SU234508A1

SU234508A1 - METHOD FOR MEASURING PARAMETERS OF NON-RESONANT PASSIVE THREELEMENT TWO-POLES

Info

Publication number: SU234508A1
Application number: SU1204361A
Authority: SU
Inventors: С. М. Казаков С. П. Новицкий К. М. Соболевский
Original assignee: Институт автоматики , электрометрии Сибирского отделени СССР

Description

Р1зобретение относитс к области измерений иараметров сложных электрических двухно посников н может быть использовано в иолупроводниковой технике, электрохимии и других област х.The invention relates to the field of measurements and parameters of complex electrical two-way systems and can be used in semiconductor technology, electrochemistry and other fields.

Известен способ измерени нарамстров нерезоиаисных пассивных трехэле.ментных двухнолюсииков с помощью моста переменного тока , схема илеча сравнени которого идентична схеме замещени исследуемого объекта, питающегос от генератора качающейс частоты, когда последовательной регулировкой элементов плеча сравнени добиваютс частотонезависнмого баланса и но значени м элементов плеча сравпепп отсчитывают значени элемситов исследуемого объекта.There is a known method for measuring naramstra of non-riso passive three-element dual-pole using an AC bridge, the comparison circuit is identical to the replacement circuit of the object under test, powered by a sweeping frequency generator, when by successive adjustment of the comparison arm elements they achieve a frequency of independent balance and the value of the offset elements of the patterns, which are given by the patterns. elemsitov object.

Пред.южепный способ отличаетс от известпого тел, что комплексное сопротивление (комплексную проводимость) исследуемого двухнолюсника преобразуют в активную величину Л вндаThe previous method differs from limestone bodies, that the complex resistance (complex conductivity) of the studied two-terminal is transformed into the active value of L dd

Л L

Р,+R, +

22

искомым пара Метрам исследуемого двухполюсн 1ка , измен ют частоту напр жени пптанп измерительной цепи до наступлени квазиравновесп , характерпзуемого максимальным значенпем реактивной составл ющей величины А, компенсиру часть активной составл ющей этой величины, привод т изл1ерительную цепь во второе квазправновесие, характеризуемое равенством упом нутой реактивной и неекомненсированной активной составл ющих величины А, после чего искомый параметр , функционально св занный с величиной PI, отсчитывают по значению компенсирующего сигиала, искомый параметр, функционально св занный с величиной Р-2, отсчитывают по значению одной из составл ющих или модул the desired pair of Meters of the bipolar 1k under study, change the frequency of the pptanp voltage of the measuring circuit before the onset of quasi equilibrium, the characteristic value of the maximum value of the reactive component of the value A, compensate a part of the active component of this value, lead the measuring chain to the second quasi-equilibrium, characterized by an adherence of this value, in the second quasi-equilibrium, characterized by an adherent of this size the noncompensated active components of A, after which the desired parameter, functionally related to the PI value, is counted by the value of the compensator the desired sigial, the desired parameter, functionally related to the P-2 value, is counted by the value of one of the components or module

иескомпенсированной части величппы А, а искомый параметр, функционально св занный с велич1шой РЗ, отсчитывают по значению одной из составл ющих плп модул сигнала, получаемого путем умножени или делени на частоту уиом нутой нескомиенсированной частиthe uncompensated part of the magnitude A, and the desired parameter, functionally related to the magnitude of the rare earth metal, is measured by the value of one of the components of the signal modulus of the signal obtained by multiplying or dividing by the frequency of the viral uncompensated part

