Измеритель емкости

 

Оп исАЙЙГ

ИЗОБРЕТЕНИЯ пц 4790 57

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.04.73 (21) 1911127/26-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 02.10.75 (51) М. Кл. б Olr 27/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.317,335,2 (088.8) (72) Авторы изобретения

К.-Р. К. Гарбаравичюс, Ч. В, Мачюлайтис и П. П. Мишкинис

Институт физики полупроводников АН Литовской ССР (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ

Изобретение относится к области измерительной техники и автоматики и может быть использовано в цифровых измерителях емкости и устройствах автоматического контроля и управления.

У известных измерителей емкости, содержащих полупроводниковый элемент с S-образной вольт-амперной характеристикой и триггер, точность преобразования в сторону больших емкостей уменьшается из-за уменьшения крутизны кривой нарастания напряжения на испытуемом конденсаторе до порога срабатывания схемы сравнения, Целью данного изобретения является повышение точности преобразования.

Для этого в известный иэмеритель введены генератор импульсов тока, две дифференцирующие цепи и преобразователь тока в цифровой код. Один электрод полупроводникового элемента соединен с выходом генератора импульсов тока и через последовательно соединенные первую дифференцирующую цепь, триггер и вторую дифференцирующую цепь— с запускающим входом преобразователя тока, а другой электрод соединен с сигнальным входом преобразователя тока.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 представлена вольт-амперная характеристика полупроводникового элемента.

Испытуемый конденсатор 1 подключен параллельно полупроводниковому элементу 2 с гистерезисной S-образной вольт-амперной характеристикой. Один электрод полупроводникового элемента 2 соединен с генератором 3 импульсов тока и через первую дифференцирующую цепь 4, триггер 5, вторую дифференцирующую цепь 6 с запускающим входом преобразователя 7 тока в цифровой код. Другой электрод полупроводникового элемента 2 подключен к сигнальному входу преобразователя 7 тока в цифровой код.

Вольт-амперная характеристика полупроводникового элемента является S-образной с гистерезисной петлей. В обратном ходе петли гистерезиса дифференциальное сопротивление отрицательно. На фиг. 2 также показано изменение характеристики (величины тока выключения) при подключении параллельно

20 этому элементу конденсаторов различной емкости.

Измеритель работает следующим образом.

Генератор вырабатывает импульсы тока с пологими фронтами, которые поступают на

25 конденсатор 1 и полупроводниковый элемент

2. Под действием переднего фронта импульса, напряжение на конденсаторе 1 и полупроводниковом элементе 2 возрастает до напряжения включения (У„- ) последнего. ПолупроЗО водниковый элемент 2 включается и конден479057 сатор 1 через него разряжается. Напряжение на обоих элементах становится равным остаточному напряжению (У„,) включенного полупроводникового элемента 2. При действии заднего фронта импульса тока через полупроводниковый элемент 2 уменьшается. В определенной точке характеристики модуль отрицательного сопротивления i R<— - > i становится больше резонансного сопротивления (Rp) контура, образованного емкостью конденсатора 1 и собственной индуктивностью полупроводникового элемента 2 во включенном его состоянии. В контуре возникают высокочастотные колебания, В течение первого периода высокочастотных колебаний энергия, накопленная в индуктивности полупроводникового элемента 2, передается конденсатору 1 и полупроводниковый элемент скачкообразно Bblключается. Резонансное сопротивление контура зависит от измеряемой емкости, а следовательно, и ток, при котором происходит скачкообразное выключение полупроводникового элемента 2 (выполняется условие I R — I ) Rpea), определяется величиной этой емкости.

Напряжение, снимаемое с полупроводникового элемента 2, используется для формирования импульса запуска преобразователя тока в цифровой код. Импульс запуска формируется первой дифференцирующей цепью 4, триггером 5 и второй дифференцирующей цепью 6. Преобразователь 7 запускается в момент, соответствующий выключению полупроводникового элемента 2, и преобразует величину тока выключения, тем самым и соответствующую ей величину емкости конденсатора 1, в цифровой код.

С увеличением емкости конденсатора 1 резонансное сопротивление контура уменьшается, следовательно, выключение полупроводникового элемента 2 происходит при меньших значениях дифференциального отрицательного сопротивления, что соответствует большим значениям тока. Крутизна характеристики по обратному ходу петли гистерезиса в сторону больших токов возрастает, тем самым увеличивается относительная разрешающая способность и точность преобразования.

Импульс тока от генератора 3 должен обеспечить включение полупроводникового эле10 мента 2, Дальнейшее увеличение тока через полупроводниковый элемент S-образной гистерезисной характеристикой на результат преобразования воздействия не оказывает.

Следовательно, установив амплитуду им15 пульса, обеспечивающую ток включения, можно существенно уменьшить требование к ее стабильности, Диапазон емкостей, преобразуемых предлагаемым устройством, определяется величиной

20 петли гистерезиса по току и значением (R< >) в обратном ходе петли. Он может достигать

10000 и более.

Предмет изобретения

Измеритель емкости, содержащий полупроводниковый элемент с S-образной вольт-амперной характеристикой и триггер, отличаюшийся тем, что, с целью повышения точноЗО сти преобразования, в него введены генератор импульсов тока, две дифференцирующие цепи и преобразователь тока в цифровой код, причем один электрод полупроводникового элемента соединен с выходом генератора им35 пульсов тока и через последовательно соединенные первую дифференцирующую цепь, триггер и вторую дифференцирующую цепь— с запускающим входом преобразователя тока, а другой электрод соединен с сигнальным вхо40 дом преобразователя тока.

479057

Фиг g

Составитель Е. Ковалева

Техред 3. Тараненко Корректор С. Болдижар и Н. Учакина

Редактор В. Булдаков

Типография, пр. Сапунова, о

Заказ 2411/12 Изд. № 1648 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4(5