Преобразователь параметров варикапа в напряжение

 

СО) ".?Г С?3Ь,":1 I-1М

ОООЙ П тт(:Т?1 )ЕСЧ? " .

1т Гт.ст тУБЛ1)Н (21) (22) (т, ) т7т) 1 ((! C

ГОСУДДР . тп=ННЫ ?-1?3МИТЕТ

Г)О 1 Ю -РСТЕНИтй 1.? ОТКРЫТ)".ЯМ т"тРИ т ННТ C. ?»C т "1 ° -" - /2!

/,, ?3 . -,ч

97.,П2,91. сч

?,О П; :,.; т;- CF?

И?1Ст? ГУ" (72) С, Л, Ьт:ЛЯ. О.-., ?;. С. .р? ».

А. И.) арт-,.?тг. .l! (53) 6. 1 Н2. 3 (()с? . ?, (5Г );;1-,- -т р т ":. И В:: с ?С ЕЛ:-

:ВЕ ПаРЫ." "» т Я?тт О -?т 1О, .-.т?:,Гк

Г

-,1",--.. r- -т-;с 1,:.1:ст?т. — .j,: ..т/т)т, ) ?<- -.,, .94-! „3?.

Лв-орт.кс ?: -. .:l, е с ласс.:о С с

7СР2 .7, 1Л. : (, . С . 1/? тт, ) 97 с). (5/т) 11РИБРт ЗОБАТР . )1 "1Р." 1Е 1 Рт33 ) т,Р,;,,.1!l,, 11Л?? 8 :l". ?пl т (5, ) 1111. брстси .: n .-. И- ..: . Иэ..тер?1— l е."т? нс?т? техт- I KE и ?1от?стет б I — исГ о?т .

=- ОВаио 1ЛЯ .- З.".С РСНИ":. тптРОЛЯ наний с.мкост,! !I акт,:,Внт.тх Гот?ротивлеiIHll - и-пере .оаоз полъи:. с в,". 1нике вых прибор 1В, в ч аст трст1; гт арик апов, .1сt 3ВОЛЯ?:Т ПЕВЫСИТГ- тОЧтlСГСТЬ F Э ? тЕРЕН1Ъ

ПаРаМЕтРО Рт -..ЭЛ».;?1. Г? С "т СХЕМЫ ЗаМЕ= щЕНИя. ЦЕЛ, ИЭОбр . ГС, Ист — I ОГ:Гт1ГГС НИС

„„BU„„1626189 А t с51)5 Сс О) Р 2 -/С2 31/26!

H,. с:ъ 1 э? ерени 3» Счет исключеD..;F?ÿ .ия дрейфа иапря?хения функ1?тит1 ?т;: . ?ых блоков путем применения

1у .полярных амплитудных детекторов, ль достиг ается подачей с выхода

Г- .ратора /т прямоугольных импульсов с. »I».l:.l иа Вхо операционной схемы, о0 ?3. cI:1IIIIой опорным резист:ром 17, и ..с:, дуе?. с: варин:пом 1 и фи?. тром

5 1 E. >хних частoT, включен?Гыми;- об;та -ную сl?F?.çF операционного усилигел l 10 . ) 2, Режим смещения варикапа 1 т.е ПЕЧИтаЕтея ИС ОЧНИКОМ 3 НалряжЕIIû смещения. подклю Генчым к операц?.О??яой с.хаме через I лок 6 компенсац?и. С по! ощью ?.ычитающего и суммирукш-.гo усилитеяей 7 и 9 двухполярного б-?ока 1 1 выборки -- храие,,?аух:олнрнс>1 о амплитудного детекторо" 13 выходное напряжение операционной схемы преобразуется в напряжения прчмоугольной формы, амплитуда одного из которых пропорциональна значению активного сопротивления К, а другого -. значению активного сопротивле"

НИЯ r ЭКВИГтаЛЕНтНОй СХЕМЬГ ЗаМЕЩЕНИЯ

1626189 ется выражением исследуемого варикапа 1. С помощью суммирующего усилителя 8, дифферен— цирующего усилителя 10, двухполярного амплитудного детектора 12, выходное напряжение операционной схемы преобразуется в прямоугольное с ампИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь— зовано для измерения и контроля зна- 15 чений емкости и активных сопротивлений р-и-переходов полупроводниковых приборов, в частности варикапов.

