NL8502440A - Toestel voor het doormeten van elektronische inrichtingen. - Google Patents

Description

- 1 - V ' *

Toestel voor het doormeten van elektronische inrichtingen.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een toestel voor het meten van de karakteristieken van elektronische inrichtingen, zoals transistors, dioden, enz.

5 Een meettoestel voor elektronische inrichtingen, in het algemeen een krommetekentoestel genoemd, is nuttig voor het meten van de karakteristieken van elektronische inrichtingen, zoals transistors, diodes enz. Eén van de typische bekende meettoestellen voor elektronische in-10 richtingen is weergegeven in fig. 1, waarin een wisselspanning vanuit een lijnbron via een schakelaar 10 aan een energietoevoerketen 12 en een variabele transformator 14 wordt toegevoerd. De energievoedingsketen 12 wekt gelijkspanningen op voor elke keten van de meetinrichting 15 en de variabele'transformator 14 levert een wisselspanning met een bestuurde amplitude aan een primaire wikkeling van een transformator 16. Een aantal aftakkingen is op de secundaire wikkeling van de transformator 16 aanwezig, en ëën van deze aftakkingen, met uitzondering van de 20 laagste, wordt door een schakelaar 18 gekozen.

Een diode 20 is een halvegolf-gelijkrichter, die een wisselspanning, afkomstig van schakelaar 18 gelijk-richt. Deze elementen 10-20 vormen een voedingsketen 21 met een vlottende collector. De kathodespanning van de 25 diode 20 wordt aan een eerste klem van de inrichting onder test toegevoerd, bijvoorbeeld de collector van een transistor 26, via een belastingsweerstand 24, die door een schakelaar 22 is uitgekozen. De basis van de transistor 26 ontvangt een trapvormig voorspanningssignaal vanuit de 30 voorspanningstoevoerketen 28 en de emittor ervan is als tweede klem geaard. De aftakking in de laagste stand van de secundaire wikkeling van de transformator 16 is met de emittor van de transistor 26 verbonden via een collector-stroomdetectieweerstand 32, die is uitgekozen door een 35 schakelaar 30. Een spanningsdeler 36, die is uitgekozen door een schakelaar 34, verdeelt de collectorspanning Vc van de transistor 26, en de gedeelde spanning wordt aan c:02440 » ï - 2 - horizontale afbuigplaat van een elektronenstraalbuis 40 toegevoerd via een versterker 38 met een hoge ingangsimpe-dantie. Een differentieelversterker 42 werkt als spannings-detector met hoge ingangsimpedantie die een spanning 5 detecteert over een weerstand 32 (die in het algemeen evenredig is met de collectorstroom Ic) en deze aanlegt aan een vertikale afbuigplaat van de elektronenstraalbuis 40. Op deze wijze kan de elektronenstraalbuis 40 de karakteristieke kromme Vc-Ic van de transistor 26 weergeven. 10 In fig. 1 is de inrichting onder test 26 de transistor met de gemeenschappelijke emittor. Elke elektrode van de transistor kan evenwel geaard zijn de inrichting onder test kan een andere elektronische inrichting zijn, zoals een diode. In elk geval kan de spanning-stroomkarakterisfciek 15 van de inrichting onder test worden weergegeven op de elektronenstraalbuis 40.

Anderzijds worden de schakelaars 30 en 34 bestuurd in overeenstemming met een gewenst meetbereik.

Een horizontale asafmeting van de weergave wordt bepaald 20 door een deelverhouding van de spanningsdeler 36, die door de schakelaar 34 is uitgekozen, terwijl een vertikale asafmeting ervan bepaald wordt door een waarde van de weerstand 32, die door de schakelaar 30 is uitgekozen.

