Устройство для измерения емкости

 

Изобретение служит для повышения быстродействия устройства для измерения емкости. Работа устройства основана на измерении периода сигнала, формируемого генератором (Г) 1, в частотно-задающую цепь которого включена цепь, содержащая разделительные конденсаторы 19 и 20 образцовый варикап 16. Выходной сигнал Г I поступает на формирователь 2 импульсов с выхода которого импульсный сигнал поступает на измеритель 3 периода. Работа проводится в два основных цикла: первый - измерение периода сигна- . ла Г 1 при подключенном объекте измерения , второй - при отключенном. При этом производится калибровка устройства по величине емкости образцового варикапа 16. Вычислительная часть устройства, включающая блок 4 сопряжения , ЭВМ 5, постоянный запоминающий блок 6, выходной регистр 9, регистр 10 сдвига, обеспечивает обработку сигналов с коррекцией погрешностей и управление работой устройства . Повышение быстродействия достигается за счет выб)ра необходимой периодичности калибровки и автоматизации обработки сигналов. Это обеспечивается введением ключа I2, интегратора И, регистра сдвига 10, выходного регистра 9, блока 4 сопряжения, ЭВМ 5, постоянного запоминающего блока 6, триггера 8 и источника постоянного смещения 7. Устройство также содержит элементы развячки 14 и 15. 1 ил. СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОЮ (П) SU

Ai (5g 4 G 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4219963/24-21 (22) 19.02.87 (46) 15.03.89; Бюл. У 10 (72) В.З. Лубяный, В.С, Твереэовский и С.С. Голощапов (53) 621.317.378(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11- 993156, кл. G 01 R 27/26, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 845116, кл. G 01 В. 27/26, 1981..

Работа проводится в два основных цикла: первый - измерение периода сигнала Г 1 при подКлюченноч объекте измерения, второй — при отключенном. При этом производится калибровка устройства по величине емкости образцового варикапа 16. Вычислительная часть устройства, включающая блок 4 сопряжения, ЭВИ 5, постоянный запоминающий блок 6, выходной регистр 9, регистр 10 сдвига, обеспечивает обработку сигналов с коррекцией погрешностей и управление работай устройства. Повышение быстродействия достигается за счет выбора необходимой периодичности калибровки и автоматизации обработки сигналов. Это обеспечивается введением ключа 12, интегратора 11, регистра сдвига 10, выходного регистра 9, блока 4 сопряжения, С

ЭВМ 5, постоянного запоминающего блока 6, триггера 8 н источника постоянного смещения 7. Устройство также содержит элементы развязки 14 и 15. ) ил. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ EMKOC

ТИ (57) Изобретение служит для повышения быстродействия устройства для измерения емкости, Работа устройства основана на измерении периода сигнала, формируемого генератором (Г) I в частотно-задаюцую цепь которого включена цепь, содержащая разделительные конденсаторы 19 и 20, образцовый варикап 16. Выходной сигнал Г 1 поступает на формирователь 2 импульсов, с выхода которого импульсный сигнал поступает на измеритель 3 периода, 1465821

Изобретение относится к технике измерений параметров электрических цепей,в частности к средствам для измерения емкости,и может быть использовано для автоматизированного измерения

5 вольтфарадных характеристик варикапов.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения емкости.

Устройство. содержит генератор 1, формирователь 2 импульсов, измеритель 3 периода, блок 4 сопряжения, ЭВМ 5, постоянный запоминающий блок

6, источник 7 напряжения смещения, триггер 8, выходной регистр 9, регистр 10 смещения, ци- роаналоговый преобразователь (ЦАП) 11, первый 12 и второй 13 ключи, первый 14 и второй 15 элементы развязки, образцовый варикап 16, первый 17 и второй 18 блоблоки И, первый.19 и второй 20 разделительные конденсаторы и зажимы 21 для подключения объекта . измерения, При этом частотно-задающий вход генератора 1 соединен с первыми выводами разделительных конден<. аторов 19 и 20, второй вывод разделительного конденсатора 19 связан с первым выводом образцового варикапа 16 и выходом элемента 15 развязки, второй вывод ! образцового варикапа 16 подсоединен ( к общей шине, второй вывод разделительного конденсатора 20 соединен с

