DE1288192B - Schaltung zum Ermitteln des durch zwei Messpunkte der Stromspannungskennlinie bestimmten differentiellen Widerstandes eines nichtlinearen Messobjektes - Google Patents

Schaltung zum Ermitteln des durch zwei Messpunkte der Stromspannungskennlinie bestimmten differentiellen Widerstandes eines nichtlinearen Messobjektes

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DE1288192B
DE1288192B DE1967L0055698 DEL0055698A DE1288192B DE 1288192 B DE1288192 B DE 1288192B DE 1967L0055698 DE1967L0055698 DE 1967L0055698 DE L0055698 A DEL0055698 A DE L0055698A DE 1288192 B DE1288192 B DE 1288192B
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Berner Helmut
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant

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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Ermitteln des dadurch zwei Meßpunkte der Stromspannungskennlinie eines nichtlinearen Meßobjektes, insbesondere eines Halbleiterventils, bestimmten differentiellen Widerstandes mit einem das Meßobjekt in Reihe mit einem Strommeßwiderstand enthaltenden, von einer zwei Meßpunkten der Kennlinie entsprechenden Gleichspannungssollwerte liefernden Elektrizitätsquelle gespeisten Meßstromkreis und mit eincin den Meßwiderstandspannungsabfall erfassenden Anzeigeinstrument.
  • Der differentielle Widerstand von Gleichrichterventilen wird gewöhnlich aus den zusammengehörigen Messungen des Durchlaßstromes und der Durchlaßspannung von zwei Punkten auf der Durchlaßkennlinie indirekt bestimmt Die Bestimmung des differentiellen Widerstandes nimmt eine erhebliche Zeit in Anspruch, liefert aber ein einfaches Kriterium für das Durchlaßverhalten eines Ventils insbesondere bei Qualitätsuntersuchungen innerhalb des Kollektivs eines Typs Pertigungsstreuung).
  • Es ist eine Pruteinrichtung bekannt, mit der bei einem elektrischen Meßobjekt beliebiger Art, z. B. bei einem Varistor, die Stromspannungsbeziehung mit verhältnismäßig geringem Zeitaufwand gemessen werden kann. Hei dieser Prüfeinrichtung wird während des Prüfen das Meßobjekt in rascher Zeit folge abwechselnd mit zwei unterschiedlichen Prüfstromstärken aus einer Konstantstromquelle eingespeist.
  • Ein Zeitgeber steuert dabei das Umschalten zwischen den beiden Stromstärken und gleichzeitig auch das Umschalten zwischen zwei Digitalvoltmetern, die bei den betreffenden Stromstärken den~Spannungsabfall am Meßobjekt messen. Das Verhältnis der entsprechenden Spannungsabfälle wird, nachdem beide Voltmeter gleiche Spannungen anzeigen, an einem Spannungsteiler abgelesen, der dem Digitalvoitmeter, das beim Einspeisen des größeren Stromes am Meßobjekt angeschlossen wird, vorangeschaltet ist. Bei der Konstantstromquelle müssen zwei Prüfstromstärken, die für das Meßobjekt charakteristisch sind, immer schon vorgegeben sein. Ferner werden zwei Voltmeter und eine zeitgesteuerte Umschalteinrichtung benötigt.
  • Die Erfindung schlägt eine Schaltung zum Ermitteln des durch zwei Meßpunkte der Stromspannungskennlinie bestimmten diffierentiellen-Widerstandes eines nichtlinearen Meßobjektes vor, bei der zwei beliebige Priifstromstärken vorgegeben werden können, keine Umschalteinrichtung benötigt wird und bei der der differentielle Widerstand des Meßobjektes sehr schnell durch einmaliges Ablesen an einem einzigen Anzeigeinstrument ermittelt werden kann.
  • Die Erfindung macht davon Gebrauch, daß wie bei Meßkomparatoren und wie bei einer bekannten Schaltung zum Ermitteln des Temperaturkoeffizienten von Widerständen - das Anzeigeinstrument den Spannungsabfall an einem Meßwiderstand als HilEsgröße für die zu messende Größe erfaßt.
  • Die Erfindung besteht darin, daß die Elektrizitätsquelle mit einem die Spannung am Meßobjekt als Istwert verwendenden Spannungsregler versehen ist, daß das Anzeigeinstrument in Reihe mit einem Speiche kondensator an den Strommeßwiderstand angeschlossen ist und durch einen Schalter kurzschließbar ist und daß als Meßwert fiir den gesuchten differentiellen Widerstand die an dem Anzcigein- strument nach Uffnen des Schalters liegende Differenzspannung dient, die gebildet wird durch die bei geschlossenem Schalter dem Speicherkondensator beim ersten Sollwert des Spannungsreglers zugeführte Spannung und die nach dem einen des Schalters beim zweiten Sollwert des Spannungsreglers am Meßwiderstand abfallende Spannung.