De maximale spanning, die aan de inrichting onder test 25 kan worden aangelegd of het meetbereik, wordt bepaald door de instelling van de variabele transformator 14 en de keuze van de keuze van de schakelaar 18. Op deze wijze is het nodig de weerstand 32 te kiezen met een geringe waarde, wanneer de grote stroom, die door de 30 inrichting onder test vloeit wordt gemeten, en is het nodig de spanningsdeler 36 te kiezen met een grote deelverhouding, wanneer een hoge spanning over de inrichting onder test wordt gemeten.

Zoals- eerder is beschreven is de spanningsdeler 35 36 nodig voor het instellen van het meetbereik. Tengevolge van de spanningsdeler 36 is de stroom, die door de uitgekozen weerstand 32 vloeit de som van de collectorstroom van de transistor 26 en de stroom, die door de spanningsdeler 36 vloeit. Opgemerkt dient te worden dat de basis-40 stroom van de transistor 26 via aarde naar de voorspannings- "Tl !;& / i:. ~ ^ r' ‘_tv v ^ * Μ - 3 - toevoerketen 28 vloeit en niet door de weerstand 32 gaat, omdat de uitgangsstroomwaarde van de collectortoevoerketen 21 (bij de kathode van de diode 20) gelijk is aan de ingangsstroomwaarde daarvan (bij de klem van de laagste 5 stand van de transformator 16). Op deze wijze is de spanning over de weerstand 32 niet direkt evenredig met de collectorstroom van de transistor 26 en leidt zij tot geen fouten in het meetresultaat.

Een ander conventioneel meettoestel, dat deze 10 meetfouten uitsluit is het kromme-optekentoestel van Tektronix model 576, en is vereenvoudigd in het blok-schema van fig. 1 weergegeven. Fig. 2 toont slechts verbeterde delen van het blokschema van fig. 1. In fig. 2 is een eerste spanningsdeler 36, die uit de weerstanden 15 44 en 46 bestaat, verbonden tussen de collector van de transistor 26 en de collectorvoedingszijde van de stroom-detectieweerstand 32, en een tweede spanningsdeler 52, die bestaat uit weerstanden 48 en 50 is parallel met de weerstand 32 verbonden. Gedeelde uitgangen vanuit de 20 eerste en tweede spanningsdeler 36 en 52 worden aan een differentieelversterker 54 toegevoerd. Opgemerkt dient te worden, dat de grootte van de weerstand 32 en de deelverhouding van de eerste spanningsdeler 36 variabel zijn. Aangezien een stroom, die door de spanningsdeler 36 25 vloeit, ook door de spanningsdeler 52 vloeit in plaats van de weerstand 32, omdat weerstandswaarden van de transistors 48 en 50 zeer groot zijn, leidt deze stroom tot geen meetfout.

Een spanning over de eerste spanningsdeler 36 30 stemt niet overeen met de spanning tussen de collector en de emittor van de transistor 26 (de eerste en de tweede klemmen van de inrichting onder test) door de spanning over de weerstand 32, maar een uitgangsspanning vanuit de differentiaalversterker 54 wordt niet beïnvloed 35 door een spanning over de weerstand 32, omdat een deelverhouding van de tweede spanningsdeler 52 wordt·ingesteld om gelijk te zijn aan die van de eerste spanningsdeler 36.

Bij deze bekende techniek worden de weerstandswaarden van de weerstanden 48 en 50 zeer hoog ingesteld ten opzich-40 te van de waarde van de weerstand 32. Wanneer evenwel §502440 » » - 4 - de weerstand 32 van een hoge weerstandswaarde wordt uitgekozen door de schakelaar 30 voor het meten van een kleine stroom, wordt een klein deel van de collectorstroom van de transistor 26 neven-gesloten naar de tweede spanningsdeler 5 52. Hierdoor ontstaat een fout in het meetresultaat.

Deze meetfout wordt uitgeschakeld door het kromme-optekentoestel van Textronix model 577, waarvan een belangrijk onderdeel in fig. 3 is weergegeven. In fig.

