SU932424A1

SU932424A1 - Impedance meter

Info

Publication number: SU932424A1
Application number: SU802887396A
Authority: SU
Inventors: Валерий Викторович Волохин
Priority date: 1980-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1982-05-30

Description

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИМПЕДАНСА(5) IMPEDANCE METER

II

Изобретение относитс к электр радиоизмерительной технике и может быть использовано дл измерени импедансов , индуктивностей и емкостей в широком диапазоне частот вплоть до сотен мегагерц без выпаивани их из функциональной платы.The invention relates to an electrical measuring technique and can be used to measure impedances, inductances and capacitances in a wide frequency range, up to hundreds of megahertz, without having them evaporated from a functional card.

Известен импедансметр, который содержит опорный генератор, соединенный через первичную обмотку измерительного трансформатора с у змерительной клеммой, к которой подключен измер емый импеданс, второй полюс импеданса подключен к экрану (общей точке) и к началу вторичной обмотки измерительного трансформатора , конец которой соединен через усилитель с вольтметром, второй вход компаратора соединен с выходом ис-. точника опорного напр жени , выход соединен с управл ющим входом генератора , а первый вход соединен через второй- усилитель с концом первичнойThe impedance meter is known, which contains a reference generator connected through the primary winding of a measuring transformer with a measuring terminal to which the measured impedance is connected, the second impedance pole is connected to the screen (common point) and to the beginning of the secondary winding of the measuring transformer, the end of which is connected through an amplifier voltmeter, the second input of the comparator is connected to the output of is-. reference voltage, the output is connected to the control input of the generator, and the first input is connected through the second to the end of the primary

обмотки измерительного трансформатора l. «winding measuring transformer l. "

Существенным недостатком известного импедансметра вл етс больша погрешность (до 100% и более) при измерении импедансов на функциональной плате без выпаивани , что объ сн етс шунтирующим воздействием паразитных двухполюсников, например С, L, на измер емый импеданс. Кроме то10 го, при измерении импеданса в широком диапазоне частот (до сотен мегагерц ) возникают большие частотные . погрешности (до 501) как отдельных блоков, так и всего измерител A significant disadvantage of the known impedance meter is a large error (up to 100% or more) when measuring impedances on a functional board without unsoldering, which is explained by the shunting effect of parasitic two-terminal devices, for example C, L, on the measured impedance. In addition, when measuring impedance in a wide frequency range (up to hundreds of megahertz), large frequency ones appear. errors (up to 501) of both individual blocks and the total meter

15 в целом.15 overall.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс стробоскопический измеритель модул и аргумента комплексного сопротивле20 ни , содержащий задающий генератор, двухканальный стробоскопический преобразователь , источник опорного напр жени , два-усилител , индикатор,The closest in technical essence to the present invention is a stroboscopic meter of a module and an impedance argument20 containing a master oscillator, a two-channel stroboscopic converter, a source of reference voltage, a two-amplifier, an indicator,

вычислительный блок, блок управлени , внешние клеммы дл подключени измер емого сопротивлени , причем сигнальный вход стробоскопического преобразовател подключен к-внешней клемме, вычислительный блок соединен с.индикатором, два управл емых резистора , конденсатор, дзе индуктивности , цифровой омметр, аттенюатор, фазочувствительный вольтметр, два дифференциальных компаратора-, вой низкочастотиь Й фазометр, причем выход задающего генератора подключен через первый управл емый резистор к входу опорного канала стробоскопи даского преобразовател , а через кок денсатор и второй управл емый резистор к гзнешней клемме, выход сигнального канала стробоскопического преобразовател соединен с одним из входов первого дифференциального компаратора , фазочувствительного вольтметра и цифроаого |- изкочас7отного фазометра, выход опорного канала стробоскопического преобразовател соединен с другим входом фазочувствительного вольтметра и цифрового низкочастотного фазометра, а через . аттенюатор подключен к.одному из входов второго дифференциального компаратора , второй вход которого соединен с выходом фазочувствите ьного вольтметра, а его выход подключен через первый усилитель посто нного тока к управл ющему входу второго управл емого резистора. Кроме того, один вход цифрового омметра подключе через первую индуктивность к одному из выводов второго управл емого резистора , второй вход цифрового омметра подключен через вторую индуктивность к другому выводу .второго управл емого резистора, а кодовые выходы цифрового омметра подключены к входам вычислительного блока, другие входы которого соединены с кодовыми выходами цифрового низкочастотного фазометра, выход управл емого источника опорного напр жени подключен к другому входу первого дифференциального компаратора, выход которого через второй усилитель посто нного тока соединен с управл ющим входом первого управл емого резистора 2 .computing unit, control unit, external terminals for connection of the measured resistance, the signal input of the stroboscopic converter is connected to the external terminal, the computing unit is connected to the indicator, two controlled resistors, a capacitor, inductance, digital ohmmeter, attenuator, phase-sensitive voltmeter, two differential comparators, low frequency, phase meter, with the output of the master oscillator connected via the first controlled resistor to the input of the reference channel of the stroboscopy direct The generator, and through the coccensor and the second controlled resistor to the external terminal, the output of the signal channel of the stroboscopic converter, is connected to one of the inputs of the first differential comparator, the phase-sensitive voltmeter and digital isomer of the phase meter, the output of the reference channel of the stroboscopic converter, which is connected to another input of the stroboscopic converter, is connected to another input of the synoptic generator, which is connected to another input of the stroboscopic converter. digital low-frequency phase meter, and through. The attenuator is connected to one of the inputs of the second differential comparator, the second input of which is connected to the output of a phase-sensitive voltmeter, and its output is connected through the first DC amplifier to the control input of the second controlled resistor. In addition, one input of a digital ohmmeter is connected via a first inductance to one of the terminals of the second controlled resistor, the second input of a digital ohmmeter is connected via a second inductance to another output of a second controlled resistor, and the code outputs of a digital ohmmeter are connected to the inputs of a computing unit, the other inputs which are connected to the code outputs of a digital low-frequency phase meter, the output of a controlled reference voltage source is connected to another input of the first differential comparator, the output which via a second DC power is connected to the control input of the first controllable resistor 2.

