SU978054A1 - Quasi-balanced bridge for separate measuring one of non-resonance three element two-terminal network parameters - Google Patents
Quasi-balanced bridge for separate measuring one of non-resonance three element two-terminal network parameters Download PDFInfo
- Publication number
- SU978054A1 SU978054A1 SU813295412A SU3295412A SU978054A1 SU 978054 A1 SU978054 A1 SU 978054A1 SU 813295412 A SU813295412 A SU 813295412A SU 3295412 A SU3295412 A SU 3295412A SU 978054 A1 SU978054 A1 SU 978054A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- switch
- unit
- control unit
- output
- key
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
Изобретение относитс к электроизмерительной технике, в частности к измерению -параметров пассивных комг плексных величин, и может быть использовано дл контрол и измерени параметров объектов, например в электрохимии и биологии дл изучени природы электрохимических и биологических систем, в микроэлектрснной электро- и радио-, нефт ной и химической промышленност х дл конт«. рол различных технологических процессов .The invention relates to electrical measuring equipment, in particular to measuring parameters of passive complex values, and can be used to monitor and measure parameters of objects, for example, in electrochemistry and biology to study the nature of electrochemical and biological systems, in microelectronics chemical industry for cont. the role of various technological processes.
Известен четырехплечий уравновешенный мост переменного тока, который состоит из четырехплечего моста, содержащего измер емый объект, плечо сравнени , составленное из магазинов сопротивлений и магазина ем ,костей, и вспомогательные плечи, генератора качающейс частоты и осциллографа U1.The four-shouldered, balanced AC bridge is known, which consists of a four-shoulder bridge containing the object to be measured, a reference arm composed of resistance stores and a store, bones, and auxiliary shoulders, a sweeping frequency generator, and an U1 oscilloscope.
Недостатком моста вл етс сложность и значительна продолжительность процесса приведени измеритель ,ного моста к состо нию равновеси из-за наличи трех взаимосв занных регулировок. Кроме того, в измерительной практике часто возникает за . дача измерени только одного инфрр- :The disadvantage of the bridge is the complexity and considerable duration of the process of bringing the gauge bridge to an equilibrium state due to the presence of three interconnected adjustments. In addition, in measurement practice often arises in favor. measuring only one infrared:
мативного параметра объекта (двухполюсника ) , в то врем как два других параметра вл ютс неинформативными и усложн ют процесс измерени . в этом случае вьидеуказанный мост необходимо уравновешивать и по неинформативным араметрам и тем самым затрачивать на измерение дополнительное врем .the object's mathematical parameter (two-terminal), while the other two parameters are non-informative and complicate the measurement process. in this case, the indicated bridge must be balanced by non-informative parameters and thus spend extra time on the measurement.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому вл етс измеритель частотных характеристик сложных двухполюсников, позвол ющий измер ть один параметр трехэлементного двухполюсника независимо от двух других. Измеритель состоит из двух генераторов синусоидальных колебаний, одного коммутатора и трех ключей, трех индуктивных делителей напр жений, двух усилителей, сумматора , фазочувствительного детектора и блока сравнени С21.The closest technical solution to the present invention is a meter of frequency characteristics of complex two-terminal networks, which allows measuring one parameter of a three-element two-terminal network independently of the other two. The meter consists of two sinusoidal oscillators, one switch and three switches, three inductive voltage dividers, two amplifiers, an adder, a phase-sensitive detector, and a comparison unit C21.
