Способ измерения параметров нерезонансных пассивных трехэлементных двухполюсников

ОПИСЛНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистических Республик Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено. 20.11.1968 ( 1220056/18-10) хл. 21 е рисоединением заявкикомитет по делзхе зобретений и открытии при Совете Министров СССР,011.41/4 (088,8 убликовано 10.Ч 11.1969. Бюллетень2 та опубликования описания 17,Х 11,1969 Авторыизобретен азаков и С. П. Новицкий оболевскии, С, М лектрометрии Сибирскогомии наук СССР аявитель ститут автоматики и отделения Ак ПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕРЕЗОНА АССИВНЫХ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮС ЫХ ния, Р,частотозости), пряискомымполюсника,ения питат В квазисимальнымей активи аРзпенияРз Изобретение относится к области измерений параметров сложных электрических двухполюсников и может быть использовано в полупроводниковой технике, электрохимии и других областях. 5Известен способ измерения параметров не- резонансных трехэлементных двухполюсников с помощью электроизмерительной цепи уравновешивания, питаемой источником напряжения изменяющейся частоты, Комплексное со противление (комплексную проводимость) исследуемого двухполюсника при таком спосообе преобразуют в активную величину А вида А=К р,+1 1Р 2 1 РЗ( ) где К - коэффициент преобр азова Р, - частотонезависимые, а Р, - висимое сопротивления (проводим мо или обратно пропорциональные параметрам исследуемого двух Затем изменением частоты напряж ния измерительную цепь приводя ровановесие, характеризуемое мак значением реактивной составляющ ной величины А, и, компенсируя частично активную составляющую этой величины, приводят измерительную цепь во второе квази равновесие, характеризуемое равенством реактивной и нескомпенсированной активной соаставляющих величины А. После этого иско,мый параметр, функционально связанный с величиной Ротсчитывают по значенгпо компенсирующего сигнала, искомый параметр, функционально связанный с величиной Р - по значению одной из составляющих плп модуля нескомпенсированной части величины оА, а искомый параметр, функционально связанный с величиной Рз - по значению одной из составляющих или модуля сигнала, полученного путем умножения или деления на частоту указанной нескомпенсированной частиовеличины А,Для обеспечения раздельного измерения трех параметров измерительную цепь приводят в первое квазиравновеспе изменением частоты. Это не позволяет выбирать частоту измерения произвольно, что необходимо во многих случаях (например тогда, когда незави. симость параметров Р, и Рз от частоты обеспечивается только в некоторых точках частотного диапазона). При таком способе нельзя также измерять относительные параