Пристрій для контролю параметрів варикапів

Пристрій для контролю параметрів варикапів, що містить генератор високої частоти, схему з керованим коефіцієнтом передачі, ємність, перший вивід якої з'єднаний із першим виводом першого резистора і з першим виводом ємності подільника, другий вивід якого через другий резистор з'єднаний із джерелом зсуву і з першою клемою для підключення випробовуваного варикапа, друга клема якого спільно з другим виводом першого резистора з'єднана з загальною шиною, перша клема для підключення випробовуваного варикапа через підсилювач з'єднаний з входом детектора, віднімальний блок, вихід якого є виходом пристрою, а один із входів з'єднаний з клемою опорної напруги, який відрізняється тим, що в нього додатково введені другий підсилювач, другий детектор, пристрій порівняння, при цьому вихід першого детектора з'єднаний із першим входом пристрою порівняння, другий вхід якого з'єднаний із клемою опорної напруги, а вихід - із керуючим входом схеми з керованим коефіцієнтом передачі; перший вивід першого резистора через послідовно з'єднані другий підсилювач і другий детектор з'єднаний з другим входом віднімального блока, вихід генератора високої частоти залучений до входу схеми з керованим коефіцієнтом передачі, вихід якої сполучений із другим входом ємності. Гадана корисна модель відноситься до контрольно-вимірювальної техніки і може бути використана для контролю параметрів напівпровідникових приладів. Відомо пристрій [А. С. СРСР № 651275], що містить генератор високочастотного сигналу, джерело зсуву, ємність, резистор і послідовний ланцюг із клем для підключення випробовуваного приладу і другого резистора, схему з керованим коефіцієнтом передачі, регулюючий блок, джерело опорної напруги, схему керування, схему порівняння, блок реєстрації, комутатор і зразкову ємність, при цьому вхід схеми з керованим коефіцієнтом передачі з'єднаний із другим резистором, її вихід з'єднаний із першими входами блока реєстрації і схеми порівняння, другі входи яких з'єднані з джерелом опорної напруги, вихід схеми порівняння з'єднаний із регулюючим блоком і схемою керування, її вихід з'єднаний із керуючими входами комутатора, джерела зсуву і регулюючого блока, з'єднаного з схемою з керованим коефіцієнтом передачі, вхід комутатора з'єднаний через ємність із генератором високочастотного сигналу і через перший резистор із джерелом зсуву, один вихід комутатора з'єднаний з зразковою ємністю, а інший - до клеми для підключення випробовуваного приладу. До недоліків цього пристрою варто віднести високий зміст шумової складової у вимірювальному сигналі при виміру ємностей низького (нижче 10 пФ) рівня. У силу того, що в пристрої використовується метод ємнісно-омічного дільника [ДЕРЖСТАНДАРТ 18986. 4-73. Діоди напівпровідникові. Методи виміру ємності], а самий об'єкт виміру нелінійний, високочастотна напруга, подана на нього, не перевищує декількох десятків мілівольт, а що знімається з резистора дільника - декількох мілівольт. Для роботи з електронними елементами схеми зазначену напругу необхідно значно (біля 1000 разів) підсилити, що вносить значний рівень шумової складової у вимірювальний сигнал. Ця складова особливо сильно позначається при виміру і контролі ступеня ідентичності вольтфарадних характеристик сполучених варикапів, де припустимий розкид по всій зоні характеристик не перевищує декількох (звичайно не більш трьох) відсотків. До недоліків також варто віднести те, що обидві вимірювальні клеми ізольовані від загальної шини. Більш близьким по своїй технічній суті до запропонованого пристрою є пристрій для контролю параметрів варикапів [патент України 36344А о> 10410 G01R 27/26 - прототип], що містить генератор високої частоти, джерело зсуву, ємність, резистор, ключ, другий резистор, схему з керованим коефіцієнтом передачі, клеми для підключення