Недостатком измерител вл етс сложность и продолжительность процесса измерени одного из трех параметров контролируемого двухполюсника , поскольку дл измерени одного параметра необходимо приводить измеритель к двум состо ни м, т.е. дважды добиватьс равенства модулей сигналов. Кроме того, измеритель имеет низкую точность, поскольку измер емый параметр определ етс через коэффициенты передачи двух де лителей напр жени и двух усилителе Цель изобретени - ускорение и упрощение процесса уравновешивани . Поставленна цель достигаетс тем, что в квазиуравновешенный мост дл раздельного измерени одного из параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников, содержащий два генератора синусоидальных колеОаний , два ключа, переключатель и блок сравнени , генераторы синусоидальных колебаний соединены с коммутатором, введены четырехплеча цепь, состо ща из трех однотипных элементов, один из которых вл етс регулируемым, и исследуемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника , блок вычитани , преобразователь переменного сигнала в посто нный , интегратор, фазовращатель, формирователь пр моугольных импульсов , первый и второй блоки управлени , генератор опорных импульсов, реверсивный счетчик и блок уравнове , шивани , причем измерительна диаго наль четырехплечей мостовой цепи подключена к первому и второму входам блока вычитани , одна из вершин измерительной диагонали четырехплечей цепи соединена с первым входом первого ключа, а выход . блока вычи тани соединен, через преобразовател переменного сигнала в посто нный с вторым входом первого ключа, выход последнего через интегратор и блок сравнени соединен.с одним из входов первого блока управлени , при этом рторой вход блока управле ни соединен через формирователь п моугольных импульсов и фазовращател с выходом блока вычитани , выходы первого блока управлени соединены соответственно с первым и вторым кл чами, причем генератор опорных импульсов через ключ и переключатель подключен к реверсивному счетчику, выход которого соединен с блоком уравновешивани , а выходы второго блока управлени соединены с управ л ющими входами коммутатора, переключател и реверсивного счетчика, при этом одна из вершин диагонали 1итани четырехплечей цепи соедине «с .коммутатором, а друга - с общей шиной. Вс совокупность вышеуказанных признаков позвол ет получить прост и быстрый процесс уравновешивани мостовой измерительной цепи. Уравновешивание происходит при помощи одного контура уравновешивани и р дельно, независимо от двух других, в данном случае неинформативных, параметров контролируемого трехэлементного двухполюсника. Измерение одного из параметров контролируемого двухполюсника происходит с высокой точностью, поскольку 6 основу положен мостовой метод измерени . На фиг. 1. дана функциональна электрическа схема квазиуравновешенного моста; на фиг. 2-4 - примеры построени четырехплечих мостовых цепей при измерении параметров исследуемых двухполюсников с различными схемами замещени . Квазиуравновешенный мост содержит (фиг. 1) четырехплечую мостовую цепь, соединенную с генераторами 1 и 2 синусоидальных колебаний посредством коммутатора 3, в четырехплечую цепь вход т образцовые резисторы 4 и 5, регулируемый образцовый резистор б и исследуемый двухполюсник 7, состо щий из резисторов 8 и 9 и конденсатора 10. Кроме того, квазиуравновешенный мост содержит блок 11 вычитани , преобразователь 12 переменного -Сигнала в посто нный, ина-егратор 13, блок 14 сравнени , ключ 15, фазовращатель 16, формирователь 17 пр моугольных импульсов, первый блок 18 управлени , генератор 19 опорных импульсов, ключ 20, переключатель 21, реверсивный счетчик 22, второй блок 23 управлени и блок 24 уравновешивани . Все узлы квазиуравновешенного моста выполн ютс на серийных элеглентах аналоговой и цифровой техники. Устройство работает следующим образом. По команде с второго блока 23 управлени при помощи коммутатора 3 к четырехплечей цепи подключаетс генератор 1 синусоидальных колебаний и отключаетс генератор 2. После установлени колебаний, в четырехплечей цепи по команде с первого блока 18 управлени открываетс ключ 15 и переменное напр жение непосред ственно через этот ключ начинает поступать на интегратор 13, который интегрирует поступающее на него переменное напр жение. По прошествии времени, заданного половиной периода колебаний, поступающих с формировател 17, блок 18 управлени выдает команду ключу 15 на прекращение подачи переменного напр жени на интегратор 13 и подключает к интегратору 13 через ключ 15 посто нное напр жение, снимаемое с выхода преобразовател 12k Это посто нное напр жение интегрируетс , в результате чего происходит разр д интегратора , и в Момент, когда напр жение на выходе интегратора 13 достигнет нулевого значени , срабатывает блок 14 сравнени , по-его команде при помощи блока 18 и ключа 15 посто вное напр жение отклон етс от входа интегратора 13. Врем разр да интегратора nocTOHHHiiiM напр жением фиксируетс блоком 18 в виде длителности пр моугольного импульса, поступающего с блока 18 на ключ 20, Ключ 20 открываетс на врем длителности этого пр моугольного импульса и импульсы с генератора 19 через ключ 20 и переключатель 21 поступают на пр мой вход реверсивного счетчика 22. Далее второй блок 23 управлени при помощи коммутатора 3 подключает к четырехплечей цепи генератор 2 синусоидальных колебаний и отключает генератор 1.The disadvantage of the meter is the complexity and duration