Цель изобретения — повышение точности измерения эа счет исключения 20 влияния дрейфа напряжения функциональных блоков путем применения двухполярных амплитудных детекторов °

На фиг,l представлена функциональная схема преобразователя параметров 25 варикапа в напряжение; на фиг,2 временные диаграммы, поясняющие ряботу преобразователя.

Преобразователь параметров варикапа в напряжение содержит клеммы для 30 подключения исследуемого варикапа 1, представленного,трехэлементной схемой замещения, операционный усилитель 2, источник 3 напряжения смещения, генератор 4 прямоугольных импульсов (ГПИ),35 фильтр 5 верхних частот (ФВЧ), блок

6 компенсации влияния источника смещения, вычитающий 7, первый 8 и второй 9 суммирующие и дифференцирующий

10 усилители, двухполярный блок 11 40 выборки-хранения, первый 12 и второй

13 двухполярные амплитудные детекторы, первый 14, второй 15 и третий

16 выпрямители, опорный резистор 17.

Выход генератора 4 через опорный д резистор 17 соединен с в содом операционного усилителя 2 и с одной из клемм для подключения исследуемого варикапа 1. Другая клемма через первые вход и выход блока 6 соединена с выходом источника 3 и через фильтр

5 с выходом усилителя 2 и вторым вхо.дом блока 6. Второй выход блока 6 соединен с одним из входов вычитающего усилителя 7 и пернorо суммирующего

>5 усилителя 8 непосредственно, а с вторым входом вычитаюшего усилителя 7 и одним из входов второго суммирующего усилителя 9 через блок 11. Вход литудой, обратно пропорциональной емкости С р-п-перехода. Постоянные напряжения на выходе каждого из выпрямителей 14, 15 и 16 содержат информацию о параметрах эквивалентной схемы варикапа ° 2 ил. выпрямителя 14 через первый двухполярный амплитудный детектор 12 и дифференцирующий усилитель 10 соединен с выходом первого суммирующего усилителя 8, один из входов которого соединен с входом выпрямителя 15 и выходом второго суммирующего усилителя 9. Второй вход которого соединен с входом выпрямителя 16 непосредственно, а с выходом вычитающего усилителя, 7 через второй двухполярный амплитудный детектор 13.

Преобразователь работает следующим образом.

Первоначально на варикапе с помощью источника 3 задается требуемое напряжение смещения (источник 3 может быть программируемым для автоматического задания режима измерения). Использование блока 6 позволяеT с достаточной степенью точности считать, что постоянные напряжения на первомвтором зажимах и переменные напряжения на третьем-четвертом зажимах блока 6 повторяют друг друга,поэтому напряжение источника 3 полностью приложено к варикапу, а выходное напряжение усилителя 2 — к входам вычитающего 7 и суммирующего 8 усилителей и блока 11. Кроме этого, блок 6 обеспечивает на первом-втором, зажимах очень большое сопротивление на частоте выходного сигнала генератора 4, чем устраняется иунтирующее влияние источника 3 на варикап.

С выхода генератора 4 поступают прямоугольные импульсы в виде меанд" ра с амплитудой Е (фиг.2).В рео зультате действия отрицательной обратной связи, определяемой параметрами эквивалентной схемы варикапа 1, на выходе усилителя 2 формируются импульсы сложной формы. В каждом полупериоде входного сигнала выходное напряжение усилителя 2 описыва,16?6189 б

---+ -- (1-е ), KTctc(K+0,5)T, r R RC о о

r+R

+E (-- — --) о R о оц

0 il

Го

Ео(«р r+ 2E0 — — — + — — — (1 е ), (К+О 5)тра С(К+1)т, о 0 где + Е Ä (r+R) /R

t — - текущее время;

Т вЂ” период изменения входного сигнала;

К = 0,1,2,3,.. °

Напряжение на выходе блока б повторяет напряжение на выходе усилителя 2, поступает на аналоговый вход блока 11 и под действием управляющих импульсов с генератора 4 преобраэует— ся в напряжение типа меандр с амплитудой, определяемой суммой сопротивлен:»й r u R варикапа 1: !

r+R

+Е (---- — ) KT(t. c (K+0 5)T о R

У установившееся зна»ен»»е выходного

С

R г+»»

-Е (-- — — ) (К+О 5)Tc t c. (K+1)T.