величины Л. альнои схемы устройства дл измерени параметров резистивно-емкостного двухполюсника К выходу источиика напр жени 1 измен ющейс частоты подключены преобразователь 2 комплексного сопротивлени (комплексной проводимости) исследуемого двухполюсника в активный сигнал /1 вида п формирователь 3 компенсирующего сигнала АК . С выхода вычитающего устройства 4 сигнал , пропорциональный величине подаетс на входы указател 5 максимума реактивной составл 1он 1,ей, устройства умножени Иочи деленн на частоту 6 и указател 7 равенства активной и реактивной составл ющих сигнала А,„. Указатель 5 формирует уп равл ющее воздействие, посредством которого измен етс частота со источника напр жени / до тех нор, пока реактивна составл юща сигнала А,„ не буде равна ,«(-4)- f Р.-уЯз(со)тах. Указатель 7 формирует управл ющее воздействие , посредством которого величина комиенсируюо1его сигпала /4 л-измен етс таким образом, чтобы выиолн лось равеиство ,(.4л)./,„(Лл). При этом PI JL Т. е. показаин отсчетного прибора 8 пр мо или обратно иропорпиопальны искомому параметру , св занному с величиной i. После ириведеип измерительио непи в оба указаиных квазиравновеск сшиал Ав будет равен Х(1±/).../((1:г/) Из иоследиего выражени видно, что нскоЛ1ЫЙ иараметр, функционально св занный с PZ, можно отсчитывать по значению одиой из составл ющих НЛП модул сигнала АВ , что осуп .ествл етс отсчетным прнбором 9. Дл независимого отсчета искомого параметра, функцпопальпо св заииого с Рз(д}, необходимо сиги ал Л в преобразовать таким образом, чтобы Р;; не зависело от частоты. Искомый , св занный с РЗ, отсчичываетс с иомощью прибора 10 по значению сигнала на выходе детектора //, который может быть либо амплитудиым,либо фазочувствнтельным . Искомые параметры, св заппые с велнчнпами PS п Р-,-,, могут быть отсчитаны но значеип м реактивных составл ющих сигнаА лов АВ к сразу же после приведени непи в первое квазиравновесие. В качестве примера рассмотрил работу измерител параметров резистивно-емкостного двухполюсника. К выходу источника напр жени / рабочей частоты (О иодключен трансфорлгатор напр жени 12, с помощью которого комплексна проводимость исследуемого двухиолюсника и образцова ироводимость преобразуютс соответственно в сигналы Л / АК - IK - - ЕС где.) - э. д. с. источника /; / - ток, протекающий в ветви с исследуемым двухполюсником; IK - ток, протекающий в ветви с образцовой ироводимостью; По, «1, «2 - количество витков обмоток 13, 14 и 15 трансформатора напр жени 12; gi - образцова проводимость; gi«, g2K, Сз« - иарамстры исследуемого двухполюсника. Сигналы / и /к суммируютс с иомощью операпиоииого усилител 16, в цени обратной св зи которого включеи резистор 17 с сопротивлением Маир жение на выходе усилител 16 равно ,. ij,, Дл приведени измерительной непи в квазиравиовесие , характеризуемое максимумом рсактивиой составл ющей тока /, а значит и иаир жени L, использована модул днонна экстремальна система уравновешивани 18, иодключеина к выходу нулевого фазочувстБительного детектора 19 и модулирующа частоту источипка / по одному из законов трехточечной 1одул цин (например, о - ojo, со, ;i) + 0)0, со, ...). Указатель равенства активной и реактивной составл ющ 1х напр жени 6, выполнен в виде 1 вадратурного фазочувствительного детектора 20 и вычитающего устройства 21, на вход которого нодаютс сигналы с детекторов 19 и 20. Чтобы модул ни частоты не мешала приведению цени во второе квазираиновесие и не вносила погрен1ностп в отсчет искомых параметров , вычитающее устройство 21 и отсчетиые приборы 9 и 10 включаютс только на тот промежуток времени, когда на вход трансформатора подастс э. д. с. с частотой ш. После приведени измерительиой цепи первое квазнравиовесие , характеризуемое /(f/,) max, напр жение на входе отсчетного прибора 9 равно fr2u Г.ГЬ //ZQ где Лк) -- коэффициент передачи детектора 19. Из приведенного выражени видио, что ga., можно отсчитать непосредственно по напр жению L/V,, а дл независимого отсчета параметра Сз;, напр жение 6 необходимо поделить на частоту, что и обеспечиваетс интегрируЕОЩИЛ1 усилителем 22, включающим резистор 23 с сопротивлеиием и конденсатор 24 с емкостью Со, иаир жение на выходе которого после обоих уравновешиваний будет равно -f7i(l+.0. П --F . -А-п . iOo Таким образом, искомый параметр Cju можно отсчитывать либо по одной из составл ющих наир жен1 Uzz (детектор 11 ири этом фазочувствительный), либо по модулю этого напр жени (детектор 11 - амплитудный). Параметр gui может быть получен из уравнени второго квазиравиовеси После приведени цепи в оба квазиравновеси иараметр g,, можно отсчитать ио модулю наир жепи U /, if/ I - F - / -M- 1/ - r, I/ 2 . Пд2 В расс: отренном варианте устройства отсутствует сиеииальный иреобразователь комилексных сопротивлений или ироводимостей в сигнал вида А, однако дл измерени пара .