SU1257566A1 - Device for measuring complex admittance - Google Patents

Device for measuring complex admittance Download PDF

Info

Publication number
SU1257566A1
SU1257566A1 SU853865763A SU3865763A SU1257566A1 SU 1257566 A1 SU1257566 A1 SU 1257566A1 SU 853865763 A SU853865763 A SU 853865763A SU 3865763 A SU3865763 A SU 3865763A SU 1257566 A1 SU1257566 A1 SU 1257566A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
amplifier
frequency
flip
Prior art date
Application number
SU853865763A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Усик
Валерий Алексеевич Талышев
Сергей Борисович Севастьянов
Original Assignee
Новосибирский государственный университет им.Ленинского комсомола
Институт Физики Полупроводников Со Ан Ссср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Новосибирский государственный университет им.Ленинского комсомола, Институт Физики Полупроводников Со Ан Ссср filed Critical Новосибирский государственный университет им.Ленинского комсомола
Priority to SU853865763A priority Critical patent/SU1257566A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1257566A1 publication Critical patent/SU1257566A1/en

Links

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  автоматического измерени  и контрол  параметров двухполюсников. Целью изобретени   вл етс  расширение частотного диапазона измерений. В устройство , содержащее блок 1 управлени , .перестраиваемый генератор 2, кварцевый генератор 11, фильтр 12 низких частот (ФНЧ), преобразователь частота-напр жение 13, выходной усилитель 17, выводы 18, конденсаторы, измерительный 19, нагрузочный 20, эталонный 21, RC-фильтры 35, 22, управл емый фазовращатель 23, широкополосные 24, 25 усилители, источник с SThe invention relates to instrumentation technology and can be used to automatically measure and control two-port parameters. The aim of the invention is to expand the frequency range of measurements. A device containing a control unit 1, a tunable oscillator 2, a crystal oscillator 11, a low-pass filter (LPF) 12, a frequency-voltage converter 13, an output amplifier 17, conclusions 18, capacitors, measuring 19, load 20, reference 21, RC filters 35, 22, controlled phase shifter 23, wideband 24, 25 amplifiers, source with S

Description

смещени  26, усилители 41, 27 посто нного тока, балансные 8, 29, 30 смесители, селективные 34., 33 усилители , синхронные детекторы 37, 36, 39, 40, источники опорного напр жени  38, 42, дл  достижени  цели введены триггеры 31, 32, 28, делитель частоты 16, синхроиньш детектор 15,bias 26, amplifiers 41, 27 DC, balanced 8, 29, 30 mixers, selective 34., 33 amplifiers, synchronous detectors 37, 36, 39, 40, sources of reference voltage 38, 42, to achieve the goal triggers 31 are introduced , 32, 28, frequency divider 16, synchronous detector 15,

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и мо  ет быть использовано дл  автоматического измерени  и контрол  параметров двухполюсников, в частности дл  измерени  комплексной проводимости полупроводниковых структур (t fjin,, диоды , варикапы, барьеры Шотки, фотодиоды , транзисторы и др.) в зазиси- мостн от величины пол ризующего над- р жени  и частоты тест-сигнала.The invention relates to instrumentation engineering and can be used to automatically measure and control two-port parameters, in particular, to measure the complex conductivity of semiconductor structures (t fjin, diodes, varicaps, Schottky barriers, photodiodes, transistors, etc.) the bridge on the magnitude of the polarizing voltage and the frequency of the test signal.

Целью изобретени   вл етс  расширение частотного диапазона измеренийThe aim of the invention is to expand the frequency range of measurements.

На чертеже приведена блок-схема предложенкого устройства,The drawing shows a block diagram of the proposed device,

Устройство содержит блок 1 управлени , перестраиваемый высокочастот- ньй генератор 2, четвертый балансный cмecитeJ:ь 3, второй фильтр 4 низких частот, второй автоподстраиваеный кварцевьш генератор 5, п тый смеситель 6, регулируемый усилитель (аттенюатор ) 7, первый балансный смеситель 8, третий RC -фильтр 9 третий селективный усилитель 10, пер-вый кварцевый генератор 11, первый фильт 12 низких частот, преобразователь 13 частота-напр жение, нуль-орган 14, п тый синхронный детектор 15, делитель 16 частоты, выходной усилитель 17, 18, к которым подключаетс  измер емы.й двухполюсник, измерительный конденсатор 19, нагрузочный конденсатор 20, эталонный конденсатор 21, второй RC -фильтр 22, управл емый фазовращатель 23 первый широкополосный усилитель 24 второй широкополосный усилитель 255 источник 26 смещени , второй усилительThe device contains a control unit 1, a tunable high-frequency oscillator 2, a fourth balanced mix: 3, a second low-pass filter 4, a second self-tuned oscillator 5, a fifth mixer 6, an adjustable amplifier (attenuator) 7, the first balanced mixer 8, the third RC filter 9 third selective amplifier 10, first quartz oscillator 11, first low pass filter 12, frequency-voltage converter 13, null organ 14, fifth synchronous detector 15, frequency divider 16, output amplifier 17, 18, to which ism is connected emy.y p bipole, a measuring capacitor 19, a load capacitor 20, the reference capacitor 21, the second RC -filter 22 controlled by a phase shifter 23, a first broadband amplifier 24, the second broadband amplifier 255 bias source 26, the second amplifier

27 посто нного тока, третий I) -триггер 28, второй балансный смеситель 29, третий балансный смеситель 30, первый 315 второй 32 D -триггеры,27 DC, third I) -trigger 28, second balanced mixer 29, third balanced mixer 30, first 315 second 32 D triggers,

иуль-ор1 аи 14, RC-фильтр 9, балансный смеситель 3, ФНЧ 4, смеситель 6, селективный усилитель 10, регулируемый усилитель 7, кварцевый ав- топодстраиваемый генератор 5. Дл  точного измерени  к выводу может подключатьс  внешний дифровой вольт- eтD. 1 ил.ilul-op1 ai 14, rc-filter 9, balanced mixer 3, low-pass filter 4, mixer 6, selective amplifier 10, adjustable amplifier 7, quartz auto-build oscillator 5. An external diffracted volt-eD can be connected to the output for accurate measurement. 1 il.

