Пристрій для контролю параметрів варікапів

Пристрій для контролю параметрів варікапів, що містить генератор високої частоти, джерело зсуву, ємність, резистор, ключ, другий резистор схему з керованим коефіцієнтом передачі, клеми для підключення випробуваного приладу, який відрізняє ться тим, що в нього додатково введені 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 залучений до першого резистора, другий вивід якого сполучений із загальною шиною 36344 До недоліків пристрою необхідно віднести його складність в апаратному відношенні, а також відносно невисоку точність при вимірі ємності і ступеня ідентичності вольтфарадних характеристик через наявність досить значної шумової складової у вимірювальному сигналі. Більш близьким по своїй технічній суті до запропонованого пристрою є пристрій (А.С. СРСР № 651275, G01R 27/26 - прототип), ще містить генератор високочастотного сигналу, джерело зсуву, ємність, резистор і послідовний ланцюг з клем для підключення випробуваного 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, залученого до схеми з керованим коефіцієнтом передачі, вхід комутатора з'єднаний через ємність із генератором високочастотного сигналу і через перший резистор із джерелом зсуву, один вихід комутатора залучений до зразкової ємності, а інший - до клеми для підключення випробуваного приладу. До недоліків цього пристрою варто віднести високий зміст шумової складової у вимірювальному сигналі, особливо при вимірі ємностей низького (нижче 10 пФ) рівня. У силу того, що в прототипі використовується метод ємнісно-омічного дільника (ГОСТ 18986.4-73. Диоды полупроводниковые. Ме тоды измерения емкости), а сам об'єкт виміру нелінійний, високочастотна напруга, яка подається 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 шумовий складової у вимірювальний сигнал. Ця складова особливо сильно позначається при вимірі і контролі ступеня ідентичності вольтфарадних характеристик сполучених варікапів, 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. Задачею винаходу є створення пристрою для контролю параметрів варікапів, у якому за рахунок конструктивних особливостей можливо було б одержати збільшення точності при вимірі ємності і ступеня ідентичності. Поставлена задача досягається тим, що пристрій містить генератор високої частоти, джерело зсуву, ємність, резистор, ключ, другий резистор, схему з керованим коефіцієнтом передачі, клеми для підключення випробуваного приладу, підсилювач високої частоти, детектор, генератор імпульсів, ємність дільника, блок збігу, двоїчний лічильник, граничний елемент, блок, що вичитає, шину для підключення опорної напруги, пускову шину, причому генератор високочастотної напруги через ємність, залучений до першого резистора, другий вивід якого сполучений із загальною шиною, до ємності дільника і першого контакту ключа, другий контакт якого з'єднаний із першою клемою для підключена випробуваного варікапа, другим виводом ємності дільника, входов підсилювача високої частоти і через другий резистор із джерелом зсуву вихід підсилювача через детектор з'єднаний з аналоговим входом схеми керованим коефіцієнтом передачі, вихід якої з'єднаний із входами граничного елемента і блока, що вичитає, ви хід 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, до другого входу якого залучений генератор імпульсів вихід блока збігу з'єднаний із тактовим входом двоїчного лічильника, R-вхід якого залучений до пускової шини, а вихід - до керуючого входу схеми з керованим коефіцієнтом передачі, друга клема для підключенню випробуваного приладу з'єднана з загальною шиною. На фігурі подана схема пристрою. Вона складається з генератора 1 високої частоти, розділювальної ємності 2, резистора 3, ємності 4 дільника, джерела 5 зсуву, резистора 6, ключа 7, клем 8 і 10 для підключення випробуваного варікапа 9, підсилювача 11 високої частоти, генератора 12 імпульсів, детектора 13, двовходового блока 14 збігу, пускової шини 15, схеми 16 із керованим коефіцієнтом передачі, двоїчного лічильника 17 імпульсів, шини 18 для підключення опорної напруги, блока 19, що вичитає, граничного елемента 20. Схема 16 із керованим коефіцієнтом передачі в даному випадку може бути зібрана на основі цифроаналогового перетворювача, що множить, коефіцієнт передачі якого визначається кодом, що знаходиться у лічильнику 17. Генератор 1 високочастотної напруги через ємність 2 залучений до першого резистора 3, другий вивід якого з'єднаний із загальною шиною, до ємності 4 дільника і першого контакту ключа 7. Другий контакт ключа з'єднаний із першою клемою 8 для підключення випробуваного варікапа 9, другим виводом ємності 4 дільника, входом підсилювача 11 високої частоти і через другий резистор 6 із джерелом зсуву 5. Вихід підсилювача 11 через детектор 13 з'єднаний з аналоговим входом схеми 16 із керованим коефіцієнтом передачі. Вихід схеми 