Несмотр на то, что известный стробоскопический измеритель имеет широкие частотный и динамическийDespite the fact that the well-known stroboscopic meter has a wide frequency and dynamic

диапазоны измерени импеданса, он не обеспечивает достаточную точность измерени импеданса, расположенного на функциональной плате в сложной электрической цепи.impedance measurement ranges, it does not provide sufficient accuracy for measuring the impedance located on a functional board in a complex electrical circuit.

Цель изобретени - повышение точности измерени импеданса без выпаивани его из функциональной платы. Постаелениа цель достигаетс The purpose of the invention is to improve the accuracy of impedance measurement without soldering it from the functional board. The goal is reached

тем, 4TQ в измеритель импеданса, . содержащий опорный генератор, выход которого через управл емый двухполюсник соединен с первой входной клеммой устройства дл подключени order 4TQ in impedance meter,. containing a reference generator, the output of which is connected to the first input terminal of the device for connection via a controlled two-port network

S измер емого импеданса и с входом опорного канала стробоскопического преобразовател , к выходу которого подключены вольтметр и фазометр, выход сигнального канала стробоско- ,S of the measured impedance and with the input of the reference channel of the stroboscopic converter, to the output of which a voltmeter and a phase meter are connected, the output of the signal channel of the stroboscope,

0 пического преобразовател соединен с первым входом компаратора и с вторым входом фазометра, выход источника опорного напр жени соединен с вторым входом компаратора, выходA digital converter 0 is connected to the first input of the comparator and to the second input of the phase meter, the output of the voltage source is connected to the second input of the comparator, output

5 которого соединен с управл ющим5 which is connected to the manager

входом управл емого двухполюсника, . введен измерительный трансформатор, начало первичной обмотки которого соединено с второй входной клеммойcontrolled two-pole input,. A measuring transformer is introduced, the beginning of the primary winding of which is connected to the second input terminal

устройства дл подключени измер емого импеданса, начало вторичной обмотки подключено к входу сигнального канала стробоскопического преобразовател , а концы первичной и вторичной обмоток соединены с корпусом.a device for connecting the measured impedance, the beginning of the secondary winding is connected to the input of the signal channel of the stroboscopic converter, and the ends of the primary and secondary windings are connected to the housing.

На чертеже представлена блок-схема измерител импеданса.The drawing shows a block diagram of the impedance meter.

