Устройство для измерения статических параметров кварцевых резонаторов

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Цель изобретения - повьппение точности измерения статической емкости кварцевых резонаторов. Устройство содержит источник 2 опорного напряжения, операционный усилитель 4, опорный конденсатор 5, блок 8 вычитания, измеритель 6 мгновенных значений напряжения и компаратор 12. Устройство оснащено блоком 1 синхронизации, измерителем 7 мгновенных значений напряжения , блоками 10 и 11 вычитания, масштабирующим преобразователем 9. Введение вышеуказанных элементов и образование новых функциональных связей способствуют достижению поставленной цели. 1 ИЛ1 i (Л Сст со о СХ) со со со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) su (g)) 4 С 01 R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 -

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ccm

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3998613/24-21 (22) 11,11,85 (46) 07.05.87. Бюл. М 17 (71) Пензенский политехнический институт (72) 10.С.Гаевский, А.И.Мартяшин, А.В.Светлов и Б.В.Цыпин (53) 621.317.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 679897, кл. G 01 R 27/26, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1205074, кл. С 01 R 29/21, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники.

Цель изобретения — повышение точности измерения статической емкости кварцевых резонаторов. Устройство содержит источник 2 опорного напряжения, операционный усилитель 4, опорный конденсатор 5, блок 8 вычитания, из.— меритель 6 мгновенных значений напряжения и компаратор 12, Устройство оснащено блоком 1 синхронизации, измерителем 7 мгновенных значений напряжения, блоками 10 и 11 вычитания, масштабирующим преобразователем 9. Й

Введение вышеуказанных элементов и образование новых функциональных свя- %У зей способствуют достижению поставленной цели. 1 ил.

130893

UoCc1 (t +at )= ——

ИМ И1 1 cN о

По (+6 "си)

+ °

О ИЭ

UoCeT

U (t +qt )= им ьн L си С

Р

Uî 2+ beñ

Ср и

+ +

UkG1

Со

U.C, + - - +

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения статических параметров кварцевых резонаторов, а именно статической емкости и сопро- g тивления изоляции.

Целью изобретения является повышение точности измерения- статической емкости кварцевых резонаторов.

На чертеже приведена функциональ- 10 ная схема устройства для измерения статических параметров кварцевых резонаторов.

Устройство содержит блок 1 синхронизации, источник 2 опорного напряже- 15 ния, клеммы для подключения кварцевого резонатора 3, операционный усилитель 4, опорный конденсатор 5 (С ), первый измеритель 6 мгновенных значений напряжения, второй измеритель 7 20 мгновенных значений напряжения, первый блок 8 вычитания, масштабирующий преобразователь 9, второй блок 10 вычитания, третий блок 11 вычитания и кампаратор 12. 25

Выход источника 2 опорного напряжения соединен с одной из клемм для подключения кварцевого резонатора 3, друт ая клемма для подключения которого соединена с инвертирующим входом 30 операционного усилителя 4 (ОУ). В цепь отрицательной обратной связи последнего включен опорный конденсатор 5 (С ), неинвертирующий вход

ОУ 4 соединен с общей шиной устройства, а выход — с входами первого измерителя 6 мгновенных значений напряжения, второго измерителя 7 мгновенных значений напряжения, выходы которых соединены с входами первого блока 40

8 вычитания, выходом соединенного через масштабирующий преобразователь 9 с одним из входов второго блока 10 вычитания, другой вход которого соединен с выходом второго измерителя

7 мгновенных значений напряжения, а выход второго блока 10 вычитания соединен с одним из входов третьего блока 11 вычитания, другой вход которога соединен с выходом ОУ 4, а выход третьего блока 11 вычитания соединен с одним из входов компаратора 12, другой вход которого соединен с выходом источника 2 опорного напряжения.

Синхронная работа узлов устройства достигается с помощью блока 1 синхронизации, имеющего три выхода. Первый выход блока 1 синхронизации соединен с входам синхронизации источника 2

9 2 опорного напряжения, второй выход блока 1 синхронизации соединен с входом синхронизации первого измерителя

6 мгновенных значений напряжения, третий выход блока 1 синхронизации соединен с входом синхронизации второго измерителя 7 мгновенных значений напряжения.

Устройство для измерения статических параметров кварцевых резонаторов работает следующим образом.