5 0 50

5five

00

второй селективный усилитель 33, первый селективный усилитель 34, первый RC-фильтр 35, третий синхронный детектор 36, первый синхронный детектор 37, первый источник 38 опорного напр жени , четвертый синхронный детектор 39, второй синхронный детектор 40, первьм усилитель 41 посто нного тока, второй источник 42 опорного напр жени .the second selective amplifier 33, the first selective amplifier 34, the first RC filter 35, the third synchronous detector 36, the first synchronous detector 37, the first reference voltage source 38, the fourth synchronous detector 39, the second synchronous detector 40, the first DC amplifier 41, the second source 42 of the reference voltage.

Вход перестраиваемого генератора 2 подключен к выходу блока 1 управлени , выход генератора 2 Подключен к второму входу четвертого балансного смесител  3 и к первому входу первого балансного смесител  8, выход которого соединен с входом первого фильтра 12 низких частот, выход которого подключен к входу выходного усилител  17, первы выход которого подключен к внешнему регистру частоты и входу преобразовател  13 частота-напр жение , выход которого подключен к внешнему регистратору, выход выходного усилител  17 подключен к первому измерительного конденсатора 19, второй вывод которого подключен к входу второго широкополосного усилител  25 и к первому зталонного конденсатора 21, второй вывод которого подключен к общей шине, выход второго широкополосного усилител  25 соединен с первым входом третьего балансного смесител  30, второй вход которого подключен к второму входу второго балансного смесител  29 и выходу второго фильтра 4 низких частот, вход которого соединен с выходом четвертого балансного смесител  3, выход третьего балансного смесител  30 соединен с входом первого селективного усилител  34, выход которого подключен кThe input of the tunable generator 2 is connected to the output of control unit 1, the output of generator 2 is connected to the second input of the fourth balanced mixer 3 and to the first input of the first balanced mixer 8, the output of which is connected to the input of the first low-pass filter 12, the output of which is connected to the input of the output amplifier 17 The first output of which is connected to the external frequency register and the input of the frequency-voltage converter 13, the output of which is connected to an external recorder, the output of the output amplifier 17 is connected to the first meter The second capacitor 19 is connected to the input of the second wideband amplifier 25 and to the first reference capacitor 21, the second output of which is connected to the common bus, the output of the second broadband amplifier 25 is connected to the first input of the third balanced mixer 30, the second input of which is connected to the second input The second balanced mixer 29 and the output of the second low-pass filter 4, the input of which is connected to the output of the fourth balanced mixer 3, the output of the third balanced mixer 30 is connected to the input of the first projective amplifier 34 whose output is connected to

33

первым входам первого синхронного детектора 37 и второго синхронного детектора 40, первый вход первого усилител  41 посто нного тока подключен к выходу второго синхронного де- тектора 40, а второй вход первого RC-фильтра 35 подключен к выходу первого усилител  41 посто нного тока, выход RC -фильтра 35 соединен с вторым входом регулируемого усилител  7, выход которого подключен к второму входу первого балансного смесител  вход соединен с первым выводом первого кварцевого генератора 11 второй вывод которого соединен с вхо дом делител  16 частоты, второй выход которого подключен к входу D третьего -триггера 28, третий выход - к второму входу управл емого фазовращател  23, а первый выход под- ключен к второму входу п того син- хронно о детектора 15 и входам первого 31 и второго 32 Б -триггеров выход первого D -триггера 31 подключен к вторым входам второго Синхрон- ного детектора 40 и четвертого синхронного детектора 39, выход которого подключен к внешнему регистратору выход второго D -триггера 32 подключен к вторым входам первого син- хронного детектора 37 и третьего синхронного детектора 36, выход которого подключен к внешнему регистратору выход управл емого фазовращател  23 подключен к входу С третьего Б- триггера 28, первьгй вход которого соединен с входом С первого D -триггера 31, а второй выход - с входом С второго Б -триггера 32, вход второго RC -фильтра 22 соединен с выхо- дом второго усилител  27 посто нного тока,а выход - с первым входом управл емого фазовращател  23, первый вход усилител  27 подключен к. выходу первого синхронного детектора 37, а второй вход подключен к выходу второго источника 42 опорного напр жени , первый вьшод 18 измер емого двухполюсника соединен с вто- рым выходом выходного усилител  17 и первым выходом источника 26 смещени , втопой выход которого подключен к внешнему регистратору,вход первого широкополосного усилител  24 соединен с вторым выводом 18 измер - емого двухполюсника и первым вьшодом нагрузочного конденсатора 20, второй вывод которого подключен к об5664the first inputs of the first synchronous detector 37 and the second synchronous detector 40, the first input of the first DC amplifier 41 is connected to the output of the second synchronous detector 40, and the second input of the first RC filter 35 is connected to the output of the first DC amplifier 41, RC output filter 35 is connected to the second input of the adjustable amplifier 7, the output of which is connected to the second input of the first balanced mixer; the input is connected to the first output of the first crystal oscillator 11; the second output of which is connected to the input of a frequency divider 16, The second output of which is connected to the input D of the third trigger 28, the third output to the second input of the controlled phase rotator 23, and the first output is connected to the second input of the fifth synchronous detector 15 and the inputs of the first 31 and second 32B triggers the output of the first D-trigger 31 is connected to the second inputs of the second Synchronous detector 40 and the fourth synchronous detector 39, the output of which is connected to an external recorder; the output of the second D-Trigger 32 is connected to the second inputs of the first synchronous detector 37 and the third synchronous detector 36, out D which is connected to an external recorder, the output of the controlled phase shifter 23 is connected to input C of the third B-trigger 28, the first input of which is connected to the input C of the first D-trigger 31, and the second output - to the input C of the second B-trigger 32, the input of the second RC -filter 22 is connected to the output of the second DC amplifier 27, and the output is connected to the first input of the controlled phase shifter 23, the first input of the amplifier 27 is connected to the output of the first synchronous detector 37, and the second input is connected to the output of the second source 42 of the reference voltage wives, first vsod 18 of The dual bipolar circuit is connected to the second output of the output amplifier 17 and the first output of bias source 26, the output of which is connected to an external recorder, the input of the first wideband amplifier 24 is connected to the second output 18 of the measured bipolar and the first terminal of the load capacitor 20, the second output which is connected to ob5664

шей шине, вход второго баланс/юго смесител  2 соединен с выходом усилител  24, а выход подключен к входу второго селективного усилител  33, выход которого подключен к первым входам третьего синхронного детектора 36 и четвертого синхронного детектора 39, выход второго автопод страиваемого кварцевого генератора 5 подключен к первому входу четвертого балансного смесител  3 и первому входу п того смесител  6, выход которого соединен с входом третьего селективного усилител  10, выход которого подключен к первому входу п того синхронного детектора 15, выход которого соединен с входом нуль- органа 14, а выход последнего подключен к входу третьего RC -фильтра 9, выход которого подключен к входу кварцевого генератора 5, второй вход п того смесител  6 соединен с треть- им выходом первого кварцевого генератора 11.bus, the second balance / south mixer 2 input is connected to the output of amplifier 24, and the output is connected to the input of the second selective amplifier 33, the output of which is connected to the first inputs of the third synchronous detector 36 and the fourth synchronous detector 39, the output of the second automatic quartz oscillator 5 is connected to the first input of the fourth balanced mixer 3 and the first input of the fifth mixer 6, the output of which is connected to the input of the third selective amplifier 10, the output of which is connected to the first input of the fifth synchronous detector 15, the output of which is connected to the input of the null organ 14, and the output of the latter is connected to the input of the third RC filter 9, the output of which is connected to the input of the quartz oscillator 5, the second input of the fifth mixer 6 is connected to the third output of the first quartz oscillator 11 .

Устройство работает следующим обра 3 ом.The device operates as follows 3 ohm.

Высокочастотный сигнал с выхода кварцевого генератора 11 с частотой i, и,/21Г (например 5 МГц) поступает на второй вход смесител  6, на первый вход которого поступает напр жение с выхода второго автопод- страиваемого кварцевого генератора 5, частота которого может регулироватьс  в небольших пределах изменением напр жени  на регулирующем входе i 5 МГц (0-200 Гц) С второго выхода кварцевого генератора 11 сигнал с частотой W, поступает на вход 16 частоты, где происходит деление частоты Q, с коэффициентом 2 по первому выходу.The high-frequency signal from the output of the quartz oscillator 11 with a frequency i, and / 21Г (for example, 5 MHz) is fed to the second input of the mixer 6, the first input of which receives the voltage from the output of the second auto-amplified quartz oscillator 5, whose frequency can be adjusted in small limits by varying the voltage on the control input i 5 MHz (0-200 Hz) From the second output of the crystal oscillator 11, a signal with a frequency W is fed to frequency input 16, where frequency division Q occurs, with a factor of 2 on the first output.

(1-2)(1-2)

- по второму выходу и 2 по третьему выходу. Таким образом, имеем на первом выходе ii , /2V, на втором - 2bi f, , на третьем - 4 ui | . Если, например , выбрать г| 18, той 19 Гц 2й 38 Гц; 4 ui 76 Гц. Сигнал с первого выхода делител  16 поступает на второй вход синхронного детектора 15. Сигналы с частотами а, и Uj поступают на входы смесител  6, разностна  частота со, - со выдел етс  селективньп усилителем 10 и далее поступает на первый вход синхронного детектора 15, на второй вход которого поступает опорное напр жение - on the second exit and 2 on the third exit. Thus, we have ii, / 2V at the first output, 2bi f on the second, and 4 ui | . If, for example, choose g | 18, that 19 Hz 2y 38 Hz; 4 ui 76 Hz. The signal from the first output of the divider 16 is fed to the second input of the synchronous detector 15. The signals with frequencies a and Uj are fed to the inputs of the mixer 6, the difference frequency co, - is selected by the selective amplifier 10 and then fed to the first input of the synchronous detector 15, to the second the input of which receives the reference voltage

.с частотой ьсо , сигнал с выхода детектора 15 через нуль-орган 14 и RC-фильтр 9 поступает на регулирующий вход автоподстраиваемого кварцевого генератора 5,-замь ка  цепь отрицательной обратной св зи авто- подстраиваемой частоты генератора 5. Обратна  св зь работает таким образом , что разностна  частота на выходе смесител  6, поступающа  на первый вход синхронного детектора 15 через усилитель 10, поддерживаетс  равной опорной частоте, поступа- юще11 на второй вход детектора 15,, сигнал на выходе детектора 15 через нуль-орган и RC -фильтр поддерживаетс  равным нулю. Это означает, что разностна  частота равна опорной частоте uw и частота а генератора 5 поддерживаетс  равной ы О, - UCO с большой точностью.With a frequency ωo, the signal from the output of the detector 15 through the null organ 14 and the RC-filter 9 is fed to the regulating input of an auto-adjustable quartz oscillator 5, is a negative feedback loop of the auto-adjustable frequency of the oscillator 5. The feedback works in this way that the difference frequency at the output of the mixer 6, fed to the first input of the synchronous detector 15 through the amplifier 10, is maintained equal to the reference frequency fed to the second input of the detector 15, the signal at the output of the detector 15 through the null organ and the RC filter supporting are equal to zero. This means that the difference frequency is equal to the reference frequency uw and the frequency a of generator 5 is maintained equal to O - UCO with great accuracy.