Измеритель импеданса содержит опорный генератор 1, подключенный к входу управл емого двухполюсника 2, например фотосопротивлени , управл ющий вход которого соединен с выходом компаратора, 3. а его выход подключен к первой входной клемме t и к входу опорного канала стробоскопического преобразовател 5. выход которого соединен с входами вольтметра 6 и фазометра 7j выход сигнального канала стробоскопического преобразовател The impedance meter contains a reference generator 1 connected to the input of a controlled two-terminal network 2, for example, photoresistance, the control input of which is connected to the comparator output 3. Its output is connected to the first input terminal t and to the input channel of the stroboscopic converter 5. its output is connected with the inputs of the voltmeter 6 and phase meter 7j the output of the signal channel of the stroboscopic converter

O 5 подключен ко входу компаратора 3, вторым в.ходом соединенного с источником 8 опорного напр жени , а также к другому входу фазометра 7 вход сигнального канала стробоскопического преобразовател подключен к началу вторичной обмотки измерительного трансформатора 9. начало первич: ной обмотки которого соединено с второй входной клеммой 10, концы первичной и вторичной обмоток соединены с корпусом, к входным клемма Ц и 10 подключен измер емый импедан 11, расположенный на функциональной плате 12, паразитные двухполюсники 13 и 1А, общие выводы которых соеди нены с корпусом. Измеритель импеданса работает следующим образом. Высокочастотное напр жение V«, с опорного генератора 1 поступает на управл емый двухполюсник 2. На его выходе формируетс опорное напр жение УОП , которое прикладываетс к первой входной клемме 4 и к измер е мому импедансу Т, П, который подключен через вторую входную клемму 10 и первичную обмотку измерительного трансформатора 9 « корпусу. Ле вична обмотка измерительного транс форматора 9 состоит из одного витка . представл ющего металлический стержень 02 мм, который пронизывает внутри высокочастотное ферритовое кольцо, например, диаметром 10 мм, поэтому ее сопротивление относитель но корпуса и второй входной клеммы 10 значительно меньше 1 Ом. Тогда паразитный двухполюсник 13, подключенный к корпусу будет практичес ки не оказывать шунтирующего вли ни на это сопротивление. Погрешность этого вли ни будет определ тьс со измеримостью сопротивлени паразитного двухполюсника 13с сопротивлением первичной обмотки измерительного трансформатора 9 и в случае, если оно 50 Ом, то практически шунтирующим воздействием можно пренебречь . Таким образом, ток, который протекает по первичной обмотке измерительного трансформатора 9 1 . будет равен току 1, протекающему . по измер емому импедансу Z 11: Во вторичной обмотке измерительного трансформатора 9 формируетс напр жение f , которое пропорционально току т : г-к-г х Это напр жение.V поступает на сигнальный канал стробоскопического преобразовател 5 и на е.го выходе формируетс напр жение V низкой фиксированной частоты и равное (2) где KCK коэффициент преобразовани сигнального канала стробоскопического преобразовател 5Напр жение V сравниваетс с напр жением 7, снимаемым с источника 8 опорного напр жени , и в случае их неравенства разность действует на управл емый двухполюсник 2, который измер ет свой коэффициент передачи . Тем самым напр жение V измен етс до тех пор, пока напр жение 1 не будет равно напр жению V, т.е. |Voh/vUПодставив (1), (2) и (3) и учитыва , что произведение /- размерность этого произведени в/а, получаем выражение дл напр жени Vj |g /ajlb/, W Следовдтельно, устанавлива напр жение V источника 8 опорного напр - жени , задаем ток 1х .. Нетрудно заметить , что паразитный двухполюс ник 1, соединенный с корпусом, не оказывает шунтирующего вли ни на измер емый импеданс, так как при изменении тока I петл АРУ автоматически выставит уровень напр жени . п таким, чтобы соблюдалось равенство (М- Напр жение V , следовательно ток можно задавать кратным 1, т.е.. 1,10,100 и т.д., тогда измер емый импеданс Z, равный 7 т 1 будет пр мо пропорииоX (3,() НД- напр жению /р , т.е. Z I . Это высокочастотное напр жение VQP поступает на опорный канал стробоскопического преобразовател 5, преобразуетс им и измер етс вольтметром 6. Таким образом, показани вольтметра 6 будут пр мо . пропорциональны модулю измер емого импеданса I . Аргумент неизвестного импеданса Т измер етс фазометром 7 который работает на низкой фиксированной частоте, например 20 кГц. Точность измерени импеданса повышаетс за счет исключени шунтирующего воздействи паразитных двухполюсников 13 и It, что позвол ет измер ть импеданс без выпаивани его из функциональной платы. Применение стробоскопического преобразовател позвол ет измер ть импеданс а широком диапазоне частот, причем частотна погрешность определ ет . с только частотной погрешностью стробоскопического преобразовател . Кроме того, измерительный трансформатор и два смесител стробоскопического преобразовател можно разместить непосредственно в пробнике и тем самым повысить еще метрологические , характеристики измерител . Погрешность измерени не превышает Частотный диапазон измерени импеданса -может достигать сотен мегагерц , O 5 is connected to the input of the comparator 3, the second input of which is connected to the source 8 of the reference voltage, as well as to another input of the phase meter 7, the input of the signal channel of the stroboscopic converter is connected to the beginning of the secondary winding of the measuring