Устройство для измерения параметров электротермической нелинейности резисторов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕДСТРОТЕРМИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ РЕЗИСТОРОВ по авт.св. 868514, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности измерений, в него введены дифференцирующий блок, блок выборки-хранения , делитель напряжения, компаратор напряжения, генератор тактовых импульсов и формирователь задержки , причем испытуемое сопротивление подключено к первому входу дифференцирующего блока, выход которого соединен с первыми входами блока выборки-хранения и компаратора напряжения, выход блока выборкихранения соединен с первыми входами вычислительного блока и делителя напряжения, выход последнего соединен с вторым входом компаратора напряжения , его выход подключен к входу генератора тока и второму входу вычислительного блока, третий вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, а выход соединен с блоком индикации, второй выход генератора тактовых импульсов подключен с к входу формирователя задержки, пер вый выход которого соединен с вторым входом блока выборки-хранения, а второй выход формирователя задержки подключен к второму входу дифференцирующего блока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ, РЕСПУБЛИН

„„SU„„1046706 А (50 G 01 Q 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ::: "!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 868514 (21) 3438957/18-21 (22) 12.05.82 (46) 07.10.83.Бюл. Р 37 (72) И.СеБрайнина и В.Ф.Федоровский (71) Куйбыщевский электротехнический институт связи (53) 621 . 317 . 333 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 868514, кл. С 01 R 27/00, 1979 (прототип}. (54)(57} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ IIAPAMETPOB ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ РЕЗИСТОРОВ по авт.св. Р 868514, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности измерений, в него введены дифференцирующий блок, блок выборки-хранения, делитель напряжения, компаратор напряжения, генератор тактовых импульсов и формирователь задержки, причем испытуемое сопротивление подключено к первому входу дифференцирующего блока, выход которого соединен с первыми входами блока выборки-хранения и компаратора напряжения, выход блока выборкихранения соединен с первыми входами вычислительного блока и делителя напряжения, выход последнего соединен с вторым входом компаратора напряжения, его выход подключен к входу генератора тока и второму входу вычислительного блока, третий вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, а выход соединен с блоком индикации, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к входу формирователя задержки, пер- Е

С2 вый выход которого соединен с вторым входом блока выборки-хранения, а второй выход формирователя задержки подключен к второму входу дефферен- С цирующего блока.

104670б

Изобретение относится к электроиэмерениям, в частности к устройствам измерения параметров электротехнической нелинейности резисторов.

По основному авт. св. Р 868514 известно устройстъо для измерения 5 электротермической нелинейности резисторов, содержащее последовательно соединенные генератор тока, измеряемое сопротивление, дифференциаль ный усилитель, вычислительный блок 10 и блок индикации, блок автобаланса, вход которого соединен с выходом диФференциального усилителя„ а выход соединен с вторым входом дифференциального усилителя, и f5 ключ, выход которого соединен с вхоцом блока измерения сопротивления вычислительного блока, а вход подключен к измеряемому,сопротивлениюГ11.

Однако известное устройство не gp обеспечивает высокой точности измерений из-за двухкратйого (двухтакт.ного ) воздействия импульсов тока на испытуемый образец. Под действием лительного нагрева от первого имульса тока в структуре резистора натупают необратимые изменения, приводящие к видоизменению формы Кривой нагрева во втором такте работы.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство содержащее последовательно соединенные генератор тока, измеряемое сопротивление, вычислительный блок, блок- индика- З5 ции и блок автобаланса, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход соединен с вторым входом дифференциального усилителя и ключ, выход которого соеди- 4р нен с входом блока измерения сопротивления вычислительного блока, а выход подключен к измеряемому сопротивлению, дополнительно введены дифференцирующий блок, блок выборки-хра- 45 нения, делитель напряжения, компаратор напряжения генератор тактовых импульсов и формирователь задержки, причем испытуемое сопротивление подключено к первому входу дифференцирующего блока, выход которого соеди нен с первыми входами блока выборки.хранения и компаратора напряжения, выход блока выборки-хранения соединен с первыми входами вычислительного блока и делителя напряжения, выход последнего соединен с вторым входом компаратора напряжения, его выход подключен к входу генератора тока и второму входу вычислительно го.блока, третий вход которого соеди-б9 нен с генератором тактовых импульсов, а выход соединен с блоком индикации, .второй выход генератора тактовых импульсов подключен к входу формирователя задержки, первый выход которого соединен с вторым входом блока выбарки-хранения, а второй выход формирователя задержки подключен к второму входу дифференцирующего блока.

На чертеже прнведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 тока, испытуемое сопротивление 2, дифференцирующий блок 3,. блок 4 выборки-хранения, делитель 5 .напряжения, .компаратор б напряжения, генератор 7 тактовых импульсов, формирователь 8 задержки, вычислительный блок 9 и блок 10 индикации.

