Способ измерения добротности варикапов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении добротности полупроводниковых варикапов. Целью изобретения является повышение точности измерения путем учета температурного дрейфа добротности контура без измеряемого варикапа. Способ заключается в том, что контур с объектом измерения настраивают в резонанс и по уровню добротности контура с объектом измерения и добротности контура без объекта измерения рассчитывают величину добротности последнего, причем измеряют начальную емкость варикапа настройки и по трем мерам добротности, две из которых должны иметь равные емкости, измеряют общую емкость контура и сопротивление потерь варикапа настройки. Затем при отсутствии объекта измерения периодически определяют сопротивление потерь индуктивности контура. По измеренным значениям параметров контура методом расстройки частоты определяют добротность контура без объекта измерения. 3 ил.

CGY33 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

011ИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4440428/24-21 (22) 13,06,88 (46) 07,10,90, Бюл, № 37 (72) В,З,Лубяный и С,С.Голощапов (53) 621.317.377(088.8) (56) Варикапы. Методы измерения добротности,. ГОСТ 18986,1976, Авторское свидетельство СССР № 1367700, кл, Г 01 R 37/36, 1985.

l(54) СПОСОБ ИЗМЕРБНИЯ ДОБРОТНОСТИ

ВАРИ1(АПОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении добротности полупроводниковых варикапов, Целью изобретения является повьш)ение точности измерения путем учета температурного дрейфа добротности контура без измеряемого варикапа. Способ заключаИзобретение относится к измерительной технике и может использовятьсн .при измерении добротности полупроводниковых конденсаторов (варикапов).

Цель изобретения — г)овьпнение точности путем учета температурного дрейфа добротности контура без измеряемого объекта (варикапа), На фиг,1 представлена эквивалентная схема варикапа настройки; на фиг.2 — модифицированная эквивалентная схема варикапа настройки; на фиг,3 — общая схема замещевия контура с испытуемым варикапом, иллюстрирующая реализацию способа измерения добротности варикапов.

Способ измерения добротности варикагов предусматривает определение

ÄÄSUÄÄ 1597782 А ") щ) G 01 R 27/26 ется в том, что контур с объектом измерения настраивают в резонанс и,. по уровню добротности контура с объектом:, измерения и добротности контура без объекта измерения рассчитывают величину добротности псследнего, причем измеряют начальную емкость варикапа настройки и по трем мерам доброт— ности, две из которых должны иметь равные емкости, измеряют общую емкость контура и сопротивление потерь варикапа настройки. Затем при отсутствии объекта измерения периодически определяют сопротивление потерь индуктивности контура. По измеренным значениям параметров контура методом

Ф расстройки частоты определяют доброт-. ность контура без объекта измерения, 3 ил, С: параметров схемы замещения измерения по мерам добротности, представляющим собой емкостные двухполюсники с известными значениями емкости и добротности.

С целью обеспечения возможности автоматизации процесса измерения путем применения. электронной настройки используется схема, в которой в качестве конденсатора переменной емкости используется варикап настройки. Поскольку величина емкости Hcllbl туемых варикапов находится в пределах от С)) „ до С) >«, варикап налщ ко стройки должен перекрыть указанный диапазон емкостей. Для создания максимальной чувствительности контура в заданном диапазоне используется,1597782

Я, О =.— ——

15

2И4L, Р

Ы где W= ——

Р =Т 2. г

1„ тогда реактивная энергия индуктивности; активные потери, I = 11()(С„,+C„). поскольку

)) г

Ы (С„ ic„) га1;

Q = — — — -r Р(3) 25

Тg. Cp

С тогда участок варикапа настройки в области

so çìîæíî больших смещений, т,е. на участок с максимальной добротностью.

Представим варикап настройки в виде двух параллельно соединенных емкостей Сна и Си и последовательного резистора r> (фиг.1), где С „ — начальная емкость варикапа при максимально возможном смещении„ измеренная перед установкой.варикапа в схему; С н — текущая емкость варикапа настройки, г — сопротивление потерь этого варикапа, IIpH 9Tot1 CA=CUD, сц„„„.. (I)

Пусть к варикапу приложено напряжение U с частотой Я. Тогда ток в резисторе г > равен

Потери Р в резисторе r равны

Р, = (Бы (c „+r>)) г

Схему (фиг, 1) можно представить . в виде двух параллельно соединенных

RC-цепей, одна из которых представляет собой емкость С но с последовательно соединенным резистором г, другая — цепь, состоящую из емкости

C H с последовательно соединенным ре- зистором r (фиг,2).

По аналогии с предыдущим суммарные потери в схеме:

Р =(о Я Сиа) г +%Я Ся), г °

Исходя из равенства Р1=Р после 4О необходимых преобразований получим

2С но+1 г=г (- — — — — ) ° (2)

c„

Таким образом, варикап настройки можно представить в виде двух па45 раллельных ветв ей, одна из которых, содержит постоянные параметры С но и другая — переменные С> и r зависящие от измеряемой емкости, . Общая схема замещения контура с испытуемым варикапом принимает вид, приведенный на фиг,3, где Ь вЂ” индук( тивность контура: r — сопротивление потерь индуктивности; С вЂ” эквивалентная емкость, состоящая из начальной емкости варикапа настройки Сио, емкости экрана и элементов конструкции (С =const), rz — эквивалентное сопротинление потерь, учитывающее потери начальной емкости r . потери в экб ране и элементах Ko деструкции, С N u

r — параметры варикапа настройки;

С > и r> — параметры измеряемого вари.капа.