Сигнал с частотой Ы) от кварцевого генератора 11 через регулируемый усилитель 7 поступает на второй вход балансного смесител  8, на первый вход которого поступает высокочастотный сигнал от перестраиваемого генератора 2, частота которого.может автоматически (или в ручном режиме) измен тьс  от и до 04 (например от 5 до 8 МГц)5 что обеспечиваетс  блоком 1 управлени .The signal with frequency b) from the crystal oscillator 11 through the adjustable amplifier 7 is fed to the second input of the balanced mixer 8, the first input of which receives a high-frequency signal from the tunable generator 2, the frequency of which can automatically (or in manual mode) change from and to 04 (e.g. from 5 to 8 MHz) 5 which is provided by control unit 1.

После смешивани  в балансном смесителе 8 и прохождени  через фильтр 12 на входе выходного усштител  17 по витс  сигнал, частота которого равна со и может автоматически измен тьс  от Q к CO,j-Q, до W g О,- СО,. Таким образом, на выходе усилител  17 в точке А по вл етс  напр жение |,-е. е ,After mixing in the balanced mixer 8 and passing through the filter 12 at the input of output output 17, a signal whose frequency is equal to с and can automatically change from Q to CO, j-Q to W g O - CO ,. Thus, at the output of the amplifier 17 at point A, a voltage |, -e appears. e,

4040

где Ufl - амплитуда переменного сигнала,, котора  может регулироватьс  изменением амплитуды сигнала частоты W, , поступающего на второй вход балансного смесител  8 через регулируемъш усилитель 7, а Ч и - фаза этого сигнала,where Ufl is the amplitude of the alternating signal, which can be controlled by changing the amplitude of the signal of frequency W, supplied to the second input of the balanced mixer 8 through the adjustable amplifier 7, and H and is the phase of this signal,

Напр жение высокочастотного сигнала с выхода перестраиваемого генератора 2 также поступает на второй 50 вход балансного смесител  3, на пер- вьш-вход которого поступает напр жение с частотой Й2 0), - UU с выхода генератора 5, После смешивани  в балансном смесителе 3 и прохождени  55 через фильтр 4 низких частот на вторых входах балансных смесителей 29 и 30 по вл етс  сигнал, частота которого равна U д и и может измен тьс  в следующих пределах:The voltage of the high-frequency signal from the output of the tunable generator 2 also goes to the second 50 input of the balanced mixer 3, to the first input of which voltage is supplied with the frequency H2 0), - UU from the generator output 5, After mixing in the balanced mixer 3 and passing 55, through the low-pass filter 4 at the second inputs of balanced mixers 29 and 30, a signal appears whose frequency is U d and can vary within the following limits:

(1)(one)

Оц-С0з г WJ-U,- UW йО) ,Ots-S0z g WJ-U, - UW (YO),

Og, О4 W, -i-ba) Ug « uu Og, O4 W, -i-ba) Ug "uu

w n(W4-bu1 со , Сигнал с выхода выходного усилител  17 поступает на эталонный конденсатор 21 с большой добротностью, при этом на измерительном конденсаторе 19 вьщел етс  напр жение, пропорциональное току, текущему через конденсатор 21, так что напр жение, присутствующее на входе широкополосного усилител  25,, в точке В равноwn (W4-bu1 co, The signal from the output of the output amplifier 17 is fed to the reference capacitor 21 with a high Q, while the measuring capacitor 19 is subjected to a voltage proportional to the current flowing through the capacitor 21, so that the voltage present at the input of the broadband amplifier 25 ,, at point B is equal to

и. и,. г И5Мand. and,. g I5M

g utgJo Ag utgJo A

(2)(2)

С усилител  25 усилет ный сигнал с частотой W (cOf,) поступает на первый вход третьего балансного смесител  30, на второй вход которого поступает напр жение с выхода фильтра 4 низких частот, смешиваетс  в балансном смесителе 30 и с его вы- -хода сигнал поступает на вход селективного усилител  34, где происходит выделение частотыWith amplifier 25, the amplified signal with frequency W (cOf,) is fed to the first input of the third balanced mixer 30, the second input of which receives the voltage from the output of the low-pass filter 4, is mixed in the balanced mixer 30, and from its output the signal goes to the input of the selective amplifier 34, where frequency selection occurs

(Q + UCO )-CJ &Q ,(Q + UCO) -CJ & Q,

Таким образом, на выходе селективного усилител  34 по вл етс  напр жение с частотой йо:) равноеThus, at the output of the selective amplifier 34, a voltage appears with a frequency yo :) equal to

Ч    H

А (сA (with

tucpico)tucpico)

(3)(3)

где и.where and.

СсSs

и еand e

-fft -fft

- соответ - м- corresponding to m

ственно амплитуда и фаза сигнала на входе широкополосного усилител  25, а множители А (со) и ьЗ (и) определ ют амплитудно-частотную и фазочастот- ную характеристики трактов усилени  и преобразовани  частоты. Это напр жение поступает на первые входы первого 37 и второго 40 синхронных детекторов .Actually, the amplitude and phase of the signal at the input of the wideband amplifier 25, and the factors A (co) and C (i) determine the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of the amplification and frequency conversion paths. This voltage is applied to the first inputs of the first 37 and 40 second synchronous detectors.

С второго выхода делител  16 частоты сигнал с частотой 2 йо) поступает на D -вход триггера 28, где синхронизует по фазе сигналы управлени  триггерами 31 и 32, С третьего выхо-, да делител  16 частоты сигнал с частотой 4 йы поступает на второй вход управл емого фазовращател  23, с выхода которого управл емый по фазе сигнал с частотой 4 йсо подаетс  на С-вход триггера 28. На выходах триггера 28 имеем противофазные сигналы с частотой 2 ЛЫ управлени  триггерамFrom the second output of the 16 frequency divider, the signal with a frequency of 2 yo) is fed to the D input of the trigger 28, where the control signals of the triggers 31 and 32 synchronize in phase, the third output and the frequency divider 16 of the frequency with the frequency 4 jy fed to the second control input phase shifter 23, from the output of which the phase-controlled signal with a frequency of 4 is fed to the C input of the trigger 28. At the outputs of the trigger 28, we have antiphase signals with a frequency of 2 ly of control of the triggers