випробовуваного приладу, підсилювач високої частоти, детектор, генератор імпульсів, ємність дільника, блок збігу, двоїчний лічильник, граничний елемент, блок, що вичитає, шина для підключення опорної напруги, пускова шина, причому генератор високочастотної напруги через ємність з'єднаний з першим резистором, другий вивід якого з'єднаний із загальною шиною, до ємності дільника і першого контакту ключа, другий контакт якого з'єднаний із першою клемою для підключення випробовуваного варикапа, другим виводом ємності дільника, входом підсилювача високої частоти і через другий резистор із джерелом зсуву, вихід підсилювача через детектор з'єднаний з аналоговим входом схеми з керованим коефіцієнтом передачі, вихід якої з'єднаний із входами граничного елемента і віднімального блока, вихід якого є виходом пристрою, а другий вхід з'єднаний із шиною для підключення опорної напруги, вихід граничного елемента з'єднаний із керуючим входом ключа й одним із входів блока збігу, з другим входом якого з'єднаний генератор імпульсів, вихід блока збігу з'єднаний із тактовим входом двоїчного лічильника, R-вхщ якого з'єднаний з пусковою шиною, а вихід - до керуючого входу схеми з керованим коефіцієнтом передачі, друга клема для підключення випробовуваного приладу з'єднана з загальною шиною До недоліків цього пристрою варто віднести невисоку швидкодію - для одержання вихідного сигналу, пропорційного ємності, що вимірюється, необхідно заповнити лічильник, що керує коефіцієнтом підсилення схеми з керованим коефіцієнтом передачі Крім того, дозволяюча спроможність при виміру ємності залежить від дискретності самої цифроаналогової схеми з керованим коефіцієнтом передачі Останнє особливо відчутне при доборі і контролі ступеня ідентичності вольтфарадних характеристик комплектів сполучених варикапів Задачею корисної моделі є створення пристрою для контролю параметрів варикапів, у якому за рахунок конструктивних особливостей можливо було б одержати збільшення швидкодії схеми і незалежність результату виміру від дискретності цифроаналогового пристрою Поставлена задача досягається тим, що пристрій для контролю параметрів варикапів, що містить генератор високої частоти, схему з керованим коефіцієнтом передачі, ємність, перший вивід якої сполучений із першим виводом першого резистора і з першим виводом ємності дільника, другий вивід якого через другий резистор сполучений із джерелом зсуву і з першою клемою для підключення випробовуваного варикапа, друга клема якого спільно з другим виводом першого резистора з'єднана з загальною шиною, перша клема для підключення випробовуваного варикапа через підсилювач з'єднана з входом детектора, блок, що вичитає, вихід якого є виходом пристрою, а один із входів з'єднаний з клемою опорної напруги, додатково містить другий підсилювач, другий детектор, пристрій порівняння, при цьому вихід першого де 4 тектора з'єднаний із першим входом пристрою порівняння, другий вхід якого з'єднаний із клемою опорної напруги, а вихід із керуючим входом схеми з керованим коефіцієнтом передачі, перший вивід першого резистора через послідовно з'єднані другий підсилювач і другий детектор з'єднаний з другим входом блоку, що вичитає, вихід генератора високої частоти з'єднаний з входом схеми з керованим коефіцієнтом передачі, вихід якої з'єднаний із другим входом ємності На малюнку подана схема запропонованого пристрою Вона складається з генератора 1 високої частоти, схеми 2 із керованим коефіцієнтом передачі, ємності 3, резисторів 4 і 7, ємності 5 дільника, джерела 6 зсуву, клем 8 і 10 для підключення випробовуваного варикапа 9, підсилювачів 11 і 15 високої частоти, детекторів 12 і 16, пристрою порівняння 13, клеми 14 для підключення опорної напруги, блока 17, що вичитає Схема 2 із керованим коефіцієнтом передачі в даному випадку являє собою керований підсилювач високої