Определим добротность части контура без измеряемого варикапа. В общем случае добротность индуктивности

»и через отношение энергий где ", Р— суммарные потери рассматриваемой части контура., Учитывая, что все ветви схемы высокодобротные, можно записать

rPe C =C0+C +C> — общая емкость контура (С . =const), тогда Р=Е г +

+I го+Х г, или, Р = I Lr +

0 г.

Со Си 2 1

+ (— -)г + (- — ) с с

Подставляя полученное выражение и

1 ,учитывая, что Я I.=---"- получим выра«Я С" жение добротности рассматриваемой части контура через параметры схемы замещения:

1 е

К

63С г +(— ) r

Со 2 где r =r +(— -) r

L 4 С Ь

r1, — эквивалентное сопротивление потерь индуктивности, 1 Г Си

= Я С (г + (— -) r к

С

Или с учетом выражения (3)

1 Си — -= Ус „+ (2C„O+C„)r (4) 15977

82 6

Параметры С и r, определенные

t соответственно по (6) и (10 ), по мерам, выполненным в соответствии с условиями (5) и (10), принимаются noi стоянными для данного экземпляра контура.

С,„,= СМ2 (5) Можно показать, что

Qx< ч12 С 1 М2

Таким образом, подставив на изме- 25 рительную позицию поочередно вместо варикапа меры с указанными параметрами при настройке в резонанс, сняв отсчеты QI< и (12, можно опредеС ..

Проведя аналогичные операции с мерами О. < и Ом„согласно (4) по— лучаем

r ь ЫС QKK

+ С ) r чмакс

Си макс (2С +

С 2Но й

---= ЯС

QKi

1, ---= (0C

Ока

a Сн< гЬ+ (?Cho+Cu3) r

Сн3 г +- -(2С Н„+С„. ) г

Си

Ь 1 1 (— — — — — ) С ч 1, К

so где у — текущее значение; у — амплитудное значение при = о °

55 Настроим контур в резонанс при

Я = Gi)o и снимем отсчет у . Затем изменим частоту на + +g(1 и снимем отсчеты у и у

Тогда

Тогда (10 ) Значения С . и г можно определить по трем мерам добротности с известныМИ ЗНаЧЕНИяМИ ОМ,, ОМ2 И О,мЗ И ЕМкостями, соответственно равными СМ,, См2 и См °

Для определения Г необходимо выполнение условия

1 1 СМ1

9 к Ь С "м1

1 1 СМ2 !

Очевидно, что при условии (5)

=О „, тогда после преобразований получаем

1 ) (— )

" Q М «ОМ2

С

% (6)

K 1 1 е„, Решая (7) относительно r < и г п олучаем

1 Cui

r — — — — — 2 (2С +С )г, (8) аС

1.(11 (— — ) С О кз О.х< (9)

> ЕС н3-4 +2С но (С нЗ-С Н )) 1 1 Сцз где — ——

0 к3 Я43 С ЯМз

Выбрав значения емкостей мер, равные

ME Jl фиц М3 Ф макс получим

1 1 (---- - — --1 С

О к< Ока

1 Ь .. °

< " Сн (2Сно+С н ) Параметр г, подверженный временному H температурному дрейфу, опреде ляется периодически в течение времени измерения при отсутствии измеряемого варикапа. При этом контур настраивается в резонанс частоты только емкостью варикапа настройки, Очевидно, что в этом случае емкость последнего равна:

С = С и имакс а сам контур обладает добротностьюЯ

Тогда из (8) следует кк

В режиме измерения используется измеряемый варикап с предварительно измеренной емкостью Г, контур настраивается в резонанс, снимается отсчет 01, По (4) и известным С,, r и r<

1 определяют значение )к

Добротность измеряемого варикапа

Истинные значения добротностей контуров определяют методом расстройки частоты, Уравнение резонансной кривой имеет вид:

1597782 (12) у l

Уо

@a-Ì Яо

А (0o (1о

? 11И

А А

20 )о

Ц

2hQ

fo (14) 25

?И.

35

° Фиг.1

Mo+ Ьа Юо где А ) о 1") о+ 1

Поскольку АЯ ((Яо, цо определению, пренебрегая величинами второго порядка малости, получаем

Рещая ситему (12) относительно Я с учетом (13), получаем

По выражению (14) через отсчеты уо, у и у резонансной кривой при частотах f fa+Af и fa-$f соответственно определяк тся истинные добротности контуров О, Описанный алгоритм измерения добротности предусматривает определение лищь трех постоянных величин С НО

С -и r> первая из которых измеряется непосредственно, две другие определяются по трем мерам добротности, Вычисление параметров r1, 0 <, О и 0 > целесообразно производить на специализированном вычислительном устройстве, выполненном на базе микропроцессора или микроЭВИ, Настройку контура в резонанс можно автоматизировать, выполнив на базе цифроаналого вого преобразователя управляемый источник напряжения смещения, с помощью которого можно изменять емкость варикапа настройки.

Ф о р мул а и з о б р е т е н и я

Способ измерения добротности варикапов, заключающийся в том, что контур из индуктивности, переменной емкости и объекта измерения настраивают в резонанс на частоте измерения и по значениям добротности контура с объектом измерения и добротности без объекта измерения рассчитывают добротность, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности путем учета температурного дрейфа добротности контура без измеряемого объекта, измеряют начальную емкость варикапа настройки и но трем мерам добротности контура, две из которых имеют равные значения емкости, измеряют общую емкость контура и сопротивление потерь варикапа настройки, затем при отсутствии объекта измерения периодически определяют сопротивление потерь индуктивности контура, после чего по измеренным параметрам методом расстройки частот определяют добротность контура без объ— екта измерения.

1597782

Составитель Н.1 1иянов

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор Л.Патай

Редактор Н.Яцола

Заказ 4003 Тираж 555 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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