Устройство для сравнения вольт-амперных характеристик нелинейных элементов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i>920583

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 100780 (21) 2955805/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано. 150482, Бюллетень №,14.

Дата опубликования описания 150482 (51} М. Кл.

G R 31/26

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

153}УДК б21.З82. . 2 (088. 8) (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИ Я ВОЛЬТ-АМПЕ РНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для оперативного сравнения вольт-амперных характеристик нелинейных полупроводниковых элементов (диодов, транзисторов и резисторов).

Известно устройство для разбраковки полупроводниковых ттриборов, содержащее источник напряжения, формирователи, дифференциальный усйлитель, пер вый и второй элементы сравнения (1) .

Недостатком известного устройства является низкая достоверность раэ" браковки, обусловленная тем, что, сравнение вольт-амперных характеристик производится не во всем диапазоне токов и напряжений вольт-амперной: характеристики.

Наиболее близким техническим реше" нием к изобретению по технической сущности является характериограф, содержащий блок регистрации, генератор импульсов, элемент И и реверсивным счетчик (21 .

Недостатком этого характериографа является низкая достоверность сравнения вольт-амперных характеристик и низкое быстродействие,.обуслов" ленные тем, что аравнение осуществляет оператор визуально по экрану электроннолучевой трубки..

Цель изобретения — повышение достоверности результатов сравнения и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения вольт-амперных характеристик нелинейных элементов, содержащее блок регистрации, первый генератор импульсов, элемент И и реверсивный счетчик, введены инвертор, сумматор, формирователь, первый и второй элементы сравнения, второй генератор импульсов, последовательно соединенные генератор случайного напряжения, полосовой фильтр, согласующий блок, соединенный выходом со входами первого испытуемого нелинейных элементов и через инвертор со входом второго испытуемого нелинейного элемента, соединенного выходом с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого испытуемого нелинейного элемента, выход — через формирователь с первым входом элемента И, соединенного вторым входом с выходом первого генератора импульсов, выходом - с первыми входами первого и второго элементов сравнения, вто920583 рые входы которых соединены с выходом второго генератора импульсов, а выходы — с соответствующими входами реверсивного счетчика, соединенного выходом с блоком индикации.

На фиг.l приведена блок-схема 5 устройства; на фиг.2 — кривые, поясняющие принцип,его действия.

Устройство содержит генератор 1 случайного напряжения, полосовой фильтр 2, согласующий блок 3, первый используемый элемент (например диод) 4, инвертор 5, второй испытуемый элемент 6, сумматор 7, формирователь 8, элемент И 9, первый генератор 10 импульсов, первый элемент

11 сравнения, второй генератор 12 импульсов, второй элемент 13 сравнения, реверсивный счетчик 14, блок

15 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Изобретение позволяет перейти от параметрического способа сравнения (измерения) вольт-амперных характеристик нелинейных элементов к непараметрическому. Переход от параметрического способа сравнения к непараметрическому осуществляется íà основе использования в качестве испытательного напряжения с амплитудной распределенной во времени .(1) по стан4() дартному эргодическому случайному процессу. Устройство позволяет осу ществлять сравнение не отдельных (вполне определенных) значений вольтамперных характеристик, а их усред- 35 ненных (интегральных) числовых характеристик, описывающих ход всей вольтамперной характеристики.

С выхода генератора 1 напряжение, пропорциональное случайному стацио- 4() нарному процессу реализации (Tt) (фиг.2а) и обладающему эргодическим свойством, через полосовой фильтр 2 и согласующий блок 3 поступает на первый элемент 4 и через инвертор 5 - 4 на элемент 6. Полосовой фильтр представляет собой избирательную линейную систему и предназначен для получения плотности распределения вероятностей

W(g) процесса (.;(t), близкой к нормальному распределению (фиг.2б) . Согласую щий блок 3 обеспечивает условие согласования между выходом полосового фильтра 2 и входами элементов 4 и 6 и дает возможность варьировать математическое ожидание (mg) и среднеквад 5 ратическое отклонение процессаб т.е. выбирать требуемый участок сравнения вольт-амперных характеристик.

Инвертор 5, включенный перед входом элемента ф, обеспечивает цереобразую-60 щие полярности напряжения, что позволяет располагать кривые вольт-амперных характеристик .сравниваемых элементов в $-oM и Ш-ем квадратах обобщенной характеристики (фиг.2в), для их 65 сложения с обратными знаками в блоке 7. С выходов элементов 4 и 6 преобразованный процесс p(t) поступает на сумматор 7 и с него на формирователь 8. На сумматоре 7 выделяется резистный сигнал, который поступает на формирователь 8 (блок).