16 з'єднаний із входами граничного елемента 20 і блока 19, що вичитає, ви хід якого є виходом пристрою, а другий вхід з'єднаний із шиною 18 для підключення опорної напруга. Вихід граничного елемента 20 з'єднаний із керуючим входом ключа 7 і одним із входів блока 14 збігу, до другого входу якого залучений генератор 12 імпульсів. Вихід блока 14 збігу з'єднаний із тактовим входом двоїчного лічильника 17, R-вхід якого залучений до пускової шини 15, а вихід - до керуючого входу схеми 16 із керованим коефіцієнтом передачі. Друга клема 10 для підключення випробуваного приладу 9 з'єднана, загальною шиною. Порівнянний аналіз із прототипом показує, що пристрій, відрізняється тим, що в схему додатково введені нові блоки підсилювач високої частоти, детектор, генератор імпульсів, ємність дільника, блок збігу, двоїчний лічильник, граничний елемент, 2 36344 блок, що вичитає, шина для підключення опорної напруги, пускова шина і їх зв’язки між собою й іншими елементами схеми, що дозволило поліпшити співвідношення сигнал-шум у вимірювальному сигналі і виключити методичну похибку виміру, тим самим підвищити точність. У початковому стані схеми ключ 7 знаходиться у замкнутому стані, у лічильнику 17 знаходиться такий код, що напруга на виході схеми 16 перевищує поріг спрацьовування граничного елемента 20, котрий видає потенціал, який утримує ключ 7 у замкнутому стані і забороняє проходження тактових імпульсів від генератора 12 імпульсів через блок 14 збігу до тактового входу лічильника 17. Генератор 1 високої частоті виробляє синусоїдальну напругу частоти, при якій провадиться вимір ємнісних параметрів, котра, у загальному випадку, пройшовши ємнісний дільник, утворений ємністю 4 і випробуваною ємністю 9, посилюється детектирується відповідно підсилювачем 11 і детектором 13 і надходить до аналогового входу схеми 16. З приходом імпульсу 'Пуск" обнуляється лічильник 17, сигнал на виході схеми 16 стає рівним нулю, граничний елемент 20 формує потенціал, що переводить ключ 7 у розімкнутий стан, на вхід блоку 4 збігу поступає дозвіл на проходження тактових імпульсів від генератора 12 імпульсів на вхід лічильника 17. Ємність 4 дільника і випробувана ємність 9 утворюють ємнісний дільник. Сигнал U1 на виході детектора дорівнює: мкнутий стан. У цьому випадку сигнал на виході схеми 16 дорівнює: Або з урахуванням (1) і (2): Якщо прийняти, що величина опорної напруги, яка подається на шину 18, дорівнює порогу спрацьовування елемента 20, і ця величина є від'ємником стосовно блока 19, на виході останнього одержуємо: - сигнал, пропорційний ємності, що вимі-рюється, оскільки всі інші величини, що входять в отриманий вираз - постійні. А, тому що ви хідний сигнал не залежить від коефіцієнта підсилення, можна свідчити, що одержанням вихідного сигналу, величина якого пропорційна параметру що вимірюється, одночасно відбулася і самокалібровка вимірювальноп тракту. У цьому випадку пристроєм можна користуватися як вимірювачем ємності. Якщо ж на шину 18 подати сигнал, рівний 2Uп, на виході блока 19 одержимо: де DС=Сх – С. Отриманий вираз являє собою відносну величину ступеня розбіжності ємностей С и Сх дільника, тобто в цьому випадку пристроєм можна користуватися для визначення ступеня розбіжності ємност й варікалів комплекту при заданій напрузі зсуву. У приведеному пристрої сигнал, що поступає на вхід підсилювача 11, дорівнює сигналу на випробуваному приладі, що практично дорівняє напрузі генератора в прототипі, оскільки в схемі з 1 ємкісно-омічним дільником >> R , де R - знаωC чення резистора дільника. Крім того, метод, який використовується у пристрої, не має методичної помилки, властивої ємнісно-омічному дільнику. Отже, запропоноване рішення дозволяє різко підвищити сигнал, який знімається, котрий потребує значно меншого підсилення, а приведений пристрій, створений на базі ємнісного дільника, можна використовувати; к вимірювач параметрів варікапів - ємності і ступеня розбіжності по ємності варікапів комплекту - так само, як і при використанні ємнісно-омічного дільника, але з набагато кращим співвідношенням сигнал-шум. де Ur - напруга генератора; ky - загальний коефіцієнт підсилення підсилювача 11 і детектора 13; w - кругова частота виміру; С - ємність 4 ємнісного дільника; Сх - випробувана ємність. В міру заповнення лічильника 17 зростає напруга на виході схеми 16. При досягненні нею значення, яке визначається порогом спрацьовування елемента 20, на виході останнього формується потенціал, що забороняє проходження тактових імпульсів на вхід лічильника. На виході схеми 15 одержуємо: де k - коефіцієнт передачі схеми 16; Uп - поріг спрацьовування елемента 20. Значення k у вигляді коду зберігається в лічильнику 17. З появою потенціалу, що забороняє, на виході граничного елемента 20 ключ 7 переходить у за 3 36344 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4