частоти, коефіцієнт підсилення якого пропорційний напрузі, поданій на керуючий вхід Ємність 3 виконує роль розділової, отже падінням високочастотної напруги на ній можна зневажити Генератор 1 високої частоти з'єднаний з входом схеми 2 із керованим коефіцієнтом передачі, вихід якої через ємність 3 з'єднаний із першим виводом першого резистора 4 і з першим виводом ємності 5 дільника Другий вивід ємності 5 через другий резистор 7 з'єднаний із джерелом 6 зсуву і з першою клемою 8 для підключення випробовуваного варикапа 9 Друга клема 10 для підключення випробовуваного варикапа спільно з другим виводом резистора 4 з'єднана з загальною шиною Перша клема для підключення випробовуваного варикапа через підсилювач 11 з'єднана з входом детектора 12 Один із входів блока 17, що вичитає, вихід якого є виходом пристрою, з'єднаний з клемою 14 опорної напруги Вихід першого детектора 12 з'єднаний із першим входом пристрою 13 порівняння, другий вхід якого з'єднаний із клемою 14 опорної напруги, а вихід із керуючим входом схеми 2 із керованим коефіцієнтом передачі Перший вивід першого резистора 4 через послідовно сполучені другий підсилювач 15 і другий детектор 16 з'єднаний з другим входом блока 17 вирахування Порівнянний аналіз із прототипом показує, що заявляється пристрій відрізняється тим, що в схему додатково введені нові блоки підсилювач високої частоти, детектор, пристрій порівняння і їхні зв'язки між собою й іншими елементами схеми, що дозволило підвищити швидкодію пристрою в цілому і виключити дискретність вихідного сигналу Генератор 1 високої частоти виробляє синусоїдальну напругу частоти, при якій провадиться вимір ємнісних параметрів, яка, пройшовши схему 2 із керованим коефіцієнтом передачі і ємнісний дільник, утворений ємністю 5 і випробуваною ємністю 9, підсилюється і детектується ВІДПОВІДНО підсилювачем 11 і детектором 12 і надходить до першого входу блока 13 порівняння, другий вхід якого з'єднаний з джерелом опорної напруги U o n Через те, що схема охоплена зворотним зв'язком, будет справедлива рівність 10410 Urky c+c, •k y 1 = U o n .0) де U r - напруга генератора 1, ky - коефіцієнт підсилення схеми 2, С - величина ємності дільника 5, С х - ємність випробовуваного варикапа, к у і - коефіцієнт передачі підсилювача 11 і детектора 12 Оскільки ВХІД другого підсилювача 15 з'єднаний з виходом схеми 2, на виході детектора 16 одержимо Ui6=U r k y ky2, де кУ2 - коефіцієнт передачі підсилювача 15 і детектора 16 З урахуванням (1) м 1 6 - мo n U " мо с + с х к у2 С 1^7 Приймемо к у і=к У 2 Тоді на виході блока 17, що вичитає, одержи - сигнал, пропорційний ємності, що вимірюється, оскільки всі ІНШІ величини, що входять в отриманий вираз - ПОСТІЙНІ Тут, як і в прототипі, вихідний сигнал не залежить від коефіцієнта підсилення Комп ютерна верстка Г Паяльніков підсилювача Підсилювачі 11 і 15 і детектори 12 і 16 необхідно виготовити попарно однаковими, і помістити їх в однакові умови У цьому випадку рівність kyi=ky2 можна виконати у всіх режимах роботи пристрою З ДОСИТЬ ВИСОКОЮ ТОЧНІСТЮ Так само, як і в прототипі, пристрій можна використовувати для визначення ступеня розбіжності ємностей варикапів комплекту У цьому випадку на вхід блока 17, що вичитає, необхідно подати сигнал, рівний 2UOn Тоді на виході блока 17 одержимо '-'вих — -U -С де Приведений пристрій дозволяє зберегти всі переваги прототипу стосовно методу ЄМНІСНООМІЧНОГО дільника з тією лише різницею, що для одержання вихідного сигналу схеми не потрібно якогось додаткового часу на формування коефіцієнта передачі цифроаналогового підсилювача. Швидкодія схеми визначається, в основному, постійними часу детекторів і часом перезарядження ємностей при ЗМІНІ режиму Оскільки схема цілком аналогова, дозволяюча спроможність її сигналу не обмежена якоюсь дискретністю. Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 01601