3 is de collector van de transistor 26 (de eerste klem 10 van de inrichting onder test) met een bufferversterker 56 verbonden en een uitgangsspanning daarvan wordt aan de spanningsdeler 36 aangelegd. Aangezien een ingangsimpedantie van de bufferversterker 56 zeer hoog is, vloeit slechts de collectorstroom van de transistor 26 door de 15 stroomdetectieweerstand 32. Bovendien is de gedeelde uitgangsspanning van de spanningsdeler 36 nauwkeurig evenredig met de collectorspanning van de transistor 26. Er zijn verschillende soorten wan inrichtingen onder test met inbegrip van een hoogspanningstransistor, zodat een 20 ingangsspanning van de bufferversterker 56 binnen een ruim bereik varieert. Dientengevolge moet de bufferversterker 56 vlotteren. De vlotterende versterker heeft een bijzondere energievoeding nodig, een afkapversterker enz., en de meetapparatuur wordt ingewikkeld en kostbaar van 25 constructie.

Om de nadelen van deze bekende inrichtingen op te heffen bevat het meettoestel volgens de uitvinding een energievoeding voor het toevoeren van een spanning tussen de eerste en tweede klemmen van de inrichting onder 30 test, een stroomdetectieweerstand, die verbonden is tussen de energievoeding en de tweede klem van de inrichting onder test, een spanningsdeler, die verbonden is tussen de energievoedingszijde van de stroomdetectieweerstand en de eerste klem van de inrichting onder test, een eerste 35 bufferversterker waarvan de ingangsklem verbonden is met de uitgangsklem van de spanningsdeler, een "tweede bufferversterker waarvan de ingangsklem verbonden is met de tweede klem van de inrichting onder test, een derde bufferversterker, waarvan de ingangsklem verbonden is met de 40 energietoevoerzijde van de stroomdetectieweerstand en een 8502 4-, u - 5 - operationele keten voor het ontvangen van de signalen vanuit de eerste, tweede en derde bufferversterkers.

Aangezien de spanningsdeler voor het delen van de spanning tussen de eerste en tweede klemmen van de 5 inrichting onder test niet met de gemeenschappelijke verbinding van de tweede klem van de inrichting onder test en de stroomdetectieweerstand is verbonden en de ingangs-impedanties van de bufferversterkers zeer hoog zijn, vloeit slechts de stroom, die tussen de eerste en tweede 10 klemmen van de inrichting onder test stroomt, door de stroomdetectieweerstand en deze stroom kan nauwkeurig gedetecteerd worden. Doordat de eerste bufferversterker de eerste klemspanning ontvangt, gedeeld door de spanningsdeler, ontvangt deze eerste bufferversterker niet de 15 hoge spanning en behoeft hij niet te vlotteren. Wanneer de spanningsdeler de spanning tussen de eerste en tweede klemmen van de inrichting onder test deelt, treedt een foutspanning op dankzij de spanning over de stroomdetectieweerstand. Deze foutspanning wordt gecompenseerd door de 20 uitgangssignalen vanuit de eerste, tweede en derde bufferversterker aan de operationele keten toe te voeren. De tweede bufferversterker verhindert dat de stroom bij de tweede klem van de inrichting onder test de operationele keten binnenvloeit, en de derde bufferversterker verhindert 25 de stroom vanuit de energiespanningsbron van de tweede bufferversterker door de uitgangsklem daarvan en de operationele keten naar de spanningsbron van de inrichting onder test te vloeien. Om deze reden kan de meting nauwkeurig worden uitgevoerd.

30 Het is dienovereenkomstig een doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een toestel, dat karakteristieken van elektronische inrichtingen nauwkeurig meet.

Het is een verder doel van de onderhavige 35 uitvinding te voorzien in een toestel voor het meten van elektronische inrichtingen, dat op nauwkeurige wijze een stroom detecteert, die door een inrichting onder test stroomt, ongeacht de spanningsdeler, die met de inrichting onder test verbonden is.

40 Het is een verder doel van de uitvinding 8502 44 0 i> > - 6 - te voorzien in een toestel voor het meten van elektronische inrichtingen, dat geen ingewikkelde en kostbare bufferversterker van het vlottende type behoeft.