of the measurement process of one of the three parameters of the monitored two-pole network, since to measure one parameter, the meter must be brought to two states, i.e. achieve equal signal modules twice. In addition, the meter has low accuracy, since the measured parameter is determined through the transfer coefficients of two voltage dividers and two amplifiers. The purpose of the invention is to accelerate and simplify the balancing process. The goal is achieved by the fact that in a quasi-balanced bridge for separate measurement of one of the parameters of nonresonant three-element two-terminal, containing two sine-wave oscillators, two keys, a switch and a comparator unit, the sinusoidal oscillators are connected to a switch, a four-arm chain consisting of three single elements is inserted , one of which is adjustable, and the investigated non-resonant three-element two-terminal network, subtraction unit, variable sig converter a, a integrator, a phase shifter, a square pulse shaper, first and second control units, a reference pulse generator, a reversible counter and an equilibrium block, and shivani, the measuring diagonal of the four-shouldered bridge circuit connected to the first and second inputs of the subtraction unit, one of the vertices of the measuring diagonal of the four shoulders of the chain are connected to the first input of the first key, and the output. The calculator is connected via an alternating signal converter to a constant with the second input of the first key, the output of the latter through an integrator and a comparison unit is connected to one of the inputs of the first control unit, while the third input of the control unit is connected through a square pulse shaper and phase shifter with the output of the subtraction unit, the outputs of the first control unit are connected respectively to the first and second keys, and the reference pulse generator is connected via a key and a switch to a reversible counter, the output cat The op is connected to the balancing unit, and the outputs of the second control unit are connected to the control inputs of the switch, switch, and reversible counter, with one of the vertices of the titanium diagonal four-shouldered connected to the switch and the other to the common bus. The entirety of the above features enables a simple and quick process of balancing a bridge measuring circuit. Balancing occurs with the help of one balance circuit and independently, independently of the other two, in this case non-informative, parameters of a controlled three-element two-port network. The measurement of one of the parameters of the monitored two-pole takes place with high accuracy, since 6 the basis is the bridge measurement method. FIG. 1. given a functional electrical circuit of a quasi-balanced bridge; in fig. 2-4 are examples of the construction of four-shoulder bridge chains when measuring the parameters of the studied two-terminal networks with various replacement schemes. The quasi-balanced bridge contains (Fig. 1) a four-arm bridge circuit connected to the generators 1 and 2 of sinusoidal oscillations by means of the switch 3, the four-arm circuit includes exemplary resistors 4 and 5, the adjustable exemplary resistor b and the two-port circuit being investigated, consisting of resistors 8 and 9 and the capacitor 10. In addition, the quasi-balanced bridge comprises a subtraction unit 11, an alternating -Signal converter 12, an inverter 13, a comparison unit 14, a key 15, a phase shifter 16, a former 17 square pulse generator Control unit 18, reference pulse generator 19, key 20, switch 21, reversible counter 22, second control unit 23, and balance unit 24. All nodes of the quasi-balanced bridge are made on serial analog and digital equipment. The device works as follows. On command from the second control unit 23, the generator 1 of sinusoidal oscillations is connected to the four arms of the circuit using the switch 3 and the generator 2 is disconnected. After the oscillations have been established, the key 15 and the alternating voltage directly through this key are opened by a command from the first control unit 18 begins to flow to the integrator 13, which integrates the variable voltage applied to it. After the time specified by the half period of oscillations coming from the driver 17, the control unit 18 issues a command to the key 15 to stop the supply of alternating voltage to the integrator 13 and connects to the integrator 13 via the switch 15 a constant voltage removed from the output of the converter 12k. This voltage is integrated, as a result of which the integrator is discharged, and at the moment when the voltage at the output of the integrator 13 reaches zero, the comparison unit 14 is triggered, according to its command using the block 18 and the key and 15 the constant voltage deviates from the input of the integrator 13. The discharge time of the nocTOHHHiiiM voltage is fixed by the block 18 in the form of a rectangular impulse coming from block 18 to the key 20, the key 20 is opened for the duration of this rectangular impulse and pulses From generator 19, through switch 20 and switch 21, they are fed to the direct input of the reversible counter 22. Next, the second control unit 23 uses switch 3 to connect a sinusoidal oscillator 2 to the four arms of the circuit and turn off generator 1.
