как в прототипе 4xN, где N - количество точек вольтфарадной харакгеристики. Кроме того, жесткая принадлежность каждого смещения своему разделительному конденсатору (Ср.) сохраняет заряд, полученный от i-ro смещения, и при очередном подключении i-ro напряжения смещения не перезаряжается, благодаря чему резко уменьшается длительность переходных процессов. Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства при из,мерении емкости на пластине или готовых варикапах обуславливается значительным повышением быстродействия измерителя и высокими метрологическими данными. Формула изобретения. Устройство для измерения вольт-фарадных характеристик, содержащее последовательно соединенные первый ключ и разделительный конденсатор, соединенный с входом измерительного генератора, выход юследнего через измеритель частоты соединен с одним из входов блока вычисления емкости, выход которого соединен с входом первого блока памяти, блок управления, выходы которого соответственно соединены с управляющими входами источника напряжения смещения, измерителя частоты и ключа, а вход ключа соединен с выходом источника смесцения напряжения,отличающе е с я тем, что, с целыр увеличения i быстродействия и повыиения точности измерения, в него введены второй блок памяти, блок сра:внения, блок коррекции, таймер и п цепей из последовательно соединенных ключа и разделительного конденсатора, - подкпючен1«лх параллельно перво ключу, поспедовательно соединенному с разделительным конденсатором, элемент И, причел выход второго блока памяти соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока коррекции, выход-после днего соединен с другим входом блока вычисления емкости, другие входы второго блока памяти, блока сравнения, блока коррекции соединены с выходом измерителя частоты, выходы блока управления соединены с управляющими входами ключей, блока коррекций непосредственно и через элемент и с управляющим входом блока сравнения, один вход блока управления соединен с выходом блока сравнения,-а другой вход - с выходом таймера, вход которого соединен с вторым входом элемента И о

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы и техника эксперимен та, 1979,W 2.

2,Авторское свидетельство СССР

№ 618688., кло G 01 R 17/02, 01.09,76