35 первым неподвижным контактом ключа

13, второй неподвижный контакт которога связан с общей шиной, а подвижный контакт подключен к выходу элемента развязки 14 и одному из зажимов 21 для подключения объекта измерения, а второй зажим .21 для подключения объекта измерения соединен: с общей шиной. Выход иэмерительногo генератора 1 связан с входом формирователя 2 импульсов, выход которого подключен к входу измерителя 3 перио. да, выход которого подсоединен к информационному входу блока 4 сопряже50 ния, соединенного через канал общего. пользования с ЭВМ 5 и постоянным запоминающим блоком 6. Четвертый выход блока 4 сопряжения соединен с информационными входами выходного регистра 9 и регистра 10 смещения, вто=55 рые входы выходного регистра 9 и регистра 10 смещения соединены с выходами блоков 17 и 18 И соответственно, первые входы блоков 17 и 18 И связаны между собой и соединены с. вторым выходом блока 4 сопряжения, а вторые входы блоков И 17 и 18 подключены к первому и третьему выходам блока 4 сопряжения . Выход регистра 10 смещения соединен с входом

ЦАП 1!, выход которого связан с первым неподвижным контактом ключа 12 и входом элемента 14 развязки, второй неподвижный контакт ключа 12 соединен с источником напряжения смещения, а подвижный контакт — с входом элемента 16 развязки, Пятый выход блока 4 сопряжения соединен с первым входом триггера 8, второй вход которого соединен с шиной сигнала "Пуск", а выход связан с вторым входом блока 4 сопряжения и управляющими входами ключей 12 и 13. Шестой выход блока 4 сопряжения соединен с входом запуска измерителя 3 периода.

Устройство работает следующим образом.

С приходом импульса "Пуск" триггер 8 устанавливается в единичное состояние, управляя ключом 13, последний подключает испытуемый варикап (конденсатор) в частотно-задающую цепь генератора 1, ключ 12 устанавливается в состояние, обеспечивающее подключение образцового варикапа 16 через элемент развязки 15 к источнику смещения 7, который вырабатывает напряжение смещения, обеспечивающее минимальную .емкость варикапа 16, C выхода триггера 8 в блок 4 сопряжения поступает сигнал, запускающий

ЭВМ 5. В блоке 4 сопряжения для этой цели можно использовать канал прерывания. ЭВМ через блок 4 сопряжения выдает код, предварительно записанный в постоянный запоминающий блок 6, обеспечивающий необходимое значение напряжения смещения, при котором измеряется емкость испытуемого варикапа (для случая, если измеряется емкость варикапа). Этот код поступает на информационные входы регистра

l0. На второй вход этого регистра подается сигнал с выхода блока И 18, который формируется аппаратным сигналом "вывод данных" блока 4 сопряжения и программным сигналом — признаком кода напряжения смещения, сформированным программно в неинформативном разряде, например старшем, 3 14658 блока 4 сопряжения. Код регистра 10 поступает на вход 11АП 11, где преобразуется в напряжение смещения, при котором измеряется емкость (С ) ис-

5 пытуемого варикапа. Генератор, в контур которого включен испытуемый варикап, генерирует синусоидальный сигнал с периодом Т„, который усиливается формирователем 2 до уровня, превышающего порог чувствительности измерителя периода 3.. С программной задержкой, обеспечиваемой 3ВМ и необходимой.для установления переходных процессов в генераторе 1 из-за изменения режима, на выходе блока 4 сопряжения появляется импульс (для этой цели можно использовать один чз выходных разрядов блока 4 сопряжения), запускающий измеритель 3 перно- 2р да. Сигнал в цифровой форме с выхода измерителя 3 периода поступает на вход блока 4 сопряжения. С црограм" мной задержкой, необходимой для формирования кода измерителем 3 периода, 25 информация считывается.в ЭВИ. Если необходимо получить значения емкостей испытуемого варикапа в нескольких точках его вольтфарадной характеристики, описанный цикл начиная с задания кода смещения в регистре 10 и кончая считыванием значения периода повторяется. После считывания семейства значений T блоком 4 н записи их в память ЭВМ программно фор35 мируется импульс напряжения, устанавливающий в нулевое состояние .триггер 8, который устанавливает ключ 12 или 13 в исходное состояние, При этом испытуемый варикап отключится от измерительного генератора l, а образцовый варикап 16 подключается к выходу ПАП 11. Затем программно из постоянного запоминающего блока 6 последовательно считываются коды смещения, которые поступая через регистр смещения 10 и ЦАП 11 на варикап 16, обеспечивают ряд значений емкостей