31и 32. На входы D триггеров 31,31 and 32. At the inputs D of the flip-flops 31,

32подан сигнал синхронизации с частотой ли с первого выхода делител  16 частоты. На выходах триггеров 31, 32 имеем два меандра с частотой ДСО , фазовый сдвиг между которыми составл ет 90 и сохран етс  строго посто нным при работе цепи фазовой автоподстройки. Таким образом, на выходах триггеров 31 и 32 присутствуют два квадратурных сигнала с час- TOTO1I UCO , сигнал с выхода триггера 31 поступает на вторые входы синхронных детекторов 39 и 40, а сигнал с выхода триггера 32, сдвинутый на 90 , поступает на вторые входы синхронных детекторов 36 и32 a sync signal is applied at the frequency of the first output of the 16 frequency divider. At the outputs of the flip-flops 31, 32, we have two meanders with a DSO frequency, the phase shift between which is 90 and remains strictly constant when the phase-locked loop is operating. Thus, at the outputs of the flip-flops 31 and 32 there are two quadrature signals with TOTO1I UCO, the signal from the output of the flip-flop 31 goes to the second inputs of the synchronous detectors 39 and 40, and the signal from the output of the flip-flop 32, shifted by 90, goes to the second inputs of the synchronous detectors 36 and

37.37.

Синхронный детектор 40 настроен на реактивную компоненту сигнала, так что на его выходе по вл етс  посто нное напр жение,,пропорциональноеThe synchronous detector 40 is tuned to the reactive component of the signal, so that a constant voltage, proportional to

UдA(.5iл(ч At&q|(,W)). (4)UdA (.5il (h At & q | (, W)). (4)

Это напр жение поступает на усилитель 27 посто нного тока, где сравниваетс  с опорным напр жением, поступающим от источника 42 опорного напр жени . Величина опорного напр жени  источника 42 не превьпнаеТ +5 м и служит дл  компенсации напр жени  смещени  усилител  27. Сигнал рассогласовани  усиливаетс  в усилите- ле 27 и через RC -фильтр 22 поступает на управл ющий вход фазовращател  23, замыка  цепь обратной св зи фазовой автоподстройки.This voltage is applied to the DC amplifier 27, where it is compared with the reference voltage supplied from the reference voltage source 42. The magnitude of the reference voltage of the source 42 does not exceed +5 m and serves to compensate for the bias voltage of the amplifier 27. The error signal is amplified in the amplifier 27 and through the RC filter 22 is fed to the control input of the phase rotator 23, the feedback circuit of the phase-locked loop .

Обратна  св зь работает таким образом , что напр жение на выходе синхронного детектора 37 поддерживаетс  равным нулю, т.е. выполн етс  условиеThe feedback works in such a way that the voltage at the output of the synchronous detector 37 is maintained at zero, i.e. condition is met

5in(q fltiq)():zO иди qip|4uq(u)0 (5) 5in (q fltiq) (): zO go qip | 4uq (u) 0 (5)

так что набег фазы в усилительных трактах йЦ (GJ) при изменении частоты сигнала автоматически компенсируетс  изменением фазы управл емого фа- зовращател  на частоте 4 йсо и, соответственно , фазы опорных квадратурных сигналов с частотой йсо .so that the phase incursion in the amplification paths of the JC (GJ) with a change in the signal frequency is automatically compensated by a change in the phase of the controlled phase shifter at a frequency of 4 i and, respectively, the phase of the reference quadrature signals with a frequency i.

1257566812575668

Синхронный детектор 40 настроен на реактивную компоненту сигнала, так что на его выходе по вл етс  напр жение , пропорциональноеThe synchronous detector 40 is tuned to the reactive component of the signal, so that a voltage proportional to

Alcol p---co5((ul),Alcol p --- co5 ((ul),

сwith

которое сwhich with

учетом (5) равноconsidering (5) is equal to

11 . - eleven . -

UfSUfs

A(u))A (u))

измmeas

(6)(6)

Это посто нное напр жение поступает на первый вход усилител  41 посто н- - ного .тока, где сравниваетс  с опорным напр жением источника 38 опорного напр жени  и через RC -фильтр 35 поступает на второй регулирующий вход усилител , измен   в небольших пределах его усиление и, соответственно , величину сигнала с частотой W,, поступающего на второй вход балансного смесител  8 от генератора 11, и замыка  отрицательную обратную св зь автоподстройки амплитуды. Эта св зь работает таким образом, напр жение на выходе синхронного детектора 40 поддерживаетс  равным опорному от источника 38 опорного напр жени  с точностью лучшеThis constant voltage enters the first input of the amplifier 41 constant current, which is compared with the reference voltage of the source 38 of the reference voltage and through the RC filter 35 enters the second regulating input of the amplifier, changing in small limits its gain and , respectively, the magnitude of the signal with frequency W ,, supplied to the second input of the balanced mixer 8 from generator 11, and closure negative feedback of the auto-tuning of the amplitude. This connection works in this way, the voltage at the output of the synchronous detector 40 is maintained equal to the reference one from the source 38 of the reference voltage with an accuracy better than

0,1%. Uft A(uV7 copgt ,0.1%. Uft A (uV7 copgt,

или.or.

с,with,

учитыва  , что С ,, и изм - посто нные величины, имеем на выходе син- хронного детектора 40taking into account that С ,, and meas are constant values, we have at the output of the synchronous detector 40

J „-Atu) const. J „-Atu) const.

(7)(7)

Таким образом, нелинейность АЧХ усилительных и частотно-преобразовательных блоков, а также нестабильность амплитуды кварцевых генераторов и перестраиваемого генератора, а также неидеальность передаточной характеристики фильтров 4 и 12 низких частот автоматически компенсируетс  изменением амплитуды тест-сигнала в точке А вследствие изменени  напр жени  с частотой и, ,,поступа- ющего на второй вход балансного смесител  8 через регулируемый усилитель 7 от кварцевого генератора 11.Thus, the nonlinearity of the amplitude-frequency characteristic of the amplification and frequency conversion units, as well as the instability of the amplitude of the quartz oscillators and the tunable oscillator, as well as the imperfection of the transfer characteristic of the low-pass filters 4 and 12 are automatically compensated by a change in the amplitude of the test signal at point A due to voltage variation with frequency and , ,, arriving at the second input of the balanced mixer 8 through an adjustable amplifier 7 from a crystal oscillator 11.