  • Der Spannungsregler wirkt auf die Elektrizitätsquelle ein und regelt mit Hilfe der Stromstärke die Spannung am Meßobjekt auf zwei bestimmte Sollwerte, die vorgebbar und am Regler einstellbar sind.
  • Eingangsseitig greift der. Regler die Spannung des Meßübjektes als Istspannung ab und vergleicht diese mit dem jeweils eingestellten Sollwert. Ausgangsseitig steuert der Regler die Elektrizitätsquelle. Außerdem steuert der Regler das Umschalten von dem einen zum anderen Sollwert und damit auch das Einstellen der Stromstärke und der Spannung des Meßobjektes entsprechend den beiden gewählten Meßpunkten der Stromspannungskennlinie.
  • Zuerst wird die kleinere Stromstärke eingestellt.
  • Beim Umschalten auf das Einstellen der größeren Stromstärke steuert ferner der Spannungsregler den Relaiskontakt in die geöffnete Schaltstellung. Umgekehrt steuert er den Relaiskontakt beim Einstellen der kleineren Stromstärke in die geschlossene Schaltstellung Die Schaltung nach der Erfindung sowie weitere Ausbildungen derselben werden nachfolgend an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert.
  • F i g. 1 zeigt die Schaltung gemäß der Erfindung, und F i g. 2 zeigt als Meßbeispiel die Durchlaßkennlinie eines Halbleiterventils mit zwei Meßpunkten 1 und 2.
  • Die Schaltung nach Fig. I enthält einen Meßstromkreis 3 bekannter Art, der aus der Reihenschaltung einer Stromquelle 31, einem Strommeßwiderstand 32 und einem Meßobjekt 33 besteht, das beispielsweise ein Halbleiterventil sein kann. Der Meßstromkreis enthält ferner ein Meßinstrument4, an dem der Wert des differentiellen Widerstandes abgelesen wird, und einen Regler 5 sowie zwei Kontrollinstrumente 34 und 35 zum Messen des Durchlaßstromes und der Durchlaßspannung.
  • Gemäß der Schaltung nach der Erfindung hat der Meßwiderstand 32 einen Nebenschlußkondensator 36 und in der Verbindungsleitung zwischen dem negativen Anschluß des Meßwiderstandes 32 und dem Kondensator 36 einen Relaiskontakt 37, dem das Meßinstrument 4 parallel geschaltet ist.
  • Am Regler 5 seien zwei Sollwerte Ul und U2 für die Durchlaßspannung des Meßobjektes 33 einstellbar vorgegeben. Damit sind nach F i g. 2 zwei Meßpunkte} und 2 auf der Durchlaßkennlinie des Meßobjektes vorgegeben. Im Regler wird zuerst der kleinere Sollwert Ul zum Eingriff gebracht. Dieser regelt dann durch Vergleich mit der DurchlaSlstspannung, die am Meßobjekt abgegriffen und dem Eingang des Reglers zugeführt wird, die Durchlaßstromstärke auf einen Wert all und die Durchlaßspannung auf den Wert Ut (Meßpunkt 1). Dabei ist der Relaiskontakt 37 geschlossen, und der Kondensator 36 wird auf eine dem Durchlaßstrom proportionale Spannung U11, die der Strom ll am Meßwiderstand 32 erzeugt, geladen. Anschließend bringt der Regler den größeren Sollwert U. zum Eingriff und öffnet dabei den Relaiskontakt 37. Es wird sodann die Durchlaßstromstärke auf einen Wert 12 und die Durchlaßspannung auf einen Wert U2 geregelt (Meßpunkt 2). Am Meßwiderstand 32 wird dabei eine dem Durchiaßstrnm 12 proportionale Spannung U12 gebildet, und am Meßinstrument 4 liegt eine Differenzspannung UI2 - UI1, da die im Meßpunkts erzeugte Spannung UI1 als Ladespannung im Kondensator 36 gespeichert ist und auf das Meßinstrument 4 in Gegenpolarität zu der am Meßwiderstand 32 nunmehr erzeugten Spannung Ul2 einwirkt.
  • Das Meßinsrument 4 hat einen hochohmigen Eingangswiderstand, so daß die Spannungsdifferenz UI2 - UI@ am Eingang des Instrumentes längere Zeit erhalten bleibt und somit eine nahezu fehlerfreie Ablesung möglich ist. Der hochohmige Eingangswiderstand wird in bekannter Weise durch einen Impedauzwandler dargestellt, dessen Ausgangsspannung auf die Höhe der Eingangsspannung geregelt ist und dessen Ausgangswiderstand dem Eingangswiderstand des eigentlichen Instrumentes angepaßt ist.
  • Gemäß F i g. 2 ist der Bahnwiderstand durch die zwei Meßpunkte 1 und 2 bzw. durch die vier Meßwerte U1, U2, I1 und I2 definiert : U2 - U1 RB = .