С, . Каждой емкости С, .(i=0,1,2,... ...,и) соответствует свой период

Т . Периоды считываются с измеритеЭ ля периода 3 и через блок 4 сопряжения поступают в ЭВМ. Последним считывается значение периода Т при уровне напряжения смещения на выходе

ЦАП 11, равном напряжению источни- . ка 7 постоянного смещения. Этот ре". жим соответствует режиму генератора 1 при отсутствии на измерительных зажимах испытуемого варикапа, Значение С„ вычисляется ЭВИ по формуле:

Т„-Т, (1) где С вЂ” значение емкости варикапа 16, соответствующее периоду Т;, Значение Т; в формуле,1) выбирается ближайшим к значению T„прог раммно.

ЭВМ просчитывает по формуле (1) значения С„ столько раз, сколько есть отсчетов Т„, т.е. сколько значений емкостей вольтфарадной характеристики испытуемого варикапа необходимо иметь. Яалее программно проверяются значения емкостей по отношению к допустимым уровням, хранящимся в постоянном запоминающем блоке, и выдается информация об испытуемом варикапе (конденсаторе). При это.. один из неинформативньгл разрядов блока 4 сопряжения (например, следующий за старшим) выдает сигнал, который подтверждает поступление информации на вход блока. И 17. На другой вход блока И 17 поступает аппаратный сигнал "Вывод данных". Сигнал с выхода блока И 17 поступает в выходной регистр 9 ° Запись информации в выходном регистре 9 свидетельствует об окончании цикла измерения и обработки данных об испытуемом варикапе (конденсаторе), I

Ф а р и у л а и.з о б р е т е н и я

Устройство для измерения емкости, содержащее генератор, в частотно-saдающую цепь которого последовательно включены ключ,и зажимы для подключения объекта измерения, а выход генератора через формирователь импульсов соединен с входом измерителя периода, первый и второй элементы И, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены электронная вычислительная машина, блок сопряжения, постоянный запоминающий блок, выходной регистр, источник напряжения смещения, регистр смещения, цифроаналоговый преобразователь, образцовый варикап, первый и второй элементы развязки, второй ключ и триггер, причем выход

Составитель В. Стукан

Редактор Л. Пчолинская Техред А. Кравчук

Корректор Н Король

Заказ 941/46

Тираж 7ll

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 14 триггера соединен с входом. блока сопряжения и управляющими входами первого и второго ключей, при этом подвижный контакт второго ключа через элемент развязки соединен с образцовым варикапом, включенным в частотно-задающую цепь генератора, один неподвижный контакт второго ключа ( соединен с выходом источника напряменяя смещения, а другой — с выходом цифроаналогового преобразователя и через второй элемент развязки для подключения объекта измерения — с зажимом, а вход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом регистра смещения, информационный вход которого соединен с четвертым выходом блока сопряжения и информационным входом выходного регистра, а другой

1 ! вход регистра смещения соединен с

65821 6 выходом второго блока И, один вход которого соединен с третьим выходом блока сопряжения, а другой вход — с вторым выходом блока сопряжения и

5 входом первого блока И, выход которой соединен с вторым входом выходного регистра, а другой вход первого блока И соединен с первым выходом блока сопряжения, выход измерителя периода соединен с информационным входом блока сопряжения, шестой выход которого соединен с запускающим входом измерителя периода, кроме того,блок сопряжения соединен через канал коллективного пользования с электронной вычислительной машиной и постоянным запоминающим блоком, один вход триггера соединен с пятым выходом блока сопряжения, а другой

его вход — с шиной сигнала "Пуск".