Одновременно сигнал с выхода усилител  17 поступает на измер емый двухполюсник, при зтом на измерительном конденсаторе 19, емкость которого выбираетс  в зависимости от емкости С у измер емого двухполюсника иAt the same time, the signal from the output of the amplifier 17 is fed to the measured two-port network, with this on the measuring capacitor 19, whose capacitance is chosen depending on the capacitance C y of the two-terminal device being measured and

требуемой точности измерений, кает напр жение, пропорциональное току, текущему через измер емый двухполюсник , так что напр жение в точке С равноthe required accuracy of measurement, is the voltage proportional to the current flowing through the measured two-terminal, so that the voltage at point C is equal to

., I, ICO-t Ч А 1 ir., I, ICO-t CHA 1 ir

U, U«-e -е -----IC,U, U "-e -e ----- IC,

10ten

(8)(eight)

С выхода широкополосного усилител  24 усиленный сигнал частоты со„ о (jg поступает на первьш вход балансного смесител  29, на второй вход которого поступает напр жение с выхода фильтра 4 низкой частоты. Сигналы смешиваютс  в балансном смесителе 29 и с его выхода сигнал поступает на вкод селективного усилител  33, где происходит выделение частоты л со . Таким образом, на выходе усилител  33 по вл етс  сигнал с частотой йО , равныйFrom the output of the broadband amplifier 24, the amplified frequency signal is co (jg is fed to the first input of the balanced mixer 29, to the second input of which voltage is supplied from the output of the low-frequency filter 4. The signals are mixed in the balanced mixer 29 and from its output the signal goes to the selective code amplifier 33, where a frequency selection of ω s occurs. Thus, at the output of amplifier 33, a signal appears with a frequency yO equal to

U,.AM..(c,.lG,/).eU, .AM .. (c, .lG, /). E

о г. about

4С|(О)4C | (O)

(9)(9)

Это напр жение с выхода селективного усилител  33 поступает на первые входы синхронных детекторов 36 и 39, на вторые входы которых поступает опорное квадратурное напр жение с выходов триггеров 31 и 32.This voltage from the output of the selective amplifier 33 goes to the first inputs of the synchronous detectors 36 and 39, the second inputs of which receive the reference quadrature voltage from the outputs of the flip-flops 31 and 32.

Работа и настройка детекторов 36 и 39 полностью аналогична работе и настройке соответственно детекторов 37 и 40. Синхронный детектор 39 (аналогично детектору 40) настроен на реактивную компоненту сигнала, так как на его выходе имеет место посто нное напр жение, равноеThe operation and tuning of the detectors 36 and 39 are completely similar to the operation and tuning of the detectors 37 and 40, respectively. The synchronous detector 39 (similar to detector 40) is tuned to the reactive component of the signal, since its output has a constant voltage equal to

UA ftM c/co6(cfft + uCp(cj)VCiJcj5in(cffttuqi(cjl) .UA ftM c / co6 (cfft + uCp (cj) VCiJcj5in (cffttuqi (cjl).

(10)(ten)

Синхронный детектор 36 (аналогично детектору 37) настроен на активную компоненту сигнала, так что на его выходе имеет место посто нное напр жение, равнЬеThe synchronous detector 36 (similar to detector 37) is tuned to the active component of the signal, so that a constant voltage occurs at its output, equal to

Ufl-A( б1 ( &qi (о) + - cos (ц) д + ucf {((Ufl-A (b1 (& qi (o) + - cos (q) d + ucf {((

Так как каналы, содержащие усилитель 25, .смеситель 30, усилитель 34 и усилитель 24, смеситель 29, усилитель 33, выполнены идентичными, учитыва  выполнение условий (5) и (7) при 55 изменении частоты переменного тест- сигнала, 1-1меем на выходе синхронного детектора 36 согласно (11) сигнал.Since the channels containing the amplifier 25, the mixer 30, the amplifier 34 and the amplifier 24, the mixer 29, the amplifier 33, are identical, taking into account the fulfillment of conditions (5) and (7) when the frequency of the variable test signal is 55, 1-1 the output of the synchronous detector 36 according to (11) signal.

пропорциональный Q, /Q , а на выходе синхронного детектора 39 согласно (10) - сигнал, пропорциональный С,, .proportional to Q, / Q, and at the output of the synchronous detector 39 according to (10) is a signal proportional to C ,,.

С первого выхода в лходного усили- тел  17 сигнал поступает на зход преобразовател  13 частота-напр жение, где происходит логарифмическое преобразование частоты со,, - и,,, в напр жение , которое далее может подаватьс  на один из входов двухкоор- динатного самописца дл  записи завиFrom the first output into the input amplifier 17, the signal is fed to the output of the frequency-voltage converter 13, where a logarithmic frequency conversion from, -, and, to the voltage takes place, which can then be fed to one of the inputs of the two-coordinate recorder for records depend

симостей G / СОG / CO Sims

аbut

или Cv |йor cv | th

С выхода блока 1 управлени  на вход перестраиваемого высокочастот- ного генератора 2 поступает посто в- нре или пилообразное напр жение дл  электронной перестройки частоты генератора . В первом случае снимаютс From the output of the control unit 1 to the input of the tunable high-frequency generator 2, a constant or sawtooth voltage is applied for electronic frequency tuning of the generator. In the first case are removed

Q / со от ОQ / s from O

иand

от и зависиon and depend

мости при выбранной фиксированнойbridges with selected fixed

частоте в пределах (О , - со , во втором случае - G /Со от (J и С от СО зависимости при фиксированном пол ризующем напр жении.frequency within (О, - со, in the second case - G / С from (J and С from CO, dependencies with fixed polarizing voltage.