Rî

Ф

1 риоде представляет собой остроконечные импульсы

exp(t/RC) КТ c t c. (K+0 5) - в о р о

ЬУ7

-2Е о Ко ехр (- t/RC), (К+О 5) T

На выходе второго суммирующего усилителя 9 имеем напряжение,представляющее собой сумму напряжения блока 1) и половину напряжения двухполярного амплитудного детектора 13, +E0r/R, Кт<е (К+0,5) т, "сЮЧ " = p sx «(") — 05 )дед„() =

-ЕогВо ° (K+0,5)т(t <(K+) ) T, На входы первого суммирующеГо усилителя 8 поступают напряжения с выходов усилителя 2 и второго суммирующего усилителя 9, на выходе суммирующего усилителя 8 имеем (1-e ) Ктсйс(К+О 5) Т йс о R

Э У

-E

0 R о

° ф )с 8 (») оц () сУ9

Ео

+Е напряжения усилителя при Т RC; сопротивление утечки; сопротивление рас- 15 текания; емкость варикапа 1; значение сопротивления спорного резистора 17

Разность выходных напряжений усилителя 2 и блока 11, на выходе вычитающего усилителя 7 в каждом полупеИз этого напряжения второй двухполярный амплитудный детектор )3 формирует прямоугольное напряжение с амплитудой» 2E0R/Rî, и на выходе третье- 0

ro выпрямителя 16 имеем постоянное напряжение, определяющее сопротивление утечки R варикапа 1.

Лостоянное напряжение на выходе второго выпрямителя 15 пропорционально значению сопротивления расстояния r варикапа 1, () — е ) „(К+0,5)Tct((К+1)Т.

0 R

l626I89

В результате pHAgeренцирования вы- лителя 8 на выходе дифференцирующеходного напряжения суммирующего уси- го усилителя 10 получим п

-2Е --- — е, КТ <- t - (К+0,5)T, 0 ROC и ь АЧ Т11с

+2Е -- - — е, (К + 0,5)Т(tc(K+1)T, R С повышения точности, в него введены блок компенсации влияния источника

Предлагаемый преобразователь позволяет производить измерение при более высоких значениях напряжения смещения беэ использования RblcoKQBQJIbT ных операционных усилителей, снизить погрешности за счет применения двухполярных амплитудных детекторов.

Фо р мул а и з о б р е т е н и я динен с выходом генератора прямоугольных импульсов и управляющими входами двухполярных амплитудных детекторов, выход источника смещения через первые вход и выход блока компенсации влияния источника смещения соединен с второй "клеммой для подключения варикапа, а выход операционного усилителя через вторые вход и выход блока компенсации влияния источника смещения соединен с вторыми входами первого суммирующего и вычитающего усилителей и входом двухполяр— ного блока выборки-хранения. где ь — постоянная времени диффе— и

М ренцируюшего усилителя 10.

На выходе первого двухполярного амплитудного детектора 12 имеем прямоугольное напряжение типа меандр с амплитудой 2EО ь*ч/R. С, а постоянное напряжение на выходе первого выпрямителя 14 определяется значением емкости С варикапа I .

Таким образом, постоянное напряжение на выходах выпрямителей 14—

16 содержит информацию о трех параметрах эквивалентной схемы варикапа I.

Преобразователь параметров варикапа в напряжение, содержащий источник смещения, вычитающий усилитель, клеммы для подключения исследуемого объекта, первая из которых соединена непосредственно с входом операци-, онного усилителя и через опорный резистор — с выходом генератора прямоугольных импульсов, а вторая через фильтр верхних частот — с выходом операционного усилителя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью смещения, два двухполярных амплитудных детектора, двухполярный блок выборки-хранения, три выпрямителя,два

15 суммирующих и дифференцируюший усилители, причем вход первого выпрямителя последовательно через первый двухполярный амплитудный детектор и дифференцирующий усилитель соединен с выходом первого суммирующего усили— теля, первый вход которого соединен с входом второго выпрямителя и выходом второго суммирующего усилителя, вычитающего усилителя через второй двухполярный амплитудный детектор соединен с входом третьего выпрямителя и с первым входом второго суммирующего усилителя, второй

30 вход которого соединен с первым входом вычитающего усилителя и выходом двухполярного блока выборки-хране— ния, управляющий вход которого сое1б2б189

ОУ2 У 5Х1

ДAd<

СЧ9

СУЬ

1У 10

3 )lf2

Составитель В.Семенчук

Техред» М,Дидык Корректор М,Демчик

Редактор И.Горная

Заказ 276 Тираа 414 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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