SU708267A1 - Устройство дл измерени параметров варикапа - Google Patents

Description

Изобретение касаетс  измерительной техники и может быть использовано дл  измерени  параметров р-п-переходов , в частности варикапов, емкости р-п-переходов и его активных сопротивлений. Известно устройство дл  измерени  параметров варикапа, использующее метод резистивно-емкостного дел тел , которое содержит генератор на пр жени  высокой частоты, источник напр жени  смещени , высокочастотный усилитель, подключенный к токосъемнсму резистору делител , и вольтметр 1. Однако это устройство обеспечивает измерение только одного параметра варикапа - емкости р-п-перехо да. Известно также устройство дл  измерени  параметров варикапа, кото рое содержит генератор напр жени  высокой частоты и источник напр жени  смацени , которые подключаютс  через разделительный конденсатор к колебательному контуру. Испытуемый варикап включаетс  в контур параллельно калибровочному конденсатору переменной емкости, по шкале которо го производитс  отсчет емкости вари капа при настройке контура в резонанс . Данное устройство позвол ет измерить не только величину емкости варикапа при заданном напр жении смещени , но и оценить его.добротность 2 . Однако это устройство обладает невысокой точностью, низкой производительностью и не применимо дл  автоматизации контрол  полупроводниковых приборов. Наиболее близким по технической сущности к предложенному  вл етс  устройство, которое содержит клеммы дл  подключени  исследуемого прибора , соединенные с инвертирующим входом и с выходом операционного усилител , вход которого через резистор соединен с выходом источника напр жени  смещени , а выход через фильтр верхних частот - с входом первого амплитудного детектора, переключатель и второй амплитудный детектор. Благодар  наличию в устройстве усилител -ограничител , интегратора и опорного конденсатора, через который заичыкаето  цепь положительной обратной св зи, в устройстве возникают колебани , частота которых пропорциональна емкости исследуемого прибора . Эта частота регистрируетс  в цифровой форме с помощью формировател  опорного интервала времени, схемы совпадени  и счетчика 3.

Однако это устройство не обеспечивает измерение таких важных параметров варикапа, как активные параллельное и последовательное сопротивлени  его эквивалентной схемы.

1 ,.-,

Цель изобретени  - расширение.

функциональных возможностей устройства дл  измерени  параметров варикапа .

Это достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  параметров варикапа дополнительно введены генератор пр моугольных импульсов, опорный резистор , два вычитающих усилител , инвертор, делитель напр жени , пороговое устройство, преобразователь напр жени , в интервал времени и преобразователь отношени  интервалов времени в код. Выход фильтра верхних частот соединен с одним из входов первого вычитающего усилител , второй вход которого соединен с выходом переключател , аналоговые входы которого соединены с выходом первого амплитудного детектора, один непосредственно , другой - через инвертор а управл ющий вход - с выходом генератора пр моугольных импульсов и через опорный резистор с инвертирующим входом операционного усилител . Выход первого вычитанощего усилител  соединён с входом второго амплитудного детектора и с одним из входов порогового устройства, другой вход которого через делитель напр жени  соединен с выходом второго амплитудного детектора, с входом преобразовател  напр жени  в интервал времени и с одним из входов второго вычитающего усилител , другой вход которого .соединен с выходом перво.го амплитудного детектора. Входы преобразовател  отношени  интервалов времени в код соединены с выходами порогового устройства и преобразовател  напр жени  в интервал времени. Это устройство позвол ет измер ть не только емкость , но также последовательное и параллельное сопротивлени  эквивалентной схемы варикапа при фиксированном напр жении смещени . Благодар  тому, что значение емкости варикапа регистрируетс  в цифровс и коде, а значени  сопротивлений преобразуютс  в соответствующие напр жени  посто нного тока, которые также могут быть измерены цифровьми вольтметрами ,- обеспечиваетс  высока  производительность измерений и возможность автоматизации контрол  полупроводниковых при.боров .

На фиг. 1 изображена структурна  схема предложенного устройства дл  измерени  параметров варикапа; на

фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.

Устройство содержит клеммы дл  подключени  исследуемого прибора 1, соединенные с инвертирующим входом и с выходом операционного усилители 2. Исследуемый варикап, эквивалентна  схема которого может быть представлена последовательной цепью, состо щей из резистора, сопротивление которого равно сопротивлению rg потерь варикапа, и цепочки, составленной из параллельно соединенных конденсатора С со значением емкости, равным полной емкости р-п-перехода, и резистора R со значением сопротивлни , равным обратному сопротивлению р-п-перехода, включаетс , таким образом , в цепь параллельной отрицателной обратной св зи операционного усилител  2. Инвертирующий вход операционного усилител  2 через резистор R соединён с выходсм источника 3 напр жени  смещени , а через опорный резистр RO - с выходом генератора 4 пр моугольных импульсов. От источник 3 напр жени  смещени  задаетс  рабоча  точка исследуемого р-п-перехода по посто нному току. Выход операционного усилител  2 через фильтр 5 верхних частот соединен с входом амплитудного детектора бис одним из входов первого вычитающего усилител  7, второй вход которого соединен с выходом переключател  8. Аналоговые входы переключател  8 соединены с выходом амплитудного детектора б, причем один непосредственно, а другой - через инвертор 9.. Управл ющий вход переключател  8 соединен с выходом генератора 4 пр моугольных импульсов Сигнал с вьЬсода вычитающего усилител  7 поступает :на вход второго амплитудного детектора 10, выход которого соединен с входами порогового устройства 11 через делитель напр жени  12, с входом преобразовател  13 напр жени  в интервал времени и с одним из входов второго вычитающего усилител  14, другой вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 6. Второй вход порогового устройства 11 соединен с выходом первого вычитающего усилител  7, а выход - с первым входом преобразовател  15 отношени  интервалов времени в код, второй вход которого подключен к выходу преобразовател  13 напр жени  в интервал времени. Выходами устройства  вл ютс  клеммы, подключенные к выходам второго амплитуд .ного детектора 10, второго вычитающего усилител  14 и преобразовател  15 отношени  интервалов времени в код.

Устройство работает следующим образом .

С генератора 4 пр моугольных им-пульсов на вход операционного усилител  2 через опорный резистор RO поступают пр моугольные импульсы в виде меандра (фиг. 2а). В результате действи  отрицательной обратной св зи , котора  определ етс  параметрами эквивалентной схемы С, R и Гд варикапа , на выходе операционного усили гел  2 формируютс  импульсы сложной формы (фиг. 26) , завис щей от указанных параметров варикапа. Фильтр верхних частот 5 исключает прохождение посто нной составл ющей выходного сигнала операционного усилител  2, равной напр жению смещени  на варикапе , на вход первого амплитудного детектора 6 (фиг. 2в) . Напр жение, выделенное амплитудным детекторе б, пропорционально сумме сопротивлений (Гд+R) эквивалентной схемы варикапа (фиг.. 2г) . Это напр жение U(r,.) после изменени  пол рности инвертором 9 с помощью переключател  8 преобразуетс  в меандр (фиг. 2д) под действием напр жени  с генератора 4 пр моугольных импульсов, которое подаетс  на управл кхдий вход переключател  8. В результате операции вычитани  на выходе вычитающего усилител  7 образуютс  импульсы с крутым передним фронтом и экспоненциально спадаквдим задним фронтом (фиг. 2е). Амплитуда этих импульсов, пропорциональна  сопротивлению R эквивалентной схемы варикапа,- после детектировани  амплитудным детектором 10 преобразуетс  в напр жение посто нного тока U(R) (фиг. 2ж) , которое подаетс  на выходную клемму и может быть измерено вольтметром, в частности цифровьм. Посто нна  времени спада импульсов на выходе вычитающего усилител  7 равна произведению RC. Из напр жени  U(R), прошедшего через делитель напр жени  12 (фиг. 2и) , и импульсов с выхода вычитающего усилител  7 пороговое устройство 11 формирует пр моугольные импульсы, длительность которых tr RC (фиг. 2к) , а из напр жени  U(R) преобразователь 13 напр жени  в интервал времени формирует импульсы длительностью, про-, порциональной R. Из двух указанных интервалов времени в преобразователе 15 отношени  интервалов вралени в код образуетс  цифровой код, соответствующий значению емкости С, который поступает на выход щую клемму. Из напр жений посто нного тока,и() и U(R), которые получаютс  на выходах амплитудных детекторов б и 10 соответственно , с помощью вычитающего усилител  14 получаетс  напр жение U(r), пропорциональное г (фиг. 2з), которое подаетс  на выходную клемму и также измер етс  цифровым вольтметт ром.

Таким образом, - все параметры эквивалентной схемы варикапа измер ютс  с помощью предложенного устройства в цифровой форме, что обеспечивает высокую производительность измерений и возможность автоматизации контрол .

Claims (3)

1. Измеритель емкостей полевых

5 транзисторов Л2-34, Вопросы радиоэлектроники , сери  6, Радиоизмерительнан техника , 1972, вып. 2, с. 135.

.

2. ТРОНОВ В.Л., Федотов Я.А. Испы0 тание и исследование полупроводниковых Приборов. М., Высша  школа , 1975, с. 125-126.

3. Авторское свидетельство СССР 512440, кл. G 01 R 31/26, 1976

5 ( прототип).

I.f i