метров двухполюсников с другими схемами замещени такие иреобразователп могут ионадобитьс . Преобразователи дл всех возмож:ных типов нерезонансных трехэлементных двухполюсннков могут быть выполнены на операционных усилител х. Предмет изобретени Способ измерени параметров нерезонасных пассивных трехэлементных двухполюсников с помощью измерительной цепи, иитаемой от источника наир жени измен ющейс частоты, отличающийс тем, что, с целью упрощени и обеспечени возможности автоматизации процесса измерени , комилексное сопротивление (комилексную проводимость) исследуемого двухполюсника преобразуют в активную величииу Л вида тттг Р-2 /ЯЛ-) J гдеЛ - коэффициент преобразовани ; PiuPz - частотонезависимые, а РЗ - частотозависимое сопротивлени (проводимости ), пр дю или обратно пропорциональные искомым иараметрам исследуемого двухполюсиика , измен ют частоту напр жени питани измерителыюй цепи до наступлени квазиравновесн , характеризуемого максимальным значением реактивной составл ющей величины Л, компеисиру часть активной составл ющей этой величины, прпвод т измерительную цепь во второе квазиравновесие, характеризуемое равенством упом нутой реактивной и нескомпенсированной активной составл ющих величииы Л, иосле чего искомый параметр , функционально св занный с величнной PI, отсчитывают ио значению компенсирующего сигнала, искомый иараметр, функционально св занный с величиной Р-т, отсчитывают по значению одной из составл ющих или модул иескомиенсированной части величины Л, а искомый иараметр, функционально св занный с величююй Р;5, отсчитывают по значению ОДНО из составл ющих или модул сигнала, получаемого путем умножени или делени на частоту упом нутой нескомпенсированной части величины А.The magnitude of the L. diagonal circuit of the device for measuring the parameters of the resistive-capacitive two-pole device To the output of the source of voltage 1 of varying frequency, a complex-impedance converter 2 (complex conductivity) of the investigated two-terminal is connected to an active signal / 1 of type shaper 3 of the compensating signal AK. From the output of the subtracting device 4, a signal proportional to the value is applied to the inputs of the pointer 5, the maximum of the reactive component is 1 1, it, the Yochi multiplier is divided by frequency 6 and the equal indicator 7 of the active and reactive components of the signal A, ". The pointer 5 forms an control action by means of which the frequency is changed from the voltage source / to the norm, until the reactive component of the signal A, “is not equal,” (–4) - f. The pointer 7 forms the control action by means of which the value of the sigpal / 4 l-change sigpal is changed in such a way as to ensure equality, (. 4l) ./, "(Ll). In this case, PI JL, i.e., the indicator of the reading instrument 8 directly or back is iroporpyopal to the desired parameter associated with the value of i. After irivedeip, the measuring instrument in both of the quasi-equilibrium biaxial Aw will be equal to X (1 ± /) ... / ((1: g /). From the last expression it can be seen that the nsignal and parameter, which is functionally related to PZ, can be measured by the value of The components of the NLP module of the signal AB, which is approached by the reference device 9. For an independent reference of the desired parameter, the function popopoil associated with P3 (d}, you need to sig al L to convert so that P ;; does not depend on frequency. associated with the RZ is counted off with the aid of the device 10 according to the value of the signal and at the output of the detector //, which can be either amplitude or phase-sensitive. The parameters sought, connected with the values of PS n P -, -, can be counted but values of the reactive components of the signals AB to immediately after casting The first quasi-equilibrium. As an example, I considered the operation of a resistive-capacitive two-pole parameter meter. To the output of a voltage source / operating frequency (A voltage transformer 12 was connected, through which the complex conductivity of the studied two-pole and sample Conductivity is converted, respectively, into L / AC signals - IK - - EC where.) - e. d. source /; / - current flowing in the branch with the studied