Устройство работает следующим образом.

При подключении испытуемого сопротивления 2 к выходу генератора 1 тока через соцротивление начинает протекать ток, Я, величина которого может дискретно изменяться в широком диапазоне значений.

Напряжение на испытуемом сопротивлении 2 изменяется по закону . ч= м (t+c49)=ч„+ч ()-e J, (1) где Й вЂ” сопротивление образца в холодном cocTGHBHHð Ом о(- температурный коэффициент сопротивления, 1/град;

8 — превышение текущей температуры образца над температурой окружающей среды, град, Ч =э(„ыа — напряжение электротермической нелинейности, 9„ - установившаяся температура резистора, Ч„=3R — напряжение на холодном рех эисторе; . — тепловая постоянная времени.

У

Температура образца при пропускании через него постоянного тока изменяется по закону

8 =е„„()-e=" ) . (2)

В дифф ренцирующем блоке 3 выполняется операция

О,„,фф--RC å,(З) ч где RC — постоянная времени дифференциатора, U — напряжение на емкости дифс ференциатора.

Во избежание перегрузки дифференцирующего блока 3 и компаратора б напряжения во время действия переднего фронта входного импульса от формирователя 8 задержки поступает импульс длительностью Г> „.,При этом на время заряда емкости С дифференцирующего блока 3 до напряжения подставки ч„ сопротивление R дифференцирующего блока 3 закорачивается помощью электронного ключа.

1046706

V = 0; Re=const . (Я

Составитель Н.Михалев

Техред .М.Кузьма

Редактор H.Ãðèmàíîâà

Корректор A. Ильин

Заказ 7724/45. Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ,по делам изрбретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подпис ное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная, 4

Постоянная времени входной цепи дифференциатора „=Р„с <с выбиэад рается с таким расчетом, чтобы к моменту окончания интервала задержки

Тэд емкость С успевала полностью зарядиться до напряжения подставки V

° 5 а напряжение на выходе днфференциатора снижалось практически до нуля.

По.окончании импульса задержки эсМ ключ на выходе дифференцирующего блока 3 размыкается и выходное напряжение дифференцирующего блока 3 начинает изменяться в соответствии с формулой (3 ). Одновременно с выхода формирователя 8 задержки на вход блока 4 выборки-хранения по- 15 ступает на очень короткое время в ; . импульс, разрешающий выборку отсчета напряжения с выхода дифференцирующего блока 3 Согдасно,формуле(3)

V= — — V e Ñ (4) 20

RC "зад/" R

1 1Ъ В ъ

Выбранное и запомненное аналоговое значение отсчета с выхода блока 4 выборки-хранения поступает на первый вход вычислительного блока 9, а также на вход делителя 5 напряжения.

Делитель 5 напряжения осуществляет ослабление выбранного уровня в заданное число раз. Поскольку закон изменения напряжения на выходе дифференцнрующего блока 3 экспоненциальный, ЗО для нахождечия тепловой постоянной времени резистора целесообразно выбрать коэффициент ослабления, в делителе 5 напряжения из условия

-е о,„ где 8 - основание натурального логарифма, (7 — напряжение на выходе де- 4g

2 лителя 5.

Поскольку nl

Таким обарзом, время t, отсчитанное от момента окончанйя импульса задержки э до момента срабатывания

/ Ф

45 компаратора 6 напряжения при достиженин íà его сигнальном входе опорного уровня, численно равно тепловой постоянной времени с . После окончания измерения с выхода компаратора 6 напряжения на, управляющий вход генератора 1 тока поступает запирающий, импульс и ток в испытуемом сопротивление 2 прекращается. Импульс длительностью с выхода компаратора 6 напряжения подается на второй вход вычислительного блока 9, на третий вход которого одновременно посту. пают счетные импульсы от генератора 7 тактовых импульсов. В составе вычислительного блока 9 имеютСя счетчики импульсов, подсчитывающие количество тактовых импульсов, прошедших эа время . Цифровое значение тепловой постоянной времени резистора индицируется на табло в блоке 10 индикации.

С помощью вычислительного блока 9 производится измерение напряжения электротермической нелинейности,„ по известным значениям. отсчета напряжения U„ è тепловой постоянной времени

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа и устройства по сравнению .с известными заключавтся в повышении точности измерений как за счет исключения погрешностей, связанных с неточной балансировкой кривой нагрева, так и благодаря отказу от многократного зондирования испытуемого образца импульсами тока, приводящего к необратимым изменениям внутренней структуры резистора из-эа длительного нагрева.и делающего контроль по существу, разрушающим, а так;же сокращении времени измерений Конт- роль параметров электротермической нелинейности осуществляется по предлагаемому способу однократным импульсом тока за время, равное тепловой постоянной времени образца.