Andere doeleinden en voordelen van de uitvin-5 ding zullen voor de vakman blijken uit de beschrijving, die in het onderstaande aan de hand van de tekening gegeven wordt.

Fig. 1 toont een blokschema van een conventioneel meettoestel voor een elektronische inrichting; 10 Fig. 2 toont een vereenvoudigd blokschema van een ander conventioneel toestel voor het meten van elektronische inrichtingen;

Fig. 3 toont een vereenvoudigd blokschema van een derde conventioneel toestel voor het meten van elek-15 tronische inrichtingen; en

Fig. 4 toont een schakelschema van een deel van een toestel voor het meten van elektronische inrichtingen volgens de uitvinding.

In fig. 4 is een schakelschema weergegeven 20 van een deel van voorkeursuitvoeting van de uitvinding voorzien van een spanningsdetector voor het detecteren van de spanning over de inrichting onder test. Deze uitvoeringsvorm gebruikt aftasttechniéken volgens Kelvin om te vermijden, dat de meetweerstand wordt beïnvloed door 25 contactweerstanden, wanneer de inrichting onder test met het toestel voor het meten van elektronische inrichtingen is verbonden. De collector van de transistor 26 die de inrichting onder test vormt, is in aanraking met de contacten 58 en 60 en zijn emittor is in aanraking 30 met de contacten 62 en 64. Dit wordt tot stand gebracht door de elektrode van de transistor tussen de twee contacten aan te brengen. De contacten 58 en 60 komen overeen met een eerste klem van de inrichting onder test en de contacten 62 en 64 stemmen overeen met de tweede klem ervan. 35 Het contact 58 is via de uitgekozen belastingsweerstand 24 met ëén elektrode van een vlottende collectorvoeding 21 verbonden, en het contact 62 is via de uitgekozen stroom-detectieweerstand 32 met de andere elektrode van de voeding 21 met vlottende collector verbonden. De collectorvoeding 40 21 kan de keten zijn die uit de transformator 16, de 8 5 0 2 4 -j 0 - 7 - schakelaar 18 en de diode 20 bestaat en die in fig. 1 is weergegeven. Het contact 62 is geaard voor de basisstroomweg. De spanningsdeler 36, die bestaat uit de weerstanden 44 en 46 is tussen het contact 60 en de collectorvoedingszijde 5 van de weerstand 32 verbonden. De weerstanden 44 en 46 kunnen verwisseld worden door de schakelaar 34 van fig. 1.

De deelverhouding van de spanningsdeler 36 is variabel en bepaalt als n. Zo geldt R44=(n-1)R46, waarin R44 en R46 de weerstandswaarden van de weerstanden 44 resp. 46 voor-10 stellen.