two-port; IK is the current flowing in the branch with exemplary conductivity; P0, 1, 2 is the number of turns of the windings 13, 14, and 15 of the voltage transformer 12; gi is the sample conductivity; gi ", g2K, Cz" are the iaramsstra of the studied two-terminal network. The signals / and / to are summed with the power of the operative amplifier 16, the feedback of which includes a resistor 17 with resistance. The output output of the amplifier 16 is equal to,. ij ,, To bring the measurement nepi into a quasi-equilibrium characterized by the maximum of the reactivity component of the current /, and therefore also the supply of L, the module of the bottom extremal equilibrium system 18, and the key to the output of the zero phase-sensitive detector 19 and the modulating frequency of the source and the source source, is used. 1 modulo q (for example, o - ojo, co,; i) + 0) 0, co, ...). The indicator of the equality of the active and reactive components of 1x voltage 6 is made in the form of 1 vadratnogo phase-sensitive detector 20 and subtractive device 21, at the input of which signals from detectors 19 and 20 are input. So that the module does not interfere with bringing the price into the second quasi-zero and does not the subroutine in the count of the desired parameters, the subtractive device 21 and the counting devices 9 and 10 are included only for the time when the input to the transformer is supplied. d. with frequency w. After bringing the measuring circuit, the first quasi-equilibrium characterized by / (f /,) max, the voltage at the input of the reading device 9 is equal to fr2u G.ГЬ // ZQ where Лк) is the transfer coefficient of the detector 19. From the above expression, you can see that ga., can be counted directly on the voltage L / V ,, and for an independent reading of the parameter Cz ;, the voltage 6 must be divided by the frequency, which is provided by integrating the amplifier with amplifier 22, including a resistor 23 with resistance and a capacitor 24 with a capacitance Co, and output output which is balanced after both This will be equal to -f7i (l + .0. P - F. -A-n. iOo. Thus, the desired parameter Cju can be counted either by one of the components of the uzz 1 Uzz detector (detector 11 is phase-sensitive) or modulo this voltages (detector 11 is amplitude). The gui parameter can be obtained from the equation of the second quasi-equilibrium. After bringing the circuit into both quasi-equilibrium and the parameter g ,, you can count it by using the U /, - / - M module r, I / 2. PD2 In the Russ: version of the device, there is no siiyal transformer of comilex resistances and conductances into the signal of type A, however, such measurements and ions may be needed to measure pairs of meters of bipolar with other replacement schemes. Converters for all possible types of non-resonant three-element bipolar circuits can be made on operational amplifiers. The subject of the invention is a method for measuring parameters of non-resonant passive three-element two-terminal devices using a measuring circuit and a variable frequency from the source of reception, characterized in that, in order to simplify and enable the automation of the measurement process, the comilex resistance (comilex conductivity) of the two-pole is transformed into active magnitude L type tttg P-2 / LL-) J where L is the conversion factor; PiuPz - frequency independent, and RE - frequency-dependent resistance (conductivity), direct or inversely proportional to the desired two-pole parameters and parameters, change the frequency of the supply voltage of the measuring circuit before the onset of quasi-equilibrium, characterized by the maximum value of the reactive component of the component L, and the component part of the component the measurement circuit, the second quasi-equilibrium characterized by the equality of the mentioned reactive and uncompensated active components in The value L, and then the desired parameter, functionally associated with the PI value, is counted with the value of the compensating signal, the desired irameter, functionally associated with the value of Pt, is counted by the value of one of the components or modulus of the varied value of the value L, and the desired parameter , functionally related to the value of P; 5, is counted by the value of ONE of the components or module of the signal obtained by multiplying or dividing by the frequency of the said uncompensated part of the value A.

II

{ЦЦ----LT t{CC ---- LT t