Блок 1 синхронизации вырабатывает синхроимпульсы, которые управляют работой источника 2 опорного напряжения, на выходе последнего формируется по-, следовательность однополярных прямоугольных импульсов амплитудой U, поступающая через кварцевый резонатор

3, подключенный к клеммам, на вход операционного усилителя 4, в цепь отрицательной обратной связи которого включен опорный конденсатор 5 емкостью С

Первый измеритель 6 мгновенных значений напряжения по синхросигналу длительностью t „, поступающему на вход синхронизации в момент времени фиксирует выходное напряжение

Uî (0) B MQMeHT р t1 +6 Си

Второй измеритель 7 мгновенных значений напряжения по синхросигналу длительностью gt „, поступающему на вход синхронизации в момент времени с, фиксирует выходное напряжение 11 () в момент времени +Ь „.

6 1

При t )t — где — — декремент

1 а а затухания кварцевого резонатора, все процессы, описываемые показательной функцией, можно считать закончившим&, 5 ся так как уже при t= — зкспоненциЭ а альная составляющая принимает значение 99, ЗЖ от установившегося.

Таким образом, выполнив условие окончания переходных процессов, описываемых показательной функцией, получают следующие выражения для напряжений на выходах измерителей мгновенных значений напряжения

1308939

VQÜ t.»

U = — ——

CQ R

Ua C<, 11о

+ — — +

Co CoR» и. Е

U о из

Сст

Сс

U„C

С!

О вц л июмн имьнл

Щ tcn Uo Сст +

СоКи., С, иЗ о из

Ua и си 11о и=

C.R„ CoRN3

U =.-KU +

ВЧ ю Еюл

-К

CQRn3

U o (t + lh tcu) + а» о иЬ где С вЂ” статическая емкость кварцесг вого резонатора;

R — сопротивление изоляции квари цевого резонатора;

С вЂ” динамическая емкость кварл цевого резонатора.

Выходное напряжение блока 8 вычи1 тания равно разности входных напряжений

Далее напряжение с выхода первого блока 8 вычитания через масштабирую-. щий преобразователь 9 поступает на вход второго блока 10 вычитания, Hà 20 другой вход которого поступает напряжение с выхода второго измерителя 7 мгновенных значений напряжения. Выходное напряжение второго блока 10 вычитания описывается выражением 25

<о Сст + UQCi + Uggtg+atcn)

Со Со Со Rg

UсСст UoCi (t -t )+ — — + — — +

С С а

30 где К„- коэффициент передачи масштабирующего прес бразов ателя.

Так как Сл, С и С,„ известны,то

tz ++bcè устанавливая К = — — — " получают мп л

t2+ htcu Un U Сст () о +

C0 CQ ORNA Со где Сл и С вЂ” динамическая и статичес кая емкости кварцевого резонатора соответственно. 45

Напряжение с выхода второго блока

10 вычитания поступает на один иэ вхо- дов третьего блока 11 вычитания, на другой вход которого поступает напряжение с выхода операционного усилите-50 ля 4.

Напряжение с выхода третьего блока 11 вьгчитания поступает на один из входов компаратора 12, на другой. вход 55 которого поступает напряжение с выхода источника 2 опорного напряжения, при этом на выходе компаратора Аор мируются импульсы, длительность 6 иэ которых определяется из условия

"о =11вцз

Выбрав величину Uo таким образом, чтобы компаратор изменял свое состояние в моменты времени atus7tl т.е. когда все переходные процессы закончатся, можно получить следующее равенство: из которого находится величина 6tи, Формула изобретения

Устройство для измерения статических параметров кварцевых резонаторов, содержащее источник опорного напряжения, выход которого соединен с первой клеммой для подключения кварцевого резонатора, вторую клемму для подключения кварцевого резонатора, соединенную с инвертирующим входом операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен опорный конденсатор, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной устройства, а выход соединен с входом первого измерителя мгновенных значений напряжения, выход кото- . рого соединен с одним иэ входов первого блока вычитания, компаратор, один из входов которого,подключей к выходу источника опорного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй измеритель мгновенных значений напряжения, масштабирующий преобразователь, второй и третий блоки вычитания, блок синхронизации, причем вход второго измерителя мгновенных значений напряжения соединен с вьлходом операционного усилителя, а выход — с другим входом первого блока вычитания, выход которогО соеди нен через масштабирующий преобразователь с одним иэ входов второго блока вычитания, другой вход которого соединен с выходом второго измерителя мгновенных значений напряжения, а выход — с одним иэ входов третьего

О блока вычитания, другой вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а выход — с вторым входом компаратора, первый выход блока синхронизации соединен с входом синхронизации источника опорного напряже1308939

Составитель Н.Криков

Редактор О.Юрковецкая Техред Л.Олейник КорректорС,1 1екмар

Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1794/37

Цроизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород,ул. Проектная, 4 ния, второй выход — с входом синхрониз ации первого из мерителя мгновенных значений напряжения, третий выход— с входом синхронизации второго измерителя мгновенных значений напряжения.