RU178673U1

RU178673U1 - Diode Capacitance Measurement Device

Info

Publication number: RU178673U1
Application number: RU2017125581U
Authority: RU
Inventors: Виталий Федорович Зотин; Алексей Николаевич Школин; Александр Юрьевич Дракин
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2018-04-17

Abstract

Полезная модель относится к области электронной техники, в частности к контролю параметров диодов и силовых полупроводниковых модулей, содержащих диоды.Устройство содержит источник постоянного напряжения смещения 1, источник синусоидального напряжения заданной частоты (например, 1 МГц) со стабилизированной амплитудой 2, широкополосный операционный усилитель 3 (например, ОРА656), эталонный конденсатор 4, разделительный конденсатор 5, дроссель 6, резистор 7, отрезки (участки) коаксиального кабеля 8 и 9, измеритель амплитуды выходного напряжения операционного усилителя 10 и испытуемый диод 11.Коаксиальные кабели 8 и 9 обеспечивают заданную дистанцию и защищают измерительную цепь от электромагнитных помех. Дроссель 6 и резистор 7 обеспечивают протекание постоянного тока смещения.Работает устройство следующим образом. Синусоидальное напряжение источника 2 создает ток, проходящий по конденсатору 5 достаточно большой емкости, кабелю 8, испытуемому диоду 11, кабелю 9, конденсатору 4 и усилителю 3. При этом операционный усилитель поддерживает потенциал инвертирующего входа и жилы кабеля 9 близким к нулю, так что емкость кабеля 9 на величину этого тока практически не влияет.Емкость кабеля 8 зашунтирована весьма малым выходным сопротивлением источника 2 и также не влияет на величину тока. Таким образом, амплитуда выходного напряжения усилителя 3 пропорциональна произведению амплитуды напряжения источника 2 и емкости диода и обратно пропорциональна емкости эталонного конденсатора 4.Использование предлагаемого технического решения позволяет добиться высокой точности измерения емкости за счет снижения влияния измерительной линии, соединяющей измеритель с испытуемым диодом. 1 ил.The utility model relates to the field of electronic engineering, in particular, to controlling the parameters of diodes and power semiconductor modules containing diodes. The device contains a constant bias voltage source 1, a sine wave voltage source of a given frequency (for example, 1 MHz) with a stabilized amplitude of 2, a broadband operational amplifier 3 (for example, ОРА656), reference capacitor 4, isolation capacitor 5, inductor 6, resistor 7, pieces (sections) of coaxial cable 8 and 9, output voltage amplitude meter operational amplifier 10 and diode test 11.Koaksialnye cables 8 and 9 provide a predetermined distance and protect the measuring circuit against electromagnetic interference. The inductor 6 and resistor 7 provide a constant current bias. The device operates as follows. The sinusoidal voltage of source 2 creates a current passing through a capacitor 5 of sufficiently large capacity, cable 8, test diode 11, cable 9, capacitor 4, and amplifier 3. In this case, the operational amplifier maintains the potential of the inverting input and core of cable 9 close to zero, so that the capacitance cable 9 practically does not affect the magnitude of this current. The capacitance of cable 8 is shunted by the very low output impedance of source 2 and also does not affect the magnitude of the current. Thus, the amplitude of the output voltage of the amplifier 3 is proportional to the product of the voltage amplitude of the source 2 and the diode capacitance and is inversely proportional to the capacitance of the reference capacitor 4. Using the proposed technical solution allows to achieve high accuracy of measuring capacitance by reducing the influence of the measuring line connecting the meter to the diode under test. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области электронной техники, в частности к контролю параметров диодов и силовых полупроводниковых модулей, содержащих диоды.The utility model relates to the field of electronic engineering, in particular to the control of the parameters of diodes and power semiconductor modules containing diodes.

Известна схема измерения емкости диодов методом емкостно-омического делителя (ГОСТ 18986.4-73), которая содержит источник постоянного напряжения смещения, источник синусоидального напряжения заданной частоты, разделительный конденсатор, испытуемый диод и резистор как активное плечо емкостно-омического делителя.A known scheme for measuring the capacitance of diodes by the method of capacitive-ohmic divider (GOST 18986.4-73), which contains a constant bias voltage source, a sinusoidal voltage source of a given frequency, an isolation capacitor, a diode under test and a resistor as an active arm of the capacitive-ohmic divider.

Недостатком данной схемы по ГОСТ 18986.4-73 является то, что при измерении емкости диодов является значительная погрешность при измерении емкости на дистанции, что требуется, например, при автоматизированном контроле параметров диодов, входящих в состав модулей. На частоте измерения 1 МГц и более получение достоверного результата невозможно из-за влияния емкости присоединительных проводников, электромагнитных помех и др. факторов.The disadvantage of this scheme in accordance with GOST 18986.4-73 is that when measuring the capacitance of diodes there is a significant error in measuring capacitance at a distance, which is required, for example, in the automated control of the parameters of diodes included in the modules. At a measurement frequency of 1 MHz or more, obtaining a reliable result is impossible due to the influence of the capacitance of the connecting conductors, electromagnetic interference, and other factors.

Также известна схема измерения емкости (патент US 5844412A «Board test apparatus and method for fast capacitance measurement)), класс G01R 27/26), которая содержит генератор испытательного напряжения и измеритель операционного усилителя, в цепь обратной связи которого с помощью двух проводников с щупами подключена измеряемая емкость.Also known is a capacitance measuring circuit (patent US 5844412A "Board test apparatus and method for fast capacitance measurement)), class G01R 27/26), which contains a test voltage generator and an operational amplifier meter, in the feedback circuit of which using two conductors with probes connected measured capacitance.