Сформированные блоком 8 из непрерывного сигнала импульсы случайной последовательности поступают на один из входов элемента И 9. На другой вход элемента 9 от генератора тактовых импульсов 10 поступают стробирующие импульсы длительности Т, равной времени анализа процесса. Сформированные импульсы проходят через элемент 9 за время действия стробирующего импульса и поступают на входы элементов сравнения, состоящих из элементов ll и 13. Элементами 11, 13 и счетчиком 14 производится оценка асимметрии кривой плотности распределения вероятностей W< (() (фиг.2г), не имеющей уже нормальной плотности респределения вероятностей в силу прохождения случайного стационарного процесса через нелинейные безынерционные элементы 4 и 6. Оценивается асимметрия относительно математй- .ческого ожидания mp процесса ((t}.

Количественной оценкой асимметрии кривой Wg (() относительно IBi(процесса E,(t) является коэффициент асимметрии !(g . В случае совпадения вольт-амперных характеристик испытуемых элементов 4 и 6 коэффициент асимметрии ф равен О, т.е. асимметрия кривой W (g) относительно m отсутствует, в противном случае ф 0 и асимметрия W< ().относительно m существует. =((-m ) - является количест венной характеристикой асимметрии кривой W (C). Выражение для практи-. ческого определения /(при условии

Т Ce (gq - время корреляции процесса (1) ) имеет вид:

= . (2 У(т, m )- ) =

« — постоянный коэффициент; г(„(t) = -.q(у ; 4=3(2Я =const .

14(t) ма

0 (С) +mal

Согласно (1) 3 пропорционален относительному времени пребывания процесса под некоторым фиксированным уровнем, в данном случае mq, причем

Y(T< mg ) = (— z ч! ) пм 6, () т я,,, 4(920583 где Т; — длительность единичного выброса процесса;

T — время анализа процесса.

Элементы 11, 13 и 14 производят сравнение времени пребывания процесса выше математического ожидания в и временем пребывания ниже щ, за время анализа Т. При этом равенство пребывания процЕсса выше и ниже означает, что g =О. Положительные выбросы случайной последовательности 10 (выше m g) .поступают на один из вхо-, дов элемента.11, а отрицательные выбросы ниже (ma) - на элемент 13.

{ На другие входы элементов 11 и

13 поступают счетные импульсы от ге- (5 нератора импульсов 12.

Единичные выбросы случайной последовательности элементы ll и 13 преобразуют в последовательность счетных импульсов.N < число которых пропорционально длительности единичных выбросов, т.е. ,(Е1,) = nN«, . (3) где N „— счетные импульсы, поступающие с генератора 12;

n — коэффициент пропорциональности

Реверсивный счетчик 14 производит подсчет счетных импульсов, поступаю30 щих с элементов 11 и 13 и выдает результат на блбк регистрации 15 в виде разности числа импульсов по первому и второму входам.

Оценка асимметрии кривой плотнос- 35 ти распределения вероятностей процесса 6,(t) относительно m н блоке

15 имеет вид:

6= Т-1(с -"сг.) ) ° (4) 40 где А. =342Я;

N+ — число счетных импульсон с

Lt выхода элемента ll;

N - число счетных импульсов с, tr выхода элемента 13. 45

Блок регистрации 15 осуществляет индикацию коэффициента асимметрии в цифровой форме.

Таким образом, введение блоков

1-3, 5, 7, 8 и 11-13 позволяет осудестнлять автоматическое сраннение вольт-амперных характеристик, исключнть оператора из цикла сравнения, что повышает достоверность контроля н быстродействия устройства.

Формула изобретения устройство для сравнения вольт-амперных характеристик нелинейных элементов, содержащее блок регистрации, первый генератор импульсов, элемент

И, ренерсивный счетчик, о т л и ч а . ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов сравнения и быстродействия устройства, в него введены инвертор, сумматор, формирователь, первый и второй элементы сравнения, второй генератор импульсов, последовательно соединенные генератор случайного напряжения, полосоной фильтр, согласующий блок, соединенный выходом с нходом первого испытуемого нелинейного элемента и через инвертор с входом второго испытуемого нелинейного элемента, соединенного выходом с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого испытуемого нелинейного элемента, выход - через формирователь с первым входом элемента И, соединенного вторым входом с выходом первого генератора импульсов, выходом — с первыми входами,первого и второго элементов сравнения, вторые входы которых соединены с выходом второго генератора импульсон, а выходы с соответствующими входами реверсивного счетчика, соединенного выходом с блоком индикации.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельстно СССР

Р 687419, кл. G R 31/26, 1979.

2. Техническое описание характерографа, TR - 4802,(ЕМ6-1559). ВНР, 1975 (прототип).

920583

Составитель В.Дворкин

Редактор М.Недолуженко Техред M.Tenep

Еорректор Г. Orap

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 2331/49, Тираж 71 9

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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