В дальнейшем, после установлени переходного процесса в четырехплечей цепи весь процесс повтор етс снова с той лишь разницей, что блок 23 переводит, переклю.атель 21 в другое положение, и импульсы.с опорного генератора 19 поступают не на пр мой, а на реверсивный вход счетчика 22. В результате двух этих тактов на счетчике 22 остаетс записанным какое-то число, причем счетчик 22 выполн етс с индикацией знака этого числа. Далее по команде блока 23 управлени полученное на счетчике 22 число с учетом знака считываетс и поступает на блок 24 уравновешивани , который может быть выполнен или в виде шагового двигател , или в виде цифрового суммирующего блока. Блок 24 уравновешивани регулирует сопротивление образцового резистора 6 до достижени состо ни квазиравновеси , при котором после каждых двух тактов подключени генераторов 1 и 2 к четырехплечей цепи на реверсивном счетчике 22 фиксируетс число, равное нулю. В этом случае один из измер емых параметров, в данном примере сопротивление резистора 8, трехэлементного двухполюсника 7 раз цельно отсчитываютс по образцовому резистору 6. При этом состо ние квазиравновеси моста не зависит от двух других, в данном случае неинформативных параметров резистора 9 и конденсатора 10, вход щих в контролируемый трехэлементный двухполюсник 7. Поскольку интегрирование перменного напр жени происходит за врем , равное половине периода синусоидального напр жени , то каждале два такта, после которых вырабатываетс регулирующее воздействие, осществл ютс за врем , чуть большее наибольшего периода сигнгшов генераторов 1 и 2. Все это позвол ет су-щественно ускорить процесс уравновешивани мостовой измерительнойSubsequently, after the transition process has been established in the four arms of the chain, the whole process repeats again with the only difference that the block 23 translates the switch 21 into another position, and the pulses from the reference generator 19 do not go to the forward, but to the reverse input the counter 22. As a result of these two clocks, a certain number remains on the counter 22, and the counter 22 is executed with an indication of the sign of this number. Then, at the command of the control unit 23, the number obtained on the counter 22 is taken into account and taken to the balance unit 24, which can be executed either as a stepper motor or as a digital summing unit. The balancing unit 24 adjusts the resistance of the reference resistor 6 until it reaches a quasi-equilibrium state, in which, after every two cycles of connecting the generators 1 and 2 to the quadrilateral circuit, a number equal to zero is fixed on the reversing counter 22. In this case, one of the measured parameters, in this example, the resistance of the resistor 8, a three-element two-terminal network, is measured 7 times integrally by the reference resistor 6. In this case, the bridge quasi-equilibrium does not depend on the other two, in this case uninformative parameters of the resistor 9 and the capacitor 10, included in the controlled three-element two-port 7. Since the integration of alternating voltage occurs during a time equal to half the period of the sinusoidal voltage, then each two cycles, after which The control action takes place over a time slightly longer than the maximum period of the generators 1 and 2. All this makes it possible to significantly speed up the process of balancing the measuring bridge
цепи.chains.
Квазиуравновешенный Ыост позвол Quasi-Balanced Host Allow
ет производить раздельное измерениеdo not measure separately
разных параметров трехэлементных двухполюсников с различными схемами замещени .different parameters of three-element two-terminal systems with various replacement schemes.
На фиг. 2 показаны примеры разхтичных трехэлементных двухполюсниковFIG. 2 shows examples of raschtic three-element two-terminal networks.
с различными схемами замещени . В три других плеча четырехплечей мостовой цепи включены однотипные элементы . В принципе, любой из этих образцовых элементов 4,5 и 6, выполненных в виде либо резисторов, либо конденсаторов, либо катушек индуктивностей - регулируемый. В состо нии .квазиравновеси могут быть раз-, дельно измерены сопротивление резистора 25 (фиг. 2), емкость конденсатора 26 (фиг. 3), индуктивность kaтушки индуктивности 27 (фиг. 4).with different replacement schemes. The three other shoulders of the four-shoulders of the bridge chain include identical elements. In principle, any of these exemplary elements 4.5 and 6, made in the form of either resistors or capacitors, or inductors, is adjustable. In the state of quasi-equilibrium, the resistance of resistor 25 (Fig. 2), capacitance 26 (Fig. 3), inductance of the inductance coil 27 (Fig. 4) can be measured separately.