transformer 9. the beginning of the primary winding of which is connected to the second input terminal 10, the ends of the primary and secondary windings are connected to the housing, to the input terminal C and 10 there is a measurable impedan 11, located on the functional board 12, parasitic two-terminal 13 and 1A, common leads cat ryh are joined by the housing. The impedance meter works as follows. The high-frequency voltage V "from the reference generator 1 is fed to the controlled two-terminal circuit 2. At its output, a reference voltage of the OPS is formed, which is applied to the first input terminal 4 and to the measured impedance T, P, which is connected through the second input terminal 10 and the primary winding of the measuring transformer 9 "case. The main winding of the measuring transformer 9 consists of one turn. representing a metal rod of 02 mm, which penetrates inside a high-frequency ferrite ring, for example, with a diameter of 10 mm, therefore its resistance relative to the housing and the second input terminal 10 is significantly less than 1 ohm. Then, a parasitic two-port device 13 connected to the housing will practically not have a shunt effect on this resistance. The error of this effect will be determined with the measurable resistance of the parasitic two-terminal 13 with the resistance of the primary winding of the measuring transformer 9 and if it is 50 ohms, then the almost bypass effect can be neglected. Thus, the current that flows through the primary winding of the measuring transformer 9 1. will be equal to the current 1 flowing. across the measured impedance Z 11: In the secondary winding of the measuring transformer 9, a voltage f is formed, which is proportional to the current t: rcrh This voltage.V is fed to the signal channel of the stroboscopic converter 5 and a voltage is formed at its output V is a low fixed frequency and is equal to (2) where KCK is the conversion ratio of the signal channel of the stroboscopic converter 5; voltage V is compared with voltage 7 taken from source 8 of the reference voltage, and if they are unequal, the difference controllable two-pole 2, which measures the ratio of their transmission. Thereby, the voltage V changes until the voltage 1 is equal to the voltage V, i.e. | Voh / vU By substituting (1), (2) and (3) and taking into account that the product / is the dimension of this product in / a, we obtain the expression for the voltage Vj | g / ajlb /, W Consequently, set the voltage V of source 8 of the reference voltage, we set the current 1x. It is easy to see that the parasitic two-pole nickname 1, connected to the case, does not shunt the measured impedance, because when the current I changes, the AGC loop will automatically set the voltage level. n such that equality is observed (M - Voltage V, therefore, the current can be set to a multiple of 1, i.e. 1,10,100, etc., then the measured impedance Z, equal to 7 tons, will be directly proportional to X (3 , () ND voltage / p, i.e. ZI. This high frequency voltage VQP is fed to the reference channel of the stroboscopic converter 5, converted by it and measured by a voltmeter 6. Thus, the readings of the voltmeter 6 will be directly proportional to the measurement module impedance I. The argument of unknown impedance T is measured by a phase meter 7 which operates at a low fixed The frequency of the impedance is increased by eliminating the shunting effect of the parasitic two-pole 13 and It, which allows you to measure the impedance without soldering it from the function board. The use of a stroboscopic converter allows you to measure the impedance in a wide frequency range, and the error is determined with only the frequency error of the stroboscopic converter. In addition, the measuring transformer and two mixers of the stroboscopic converter can be placed directly in the probe and thereby also improve the metrological characteristics of the meter. The measurement error does not exceed the frequency range of the impedance measurement — it can reach hundreds of megahertz,

Claims

Invention Formula

An impedance meter containing a reference generator, the output of which through a controlled two-pole device is connected to the first input terminal of the device for connecting the measured impedance and to the input of a reference channel 32t 2k8

la stroboscopic conversion: - l, to the output of which a voltmeter and phase meter are connected, the output of the signal channel of the stroboscopic transducer

S raker is connected to the first input of the comparator and to the second input of the phase meter, the output of the reference voltage source is connected to the second input of the comparator, the output of which is connected

10 with a control input of a controlled two-port network, characterized in that., In order to improve the measurement accuracy, a measurement transformer is introduced into it, the beginning

15 of the primary winding of which is connected to the second input terminal of the device for connecting the measured impedance, the beginning of the secondary winding is connected to the input of the signal channel of the stroboscopic converter, and the ends of the primary and secondary windings are connected to the housing.

Sources of information, 5 taken into account in the examination of 1 .. US Patent № 32832 2,

Nki, -1966.

2. USSR author's certificate fP 765753, cl. G 01 R 27/02, 1978 0 (prototype).