Устройство для измерения RLC-параметров Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

С 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ RI.C-параметров

Изобретение относится к измерению электрических величин, в частности к устройствам для измерения индуктивности или емкости, и предназначено для измерения преимущественно малых емкостей при двухзажимном подключения с времяимпульсным преобразованием.

Известен цифровой измеритель емкости, содержащий генератор прямоугольных импульсов, соединенный с входом интегратора, в цепи обратной связи которого включены зажимы для подключения объекта измерения,формирователь строб-импульсов, линию ЗадержКи, два идентичных канала, причем каждый .канал выполнен в виде последовательно соединенных смесителя и усилителя-расширителя. Измеритель содержит также дифференциальный усилитель и преобразователь аналог - код. Второй выход генератора прямоугольных импульсов через формирователь строб-импульсов соединен с входом линии задержки и с одним из входов первого канала, другой вход которого соединен с выходом интегратора и с одним входом второго канала. Другой вход второго канала соединен с выходом линии задержки. Выход первого и второго каналов соединены

с одним и другим входом дифференциального усилителя, а выход последнего соединен с входом преобразователя 5 аналог - код t l Однако известное устройство за счет стробирования разнесенных на малый промежуток времени уровней позволяет измерять емкости с большими утечками, но не обеспечивает достаточной точности измерения малых емкостей при двухзажимном подключении.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство измерения К,С-параметров, содержащее источник постоянного напряжения, подключенный к нему одним из входов преобразователь параметров в пропорциональный интервгш времени, первый счетчик, входом подсоединенный к выходу преобразователя параметров в пропорциональный интервал времени. Выход первого счетчика подключен к второму входу преобразователя параметров в пропорциональный интервал времени и к одному из входов ключевого элемента. Другой вход .ключевого элемента подключен к генератору, а выход - к входу второго счет1ика 2.

Недостатком известного устройства является ограничение точности измерения за счет влияние импеданса подво дящих проводов и погрешности, обусловленной нестационарными переходным процессами при первом цикле заряда конденсатора. Целью изобретения является повыШекие точности измерения малых ем)остей при дэухзажимном подключении . Поставленная цель достигается те рто в устройство для измерения RbCпараметров,содержащее источник пост янного напряжения, соединенный с входом преобразователя параметров в пропорциональный интервал, выход которого соединен сосчетчиком, и генератор импульсов, подключенный .через первый ключ к одному из входов реверсивного счетчика, введеил ждущий мультивибратор, триггер и второй ключ, причем вход ждущего мультивибратора, соединен с выходом счетчика, а выход - с управляющим входом второго ключа, вход которогю соединен с выходом генератора импул сов, а выход -, с другим входом реверсивного счетчика, управляидай вход первого ключа соединен с выходом триггера, один вход последнего соединен с выходом преобразователя параметров в пропорциональный интер вал, а другой вход триггера соедине с выходом счетчика. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства. Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, подключенный к нему преобразователь 2 параметров в пропорциональный интервал времени который состоит из ключей 3 и 4 измеряемого двухполюсника 5 ) и двух пороговых элементов 6 и 7, триггер 8, счетчик 9 (.циклов зарядаразряда, ждущий мультивибратор 10, генератор 11 импульсов, ключи 12 и 13 и реверсивный счетчик 14. Устройство работает следующим образом. . В исходном состоянии ключи 3, 4, 12 и 13 закрыты, счетчик 9 циклов заряда - разряда и реверсивный счет чик 14 находятся в нулевом состоянии генератор 11 импульсов непрерывно работает, триггер 8 находится в положении, запрещающем открытие ключа 12, на выходах пороговых элементов 6И 7 .- постоянный потенциал, ждущий мультивибратор 10 нгисодится в исходном состоянии, длительность импульса ждущего мультивибратора 10 установле на при разомкнутых подводящих проводах без измеряемой емкости С, таким образом, чтобы на выходе ревер-. сивнрго счетчика 14 был нуль. Этого добиваются подстройкой регулировочного потенциометра ждущего мультивибратора 10. Длительность импуль са ждущего мультивибратора 10 при этом будет пропорциональна величине паразитной емкости подводящих проводников и определяетсяформулой WvAbT - период ждущего г льтивибратора 10у С, - емкость монтажа и при соединительных проводов, R - сопротивление резистора RX; п - число циклов заряда разряда, фиксируемое счетчиком 9. При подаче пускового импульса ключ 3 открывается и эталонное напряжение Е источника постоянного напряжения подается на двухполюсник. 5 ) , включенный в преобразователь 2 параметров в пропорциональный интервал времени. Когда напряжение на измеряемом конденсаторе ( С;,)достигнет .значения порога (jv« (нижний порог), пороговый элемент 7 переключает триггер В, который откроет ключ 12и импульсы с генератора 11 импульсов начнут поступать на вход прямого счета реверсивного счетчика 14. Когда напряжение на измеряемом конденсаторе GX достигнет порога VV, г пороговый элемент 6 закроет ключ 3 и откроет ключ 4 и измеряеГФЛй конденсатор (.GX) начнет разряжаться через резистор (Rf,) и открытый ключ 4. Когда напряжение на измеряемом конденсаторе (G) станет равным порогу Uц г пороговый элемент 7 закрывает ключ 4 и открывает ключ 3, измеряемый конденсатор G снова начинает заряжаться и циклический процесс заряд - разряд повторяется до тех пор, пока счетчик 9 (циклов заряда - разряда не закроет ключ 3. При этом одновременно счетчик 9 циклов заряда - разряда вернет триггер 8 в исходное состояние, в результате чего закроется ключ 12 и запустит ждущий мультивибратор 10, откроет ключ 13и импульсы с генератора 11 импульсов начнут поступать на вход обратного счета реверсивного счетчика 14. При счете реверсивный счетчик 14фиксирует временной интервал t ViRCy,-tviRCnap г 3 при обратном счете-.ц ЯСрир и на выходе реверсивного счетчика 14 фиксируется временной интервал T--t,-t -yiRC. Таким образом, точность измерения устройства, особенно при измерении МсШых емкостей, повышается за счет исключения погрешностей, обусловленных нестационарными переходными процессами на первом цикле заряда и импедансом подводящих проводов, например , G - паразитная емкость монтажа и подводящих проводов.