Предлагаемое устройство практичеки опробовано. Определ лись райлич20The proposed device is practically tested. Determined raylich20
ные параметры трехэлементных двухполюсников с различными схемами замщени . Мост питалс от двух генераторов с частотами 1 кГц.и 7 кГц. В качестве регулируемого элемента Parameters of a three-element two-terminal network with various layouts. The bridge was powered by two generators with frequencies of 1 kHz and 7 kHz. As an adjustable element
25 использовалось цифроуправл емое сопротивление . Врем первоначального приведени моста к состо нию квазиравновеси в автоматическом режиме не превышало 4.2 Тс. Изменение в шир30 ких пределах двух других паразитных параметров контролируемого двухполюсника практически не вли ло на состо ние квазиравновеси .25 used digital control resistance. The time of the initial reduction of the bridge to the state of quasi-equilibrium in the automatic mode did not exceed 4.2 Tc. The change in the wide limits of the two other parasitic parameters of the controlled two-pole device had practically no effect on the state of quasi-equilibrium.
Предлагаемый уравновешенный мостProposed balanced bridge
35 может использоватьс дл измерени пapa aeтpoв полупроводниковых структур при изготовлении больших интегральных схем. Измерени позвол ют корректировать и управл ть технологическим процессом и тем самым вли ть на процелт выхода годных микросхем .35 may be used to measure pairs of apertures of semiconductor structures in the manufacture of large integrated circuits. Measurements allow you to adjust and control the process and thereby affect the output chip yield.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813295412A SU978054A1 (en) | 1981-06-05 | 1981-06-05 | Quasi-balanced bridge for separate measuring one of non-resonance three element two-terminal network parameters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813295412A SU978054A1 (en) | 1981-06-05 | 1981-06-05 | Quasi-balanced bridge for separate measuring one of non-resonance three element two-terminal network parameters |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU978054A1 true SU978054A1 (en) | 1982-11-30 |
Family
ID=20960782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813295412A SU978054A1 (en) | 1981-06-05 | 1981-06-05 | Quasi-balanced bridge for separate measuring one of non-resonance three element two-terminal network parameters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU978054A1 (en) |
-
1981
- 1981-06-05 SU SU813295412A patent/SU978054A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5554937A (en) | Apparatus and method for sensing material level by capacitance measurement | |
JPS6025745B2 (en) | Power measurement method | |
EP0627084B1 (en) | Method and apparatus for measuring voltage | |
SU978054A1 (en) | Quasi-balanced bridge for separate measuring one of non-resonance three element two-terminal network parameters | |
SU1150557A1 (en) | Bridge-type meter of multicomponent passive two-terminal network parameters | |
CN113376441A (en) | System and method for measuring parasitic inductance parameters of thin film capacitor | |
RU2520409C2 (en) | Converter for converting periodic signal to frequency and period | |
JPS59187272A (en) | Electric constant measuring apparatus | |
SU1150555A1 (en) | Bridge-type meter of passive two-terminal network parameters | |
SU1213421A1 (en) | Bridge parameter meter of multielement passive two-terminal networks | |
SU1756834A1 (en) | Two-element two-terminal network parameter uniwersal meter | |
SU1018024A1 (en) | Automatic quasi-balanced bridge for measuring two parameters of three-component two-termi | |
SU648917A1 (en) | Passive two-pole network parameter meter | |
SU665272A1 (en) | Meter of the ratio of two voltages | |
RU2032182C1 (en) | Harmonic voltage amplitude meter | |
RU2698072C1 (en) | Method of determining parameters of impedance of a two-terminal device and device for its implementation | |
SU1397842A1 (en) | Method of measuring parameters of multicomponent passive two-terminal networks | |
SU1095031A1 (en) | Device for automatic starin-gauge bridge balancing | |
RU2209440C2 (en) | Method measuring parameters of input impedance and device for its realization | |
SU1402951A1 (en) | Device for measuring the mean square value of a.c.voltage | |
SU1567998A1 (en) | Apparatus for measuring resistance of insulation of electric network | |
SU855509A1 (en) | Device for measuring two terminal network complex impedance component values | |
SU894579A1 (en) | Device for measuring complex impedance components | |
JPH10132874A (en) | Frequency measuring device | |
SU765760A1 (en) | Device for measuring symmetrical voltage components of three-phase circuit |