С выхода источника 26 смещени  на измер емый двухполюсник поступает посто нное пол ризующее напр жение, которое также может измен тьс  пилообразно дл  записи соответствующих зависимостей Q / W от и Cj( от О .Одновременно к выходу I) может подключатьс  внешний цифровой вольтметр дл  точного измерени  напр жени  .From the output of the bias source 26, a constant polarizing voltage is applied to the measured two-pole, which can also be changed by a ramp to record the corresponding Q / W dependencies on and Cj (from O. Simultaneously to output I) an external digital voltmeter can be connected for accurate measurement tension

4040

4545

5050

55 55

Claims (1)

Формула изобретен и.  Formula invented and. Устройство дл  измерени  комплексной проводимости, содержащее первый кварцевый генератор, блок управлени , выход которого соединен с входом пе- рестраиваемого высокочастотного генератора , выход первого балансного смесител  через первый фильтр низких частот соединен с входом выходного усилител , первьй выход которого подключен к внешнему регистратору частоты и соединен с входом преобразовател  частота-напр жение, второй выход выходного усилител  соединен через измерительный конденсатор с входом второго широкополосного усилител  и первым выводом эталонного конденсатора , второй вывод которого соединен с общей шиной, выход второго 1дирокополосного усилител  через последовательно соединенные третий балансный смеситель, первый селективный усилитель соединен с первьмиA device for measuring the complex conductivity, containing the first crystal oscillator, the control unit whose output is connected to the input of a tunable high-frequency generator, the output of the first balanced mixer through the first low-pass filter is connected to the input of the output amplifier, the first output of which is connected to an external frequency recorder and connected with the input of the frequency-voltage converter, the second output of the output amplifier is connected via a measuring capacitor to the input of the second broadband amplifier and the first output of the reference capacitor, the second output of which is connected to the common bus, the output of the second 1-band amplifier via a third balanced mixer connected in series, the first selective amplifier is connected to the first входами первого и второго синхронных детекторов, выход второго синхронного детектора соединен с первым входом первого усилител  посто нного тока, второй вход которого подключен к выходу первого источника опорного напр жени , вход первого RC-фильтра соединен с выходом первого усилител  посто нного тока, выход первого синхронного детектора соединен с первым входом второго усилител  посто нного тока, второй вход которого подключен к второму источнику опорного напр жени , выход второго усилител  посто нного тока через второй RC-фильтр соединен с входом управл емого фазовращател , вход первого широкополосного усилител  соединен с вторым выводом дл  подключени  измер емого двухполюсника и первым выводом нагрузочного конденсатора , второй вывод которого соединен с общей шиной, выход первого широкополосного усилител  через первый вход второго балансного смесите- 25 цевого генератора, первьш выход делили соединен с входом второго селек- тел  частоты соединен с вторым входом п того синхронного детектора и входами D первого и второго D-триг35the inputs of the first and second synchronous detectors, the output of the second synchronous detector is connected to the first input of the first DC amplifier, the second input of which is connected to the output of the first voltage source, the input of the first RC filter is connected to the output of the first DC amplifier, the output of the first synchronous the detector is connected to the first input of the second dc amplifier, the second input of which is connected to the second reference source, the output of the second dc amplifier through the second rc filter tp is connected to the input of the controlled phase shifter, the input of the first wideband amplifier is connected to the second output for connecting the measured two-pole and the first output of the load capacitor, the second output of which is connected to the common bus, the output of the first wideband amplifier through the first input of the second balanced 25 oscillator generator, the first output is shared with the input of the second frequency selector connected to the second input of the fifth synchronous detector and the inputs D of the first and second D-trigger 35 тивного усилител , выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого синхронных детекторов, выходы которых подключены к внешним, зо третьего D-триггера, третий выход - регистраторам, второй вход первого с вторым входом управл емого фазо- синхронного детектора соединен с входом третьего синхронного детектора, второй вход второго синхронного детектора соединен с вторым входом четвертого синхронного детектора, первый выход источника смещени  соединен с первым выводом дл  подключени  измер емого двухполюсника и выходом выходного усилител , второй выход Q источника смещени  подключен к внешнему регистратору, отличающ е- е с   тем, что, с пелью расширени  частотного диапазона и повьп ени a powerful amplifier whose output is connected to the first inputs of the third and fourth synchronous detectors, the outputs of which are connected to external, from the third D-flip-flop, the third output to the recorders, the second input of the first to the second input of the controlled phase-synchronous detector , the second input of the second synchronous detector is connected to the second input of the fourth synchronous detector, the first output of the bias source is connected to the first output to connect the measured two-pole and the output Amplifier output, the second output Q of the bias source is connected to an external recorder, which is different in that with an expansion of the frequency range and .точности измерений,в него дополнитеЛь- вторым входом четвертого балансного но введены первый, второй и третий смесител , выход первого RC-фильтра D-триггеры, делитель частоты. П тый соединен с в.торым входом регулир егеров , второй выход - с входом DAccuracy of measurements, in it is supplemented with the second input of the fourth balanced one, but the first, second and third mixers, the output of the first RC filter D-triggers, frequency divider are entered. The fifth is connected to the second input of the regulators, the second output is connected to the input D вращател , инвертированньш выход третьего D-триггера соединен с входом С первого D-триггера, а инвертированный выход третьего D-триггера - с входом С второго D-триггера, вькод первого D-триггера соединен с вторыми входами второго и четвертого синхронных детекторов, а вь/ход второго D-триггера- с вторыми входами первого итретьего синхронных детекторов , выход перестраиваемого высокочастотного генератора соединен с первым входом первого балансного смесител the rotator, the inverted output of the third D-flip-flop is connected to the input C of the first D-flip-flop, and the inverted output of the third D-flip-flop is connected to the input C of the second D-flip-flop, the code of the first D-flip-flop is connected to the second inputs of the second and fourth synchronous detectors, and / stroke of the second D-trigger with the second inputs of the first and third synchronous detectors, the output of a tunable high-frequency generator is connected to the first input of the first balanced mixer мого усилител , выхо фазовращател  соединmy amplifier, output coupler синхронный детектор, нуль-орган, третий ЯС-фильтр, четвертый балансный смеситель, второй фильтр низких третьего D-триггера.synchronous detector, null-organ, the third YAS-filter, the fourth balanced mixer, the second filter of the low third D-trigger. Составитель В.Стукан Редактор М.Келемеш Техред Л.Олейник Корректор Е.РошкоCompiled by V.Stukan Editor M.Kelemesh Tekhred L.Oleinik Proofreader E.Roshko Заказ 4914/44 Тираж 728ПодписноеOrder 4914/44 Circulation 728 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 .Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4 частот, п тый смеситель, третий селективный усилитель, регулируемьй усилитель, второй кварцевьпт автопод- с раиваемьп генератор, выход которо- го соединен с первыми входами п того смесител  и четвертого балансного смесител ,выход которого через второй фильтр низких частот соединен с вторыми входами второго и третьегоfrequency, fifth mixer, third selective amplifier, adjustable amplifier, second quartz auto-drive generator, the output of which is connected to the first inputs of the fifth mixer and the fourth balanced mixer, the output of which through the second low-pass filter is connected to the second inputs of the second and the third балансных смесителей, выход п того смесител  через третий селективный уси-питель соединен с первым входом п того синхронного детектора, выход которого через нуль-орган и третийbalanced mixers, the output of the fifth mixer through the third selective amplifier connected to the first input of the fifth synchronous detector, the output of which is through a null organ and the third RC-фильтр соединен с входом второго кварцевого автоподстраиваемого генератора , третий выход первого кварцевого генератора соединен с вторым входом п того смесител , первый выход - с входом регулируемого усилител , первьп выход которого соединен с вторым входом первого балансного смесите1  , вход делител  частоты соединен с вторьпч выходом первого квартретьего D-триггера, третий выхо с вторым входом управл емого фазоThe RC filter is connected to the input of a second self-regulating quartz oscillator, the third output of the first crystal oscillator is connected to the second input of the fifth mixer, the first output is connected to the input of an adjustable amplifier, the first output of which is connected to the second input of the first balanced mixer1, the frequency divider input is connected to the second output the first quarter of the D-flip-flop, the third output with the second input of the controlled phase геров, второй выход - с входом DGerov, the second exit - with the entrance D 5five зо третьего D-триггера, третий выход - с вторым входом управл емого фазо- Q from the third D-flip-flop, the third output - with the second input of the controlled phase Q вращател , инвертированньш выход третьего D-триггера соединен с входом С первого D-триггера, а инвертированный выход третьего D-триггера - с входом С второго D-триггера, вькод первого D-триггера соединен с вторыми входами второго и четвертого синхронных детекторов, а вь/ход второго D-триггера- с вторыми входами первого итретьего синхронных детекторов , выход перестраиваемого высокочастотного генератора соединен с первым входом первого балансного смесител the rotator, the inverted output of the third D-flip-flop is connected to the input C of the first D-flip-flop, and the inverted output of the third D-flip-flop is connected to the input C of the second D-flip-flop, the code of the first D-flip-flop is connected to the second inputs of the second and fourth synchronous detectors, and / stroke of the second D-trigger with the second inputs of the first and third synchronous detectors, the output of a tunable high-frequency generator is connected to the first input of the first balanced mixer мого усилител , выход упраньт емого фазовращател  соединен с входом Сmy amplifier, the output of the escaped phase shifter is connected to the input C третьего D-триггера.third D flip-flop.
SU853865763A 1985-01-11 1985-01-11 Device for measuring complex admittance SU1257566A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853865763A SU1257566A1 (en) 1985-01-11 1985-01-11 Device for measuring complex admittance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853865763A SU1257566A1 (en) 1985-01-11 1985-01-11 Device for measuring complex admittance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1257566A1 true SU1257566A1 (en) 1986-09-15