Een uitgangsklem van de spanningsdeler 36 is met een ingangsklem van een eerste bufferversterker 66 verbonden, het contact 64 is met een ingangsklem van een tweede bufferversterker 68 verbonden en de collectorvoe-15 dingszijde van de weerstand 32 is met een ingangsklem van een derde bufferversterker 70 verbonden. Deze bufferver-sterkers zijn bijvoorbeeld operationele versterkers, die als spanningsvolgschakelingen zijn aangesloten. Aangezien de stromen, die door de contacten 60 en 64 vloeien aanmerke-20 lijk geringer zijn dan de stromen, die door de contacten 58 en 62 vloeien, dankzij de hoge weerstand van de spanningsdeler 36 en de hoge impedantie van de bufferversterkers, kunnen de spanningen over de inrichting onder test gedetecteerd worden zonder dat de contactweerstanden daar invloed 25 op hebben. Een uitgangsspanning vanuit de bufferversterker 66 wordt door de weerstanden 72 en 74 gedeeld en aan een niet inverterende ingangsklem van een bufferversterker 76 toegevoerd. De uitgangsspanningen vanuit de bufferversterkers 68 en 70 worden aan een inverterende ingangsklem 30 van de bufferversterker 76 toegevoerd via weerstanden 78 resp. 80. Een terugkoppelweerstand 82 is opgenomen tussen een uitgangsklem en een inverterende ingangsklem van de bufferversterker 76. De weerstandswaarden van de weerstanden 78 en 80 worden veranderd in overeenstemming met de deel-35 verhouding van de spanningsdeler 36, zoals in het volgende nog beschreven zal worden. Deze weerstanden 72, 74, 78 t/m 82 en de operationele versterker 76 vormen een operationele keten. De weerstanden 84 en 86 zijn opgenomen tussen de contacten 58 en 60 resp. tussen de contacten 62 en 64, 40 waarbij de weerstandswaarden van de weerstanden 84 en 86 6 3 J 2 4 4 Ö - 8 - aanmerkelijk hoger zijn dan de contactweerstand. Op deze wijze zijn de spanningsniveaus van de contacten 58 en 60 aan elkaar gelijk en zijn de spanningniveaus van de contacten 62 en 64 aan elkaar gelijk, zelfs wanneer de inrichting 5 onder test niet is aangesloten. De uitgangsklem van de versterker 76 kan met de versterker 38 van fig. 1 verbonden zijn en de klem van de weerstand 32 kan met de differentieelversterker 42 van fig. 1 verbonden zijn.

Een stroom van de spanningsdeler 36 stroomt 10 vanuit de collectorvoeding 21 door de contacten 58 en 60 (een klein deel van de stroom vloeit door de weerstand 84) en de spanningsdeler 36 naar de collectorvoeding 21.

Een stroom voor de inrichting onder test 26 vloeit vanuit de collectorvoeding 21 door het contact 58, de inrichting 15 onder test 26 (de collector-emittorweg van de transistor 26), het contact 62 en de weerstand 32 naar de collectorvoeding 21 terug. Op deze wijze wordt de stroom die door de weerstand 32 vloeit niet beïnvloed door de spanningsdeler 36. Aangezien de stroom vanuit de voorspannings-20 voedingsketen 28 door de basis-emittorovergang van de transistor 26, het contact 62 en aarde naar de voorspannings-voedingsketen 28 gaat, vloeit deze stroom niet door de weerstand 32. Bijgevolg is de stroom die door de weerstand 32 vloeit slechts de stroom, die tussen de eerste en 25 tweede klemmen van de inrichting onder test 26 vloeit, zodat de stroom van de inrichting onder test nauwkeurig gedetecteerd kan worden.

De spanning op de bovenste klem van de spanningsdeler 36 is de spanning op de eerste klem van de 30 inrichting onder test (de collector van de transistor 26), maar de spanning op de benedenste klem van de spanningsdeler 36 is de spanning op de tweede klem van de inrichting onder test (de emittor van de transistor 26), verschoven door de spanning over de contactweerstand van het contact 35 62 en de spanning over de weerstand 32. Aannemende dat de spanning op de bovenste en benedenste klemmen van de spanningsdeler Vc resp. zijn en dat de spanning op de tweede klem van de inrichting onder test VE is, is de gedeelde uitgangsspanning VD van de spanningsdeler 36:

40 VD = (Vc-VGi/n+VG

3502 44 0 - 9 -

Aangezien de versterkingen van alle buffer-versterkers 66, 68 en 70 gelijk zijn aan +1, is de uitgangs- spanning Vqï V0={R74/(R72+R74)}{R82/(R78//R80)+1}VD 5 -(R82/R78)Vg - (R82/R80) V-, waarin R72 t/m R82 op respectievelijke wijze de weerstands-waarden van de weerstanden 72 t/irt 82 voorstellen en R78//R80 de parallelweerstand van de weerstanden 78 en 80 10 voorstelt. Aannemende dat R72=R74=R82, R78=nR72 en R80={n/(n-1)}R72, is V0: ν(ννΕ>/η

Op deze wijze is de spanning VQ de spanning 15 tussen de eerste en tweede klemmen, gedeeld door n.