  • I2 - I1 Der Bahnwiderstand wird gemäß der Erfindung durch eine der Stromstärkedifferenz I2 - I1 proportionale Größen AUE dargestellt und als Ausschlag A AE abgelesen. Die Verknüpfungsformel lautet : 1 UE UInenn I2 - I1 = (UI2 - UI@) - A . . r32 AE Inenn UInenn Darin bedeutet F32 = = Widerstandswert des Inenn Strommeßwiderstandes 32 oder Verhältnis aus dem Spannungsabfall UInenn am Meßwiderstand 32 bei Nenustromstärke Ine=: UE = Spannung beim Endausschlag At des Meßinstrumentes 4.
  • Die Substitution der Differenzgröße I2 - I1 in der Definitionsformel ergibt: (U2 - U10-Inenn # AE 1 1 RB = # = K # , UInenn - UE A A worin der mit K bezeichnete Koeffizient aus konstanten Größen, darunter die vorgebbare Spannungsdifferenz U2 - U1 zusammengesetzt ist. Der Koeffizient K stellt den Eichfaktor der Meßanordnung dar.
  • Der Instrumentausschlag A ist dem differentiellen Widerstand umgekehrt proportional. Dies ergibt, wie aus F i g. 3 hervorgeht, den wesentlichen Vorteil, daß der Bereich der kleineren Widerstandswerte auf einem verhältnismäßig weiten Skalenbereich dargestellt wird.
  • F i g. 3 gibt einige Eichkurven der Meßschaltung wieder. Die einzelnen Eichkurven entsprechen unterschiedlichen Durchlaßstrommeßbereichen, die durch Umschalten eines Schalters 39, der die Stromquelle mit den Abgriffen 38 des Meßwiderstandes verbindet, einstellbar und mit dem jeweiligen Wert Inenn gekennzeichnet sind.
  • Die Schaltung ist daher vornehmlich für die Messung von Halbleiterventilen geeignet. Dies schließt aber nicht aus, daß sie auch für Messungen an anderen Meßobjekten mit monoton steigenden oder fallenden Stromspannungskennlinien bestens geeignet ist.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltung zum Ermitteln des durch zwei Meßpunkte der Stromspannungskennlinie eines nichtlinearen - Meßobjektes, insbesondere eines Halbleiterventils, bestimmten differentiellen Widerstandes mit einem das Meßobjekt in Reihe mit einem Strommeßwiderstand enthaltenden, von einer zwei Meßpunkten der Kennlinie entsprechenden Gleichsspannungssollwerte liefernden Elektrizitätsquelle gespeisten Meßstromkreis und mit einem den Meßwiderstandspannungsabfall erfassenden Anzeigeinstrument, d a d' u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Elektrizitätsquelle (31) mit einem die Spannung am Meßobjekt (33) als Istwert verwendenden Spannungsregler (5) versehen ist, daß das Anzeigeinstrument (4) in Reihe mit einem Speicherkondensator (36) an den Strommeßwiderstand (32) angeschlossen ist und durch einen Schalter (37) kurzschließbar ist und daß als Meßwert für den gesuchten differentiellen Widerstand die an dem Anzeigeinstrument (4) nach Offnen des Schalters (37) liegende Differenzspannung dient, die gebildet wird durch die bei geschlossenem Schalter (37) dem Speicherkondensator (36) beim ersten Sollwert (Ul) des Spannungsreglers (5) zugeführte Spannung und die nach dem Offenen des Schalters (37) beim zweiten Sollwert (U2) des Spannungsreglers (5) am Meßwiderstand abfallende Spannung.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (32) mehrere Stromanzapfungen (38) aufweist, die mittels eines Wahlschalters (39) für die Einstellung verschiedener Strommeßbereiche (Jnenn) mit der Stromquelle (31) verbindbar sind.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Regler (5) die Sollwerte (U1 und U2) Itir die Durchlaßspannung am Meßobjekt (33) einstellbar sind.
  4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (5) das Umschalten vom ersten (1) zum zweiten Meßpunkt (2) der Durchlaßkennlinie und die Schaltstellung des Relaiskontaktes (37) selbsttätig steuert.
DE1967L0055698 1967-02-10 1967-02-10 Schaltung zum Ermitteln des durch zwei Messpunkte der Stromspannungskennlinie bestimmten differentiellen Widerstandes eines nichtlinearen Messobjektes Pending DE1288192B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1061898B (de) * 1959-01-08 1959-07-23 Grundig Max Verfahren und Vorrichtung zur Pruefung und/oder Sortierung von spannungsabhaengigen Widerstaenden
US2942183A (en) * 1955-11-30 1960-06-21 Richard F Chance Electrical measuring network
US3212001A (en) * 1961-08-30 1965-10-12 Western Electric Co Electrical circuit for testing the current-voltage relationship of electrical devices

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