Family

ID=21166467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853865763A SU1257566A1 (en) 1985-01-11 1985-01-11 Device for measuring complex admittance

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1257566A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Приборы и системы уп)равлени , 1978, № 1, с. 18-33. Авторское свидетельство СССР № 1133563, кл. G 01 R 27/26,15.03.82 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4451782A (en) Spectrum analyzer
US4219770A (en) Insertion loss and phase shift measurement system and method
US2760155A (en) Phase and transmission measuring system
Orloff Intermodulation analysis of crystal mixer
SU1257566A1 (en) Device for measuring complex admittance
US4808918A (en) Watthour meter comprising a Hall sensor and a voltage-frequency converter for very low voltages
US3845385A (en) Circuit arrangement for converting a bridge unbalance into a frequency variation
US3060380A (en) Sideband detector circuit
US3757214A (en) Programmable multi mode phase sensitive voltmeter
US3295060A (en) Peak-to-peak a. c. signal measuring system using two complementary transistors having capacitor output means and a common input to derive proportional positive and negative peak voltages
US4035736A (en) FM discriminator having low noise characteristics
US3323043A (en) Capacitor testing device using a phase locked loop
SU1148000A2 (en) Phase meer
SU1638686A1 (en) Group time lag meter
SU1133563A2 (en) Device for measuring complex conductance
SU1661682A1 (en) Two-port amplitude-frequency and phase-frequency characteristics meter with frequency converter
SU1495722A2 (en) Device for measuring complex conductance
US4263558A (en) Phase-selective amplifier
SU1187104A1 (en) Panoramic meter of amplitude-to-phase modulation converting ratio
US3099798A (en) Stabilized phase-sensitive servo loop demodulators
SU1383283A1 (en) Device for measuring non-identity of phase delay time
SU1000931A1 (en) Device for measuring phase difference average value
RU1799474C (en) Spectrum analyzer
SU706795A1 (en) Device for measuring the mean rate of measuring frequency and linearity of modulation characteristics of frequency-modulated generators
USRE25396E (en) Voltage ratio meter for high-frequency calibration systems