Недостатком данной схемы является то, что при выполнении измерения емкости не учитывается погрешность измерительных проводников и щупов, подключенных к ним.The disadvantage of this scheme is that when performing capacitance measurements, the error of the measuring conductors and probes connected to them is not taken into account.

Задача полезной модели является повышение точности измерения емкости за счет снижения влияния измерительной линии, соединяющей измеритель с испытуемым диодом.The objective of the utility model is to increase the accuracy of measuring capacitance by reducing the influence of the measuring line connecting the meter to the diode under test.

Поставленная задача достигается тем, что устройство измерения емкости диодов содержит источник постоянного напряжения смещения, источник синусоидального напряжения заданной частоты со стабилизированной амплитудой, эталонный и разделительный конденсаторы, дроссель и резистор, отличается тем, что применен широкополосный операционный усилитель, у которого неинвертирующий вход подключен к общему проводу, инвертирующий вход подключен к жиле участка измерительного коаксиального кабеля и поддерживает ее потенциал близким к нулю, в цепи обратной связи включен эталонный конденсатор, а выход операционного усилителя подключен к измерителю амплитуды напряжения, обеспечивающего измерение емкости диодов.This object is achieved in that the device for measuring the capacitance of the diodes contains a source of constant bias voltage, a source of a sinusoidal voltage of a given frequency with a stabilized amplitude, a reference and isolation capacitors, a choke and a resistor, characterized in that a broadband operational amplifier is used, in which the non-inverting input is connected to a common the wire, the inverting input is connected to the core of the measuring coaxial cable section and maintains its potential close to zero in the circuit connection of inverse included reference capacitor, and the output of the operational amplifier is connected to the measuring voltage amplitude provides a measurement of capacitance diodes.

На рисунке представлена схема измерения емкости диода.The figure shows the diode capacitance measurement circuit.

Устройство содержит источник постоянного напряжения смещения 1, источник синусоидального напряжения заданной частоты (например, 1 МГц) со стабилизированной амплитудой 2, широкополосный операционный усилитель 3 (например, ОРА656), эталонный конденсатор 4, разделительный конденсатор 5, дроссель 6, резистор 7, участки коаксиального кабеля 8 и 9, измеритель амплитуды выходного напряжения операционного усилителя 10 и испытуемый диод 11.The device contains a constant bias voltage source 1, a sinusoidal voltage source of a given frequency (for example, 1 MHz) with a stabilized amplitude 2, a broadband operational amplifier 3 (for example, OPA656), a reference capacitor 4, an isolation capacitor 5, a choke 6, a resistor 7, coaxial sections cable 8 and 9, the amplitude meter of the output voltage of the operational amplifier 10 and the test diode 11.

Коаксиальные кабели 8 и 9 обеспечивают заданную дистанцию и защищают измерительную цепь от электромагнитных помех. Дроссель 6 и резистор 7 обеспечивают протекание постоянного тока смещения.Coaxial cables 8 and 9 provide a given distance and protect the measuring circuit from electromagnetic interference. Inductor 6 and resistor 7 provide a constant current bias.

Работает устройство следующим образом. Синусоидальное напряжение источника 2 создает ток, проходящий по конденсатору 5 достаточно большой емкости, кабелю 8, испытуемому диоду 11, кабелю 9, конденсатору 4 и усилителю 3. При этом операционный усилитель поддерживает потенциал инвертирующего входа и жилы кабеля 9 близким к нулю, так что емкость кабеля 9 на величину этого тока практически не влияет.The device operates as follows. The sinusoidal voltage of source 2 creates a current passing through a capacitor 5 of sufficiently large capacity, cable 8, test diode 11, cable 9, capacitor 4, and amplifier 3. In this case, the operational amplifier maintains the potential of the inverting input and core of cable 9 close to zero, so that the capacitance cable 9 practically does not affect the magnitude of this current.

Емкость кабеля 8 зангунтирована весьма малым выходным сопротивлением источника 2 и также не влияет на величину тока. Таким образом, амплитуда выходного напряжения усилителя 3 пропорциональна произведению амплитуды напряжения источника 2 и емкости диода и обратно пропорциональна емкости эталонного конденсатора 4.The capacity of the cable 8 is dangled with a very small output impedance of the source 2 and also does not affect the current value. Thus, the amplitude of the output voltage of the amplifier 3 is proportional to the product of the amplitude of the voltage of the source 2 and the capacitance of the diode and inversely proportional to the capacitance of the reference capacitor 4.

Таким образом, обеспечивается измерение емкости диодов на дистанции с высокой точностью.Thus, the measurement of the capacitance of the diodes at a distance with high accuracy.

Для пояснения принципа работы устройства приводится рисунок с его схемой.To explain the principle of operation of the device, a drawing with its diagram is given.

Предлагаемое устройство применено в блоке измерения емкости в составе автоматизированного тестера для испытания силовых модулей.The proposed device is used in the unit for measuring capacitance as part of an automated tester for testing power modules.

Claims

The diode capacitance measuring device comprises a constant bias source, a sine voltage source of a given frequency with a stabilized amplitude, a reference and isolation capacitors, a choke and a resistor, characterized in that a broadband operational amplifier is used, in which the non-inverting input is connected to a common wire, the inverting input is connected to the core of the measuring coaxial cable section and maintains its potential close to zero, a reference cone is included in the feedback circuit Sator, and the output of the operational amplifier is connected to the measuring voltage amplitude provides a measurement of capacitance diodes.