De operationele keten (72-82) compenseert de spanningen over het contact en de weerstand 32. De bufferversterker 70 is daarentegen voorzien van een direkte verbinding van de benedenste klem van de weerstand 80 met de rechter 20 zijde van de weerstand 32, zodat de stroom vanuit de energieklem van de bufferversterker 68 verhinderd wordt door de weerstand 32 te vloeien. Bijgevolg kunnen de spanning tussen de eerste en tweede klemmen van de inrichting onder test en de stroom, die door de inrichting onder 25 test vloeit nauwkeurig gemeten worden met een eenvoudige constructie. Opgemerkt dient te worden, dat de buffer-versterkers emittorvolgversterkers kunnen zijn of spannings-volgversterkers.

Hoewel in het bovenstaande een voorkeursuit-30 voering van de uitvinding is weergegeven en beschreven, zal het voor de vakman duidelijk zijn dat daarin veranderingen en wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

- conclusies -

i c v 2 h '· G

Claims (4)

1. Toestel voor het meten van elektronische inrichtingen voorzien van: spanningsvoedingsmiddelen voor het toevoeren van een spanning tussen eerste en tweede klemmen van een 5 elektronische inrichting onder test; een stroomdetectieweerstand, die is ingevoegd tussen de genoemde spanningstoevoermiddelen en de tweede klem van de genoemde elektronische inrichting; een spanningsdeler, die verbonden is tussen 10 ëên klem van de genoemde stroomdetectieweerstand aangrenzend aan de spanningstoevoermiddelen en de eerste klem van de elektronische inrichting; een eerste bufferversterker met een ingangs-klem, die verbonden is met een uitgangsklem van de span-15 ningsdeler? een tweede bufferversterker met een ingangs-klem, die verbonden is met de tweede klem van de elektronische inrichting; en een operationele keten voor het ontvangen 20 van uitgangssignalen vanuit de eerste en tweede bufferversterker en een signaal op de genoemde ene klem van de genoemde stroomdetectieweerstand; waarin een karakteristiek van de elektronische inrichting gemeten wordt in overeenstemming met een spanning over 25 de genoemde stroomdetectieweerstand en een uitgangssignaal vanuit de genoemde operationele keten.

2. Toestel voor het meten van een elektronische inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door een derde bufferversterker, die is opgenomen tussen een 30 eerste klem van de stroomdetectieweerstand en de genoemde operationele keten.

3. Toestel voor het meten van een elektronische inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de operationele keten een operationele versterkings- 35 keten is, die een operationele versterker bevat, een terugkoppelweerstand die verbonden is tussen uitgang en fi a i'i') ü n y »J> V ** i w ** f- « f - 11 - inverterende ingangsklemmen van de genoemde operationele versterker, een spanningsdeler, die verbonden is tussen een uitgangsklem van de eerste bufferversterker en een niet inverterende ingangsklem van de genoemde operationele 5 versterker, een eerste ingangsweerstand, die verbonden is tussen een uitgangsklem en de genoemde tweede bufferversterker en een inverterende ingangsklem van de genoemde operationele versterker en een tweede ingangsweerstand, die is opgenomen tussen de genoemde ene klem van de stroom-10 detectieweerstand en de inverterende klem van de operationele versterker.

4. Toestel voor het meten van een elektronische inrichting volgens conclusie 2,met het kenmerk, dat de operationele keten een operationele versterkerketen 15 is met een operationele versterker, een terugkoppelweerstand, die tussen de uitgang en de inverterende ingangsklemmen van de operationele versterker is verbonden, een spanningsdeler, die tussen een ingangsklem van de genoemde eerste bufferversterker en een niet inverterende ingangsklem van 20 de operationele versterker is verbonden en een tweede ingangsweerstand, die tussen een uitgangsklem van de derde bufferversterker en de inverterende aansluiting van de operationele versterker is verbonden. - -··..; · .V ·.' y W ·« /»* i 'J'