SU779911A1

SU779911A1 - Device for measuring resistance and capacitance of two-pole networks at shunting of semiconductor element p-n- junction

Info

Publication number: SU779911A1
Application number: SU772525267A
Authority: SU
Inventors: Борис Яковлевич Лихтцинтер; Валерий Терентьевич Шпилевой; Виталий Константинович Задорожный
Original assignee: Винницкий Завод Радиотехнической Аппаратуры; Винницкий политехнический институт
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1980-11-15

Description

Изобретение относится к технике измерений параметров двухполюсника и может быть использовано для измерения параметров резисторов и конденсаторов . 5The invention relates to techniques for measuring the parameters of a two-terminal device and can be used to measure the parameters of resistors and capacitors. 5

Известно устройство fl] для измерения параметров комплексного сопротивления, содержащее источник переменного напряжения, усилитель постоянного тока, фазовращатель, фазо- 10 чувствительные детекторы с квадратурным каналом и измерительные приборы.A device fl] is known for measuring the parameters of complex resistance, comprising an AC voltage source, a DC amplifier, a phase shifter, phase-10 sensitive detectors with a quadrature channel, and measuring instruments.

Недостатком его является низкая точность измерения и сложность схемной реализации источника переменного напряжения в широком диапазоне частот .Its disadvantage is the low measurement accuracy and the complexity of the circuit implementation of an AC voltage source in a wide frequency range.

Известно также устройство f2] для измерения комплесных сопротивлений, содержащее источник напряжения гармо- 2Q нических колебаний, источник программно изменяющегося напряжения, суммирующий усилитель, операционный усилитель и блок фазочувствительных детекторов с отсчетными устройствами. 25A device f2] for measuring complex impedances is also known, which contains a voltage source of harmonic oscillations, a software-varying voltage source, a summing amplifier, an operational amplifier, and a block of phase-sensitive detectors with reading devices. 25

Недостатком его является значительная погрешность измерений (около 2%) из-за временной нестабильности амплитуды и частоты гармонических колебаний и из-за шунтирующего влияния р-п jq перехода полупроводникового элемента в составе двухполюсника.Its disadvantage is a significant measurement error (about 2%) due to temporary instability of the amplitude and frequency of harmonic oscillations and due to the shunting effect of the pn jq transition of a semiconductor element in a two-terminal device.

Целью изобретения является повышение точности измерений .The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления и емкости двухполюсников при шунтирующем действии р-п перехода полупроводниковых элементов, содержащее источник напряжения гармонических колебаний, источник программно изменяющегося напряжения, суммирующий усилитель, операционный усилитель, вход которого подключен к одному из входов устройства, а его выход - к входу блока фазочувствительных детекторов с отсчетными устройствами, введены блок программно изменяющейся полярности напряжения, блок программно управляемого делителя частоты, стабилизатор амплитуды импульсов и интегратор, выход которого подключен к первому входу суммирующего усилителя, а его вход через стабилизатор амплитуды импульсов соединен с выходом программно управляемого делителя частоты, вход, которого подключен к источнику напряжения гармонических колебаний, причем блок программно изменяющейся полярности напря-The goal is achieved by the fact that in a device for measuring the resistance and capacitance of two-terminal circuits under the shunt action of the pn junction of semiconductor elements, containing a voltage source of harmonic oscillations, a source of programmable voltage, a summing amplifier, an operational amplifier, the input of which is connected to one of the inputs of the device, and its output is to the input of the block of phase-sensitive detectors with reading devices, a block of programmable voltage polarity is introduced, a program-controlled block frequency divider Stabilizer pulse amplitude and integrator, the output of which is connected to the first input of the summing amplifier, and its entrance through the pulse amplitude stabilizer connected to the output software-controlled frequency divider input, which is connected to a voltage source of harmonic oscillations, wherein the program changing unit polarity ear-

з 779911 4 жения подключен между выходом источ- .· ника программно изменяющегося напряжения Й вторым входом суммирующего усилителя, выход которого подключен к второму входу устройства.z 779911 4 of the connection is connected between the output of the source. · a software-varying voltage Й the second input of the summing amplifier, the output of which is connected to the second input of the device.

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

Устройство' содержит источник напряжения гармонических колебаний 1, блок программного управления делителя частоты 2, стабилизатор амплитуды импульсов 3, резистор 4, конденсатор 5 в цепи отрицательной обратной связи интегратора б, источник программно изменяющегося, напряжения 7, блок программно изменяющейся полярности напряжения 8, первый и второй'входы 9 и 10, резисторы 11-13 суммирующего усилителя 14, измеряемый двухпо• люсник, состоящий из резистора 15, конденсатора 16 и p-η перехода (диода) 17, резистор 18 в цепи обратной связи операционного усилителя 19,блок' 20 фазочувствительных детекторов с отсчетными устройствами.The device 'comprises a harmonic oscillation voltage source 1, a frequency divider 2 program control unit, a pulse amplitude stabilizer 3, a resistor 4, a capacitor 5 in the integrator b negative feedback circuit, a source of programmable voltage 7, a programmable polarity of voltage 8, the first and second inputs 9 and 10, resistors 11-13 of the summing amplifier 14, a measured two-port • consisting of a resistor 15, a capacitor 16 and a p-η junction (diode) 17, a resistor 18 in the feedback loop of the operational amplifier Yelaya 19, block '20 phase-sensitive detectors with reading devices.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Источник 1 вырабатывает переменное напряжение фиксированной частоты, которое через делитель частоты 2, управляемый программным устройством (ПУ), поступает на стабилизатор 3. Применение управляемого делителя частоты 2 позволяет выбрать рабочую частоту ис' ходя из предполагаемой величины измеряемой емкости 16 и выполняется путём подачи соответствующего кода от (ПУ) для обеспечения работы операционного усилителя 19 на линейном участке характеристики.Source 1 generates an alternating voltage of a fixed frequency, which, through a frequency divider 2, controlled by a software device (PU), is supplied to the stabilizer 3. The use of a controlled frequency divider 2 allows you to select the operating frequency based on the estimated value of the measured capacitance 16 and is performed by supplying the appropriate code from (PU) to ensure the operation of the operational amplifier 19 in a linear section of the characteristic.

Напряжение на выходе суммирующего усилителя 14 образуется в результате Суммирования выходных напряжений, поданных соответственно на входы 9 и 10: интегратора, равного^ииу‘^ст £С₅-Т?4 щие измеряемым параметрам элементов ^Равны: ' и'си·?-· ..The output voltage of summing amplifier 14 is formed by the summation of the output voltages, filed respectively on the inputs 9 and 10: integrator, equal ^and u 'v ^ £ C ₅ -T 4 measured parameters conductive element ^{is equal to?'} I'si · - ·? ..

- Rig напряжение U_c/e независимым, отU cL< — и с<6 ст с ₅ - Rig voltage U _c / e independent, from U cL <- and s <6 st s ₅

При этом переменное получается частотно сюда требования к параметрам источника 1 могут быть невысокими, как по стабильности частоты, так и амплитуды. Напряжение и^₁₅эависит только от стабильности источника 7.In this case, the variable is obtained frequency here. The requirements for the parameters of the source 1 can be low, both in frequency stability and amplitude. The voltage u ^ ₁₅ depends only on the stability of the source 7.

Выделение напряжений, пропорциональных измеряемым параметрам и последующая их регистрация выполняется блоком 20, где напряжение и_с<6 выделяется путем детектирования с последующим сглаживанием, а и^^ыделяется с помощью, фильтра переменного напряжения .The selection of voltages proportional to the measured parameters and their subsequent registration is carried out by block 20, where the voltage u _{c <6} is extracted by detection, followed by smoothing, and ^^ is extracted using an ac voltage filter.

В связи с тем, что измерения величин параметров двухполюсника получаются частотнонезависимыми, применение программно управляемого делителя частоты 2 дает возможность измерять емкость конденсаторов в диапазоне 1000пкф-100 мкФ,Due to the fact that the measurement of the values of the parameters of the two-terminal are obtained non-volatile, the use of a software-controlled frequency divider 2 makes it possible to measure the capacitance of the capacitors in the range 1000pkf-100 μF,

Блок 8 позволяет исключить погрешность за счет шунтирования измеряемого двухполюсника p-η переходом 17, путем выбора запирающей полярности напряжения,Block 8 eliminates the error by shunting the measured two-terminal p-η junction 17, by selecting the locking polarity of the voltage,

Применение изобретения позволяет исключить влияние нестабильности частоты и амплитуды источника переменного напряжения и устраняет шунтирующее воздействие p-η перехода на двухполюсник.The use of the invention eliminates the influence of instability of the frequency and amplitude of the AC voltage source and eliminates the shunt effect of the p-η junction on the two-terminal network.

Устройство имеет погрешность измерений параметров двухполюсника <0,2%The device has a measurement error of two-terminal parameters <0.2%

Claims

1. Author's certificate of the USSR 329482, cl. G 01 R 27/02, 1975.

2. USSR Author's Certificate No. 451020, class, and 01 R 27/00, 1976.

Tt

OTU

t: t7g t „l

omffl omfJIf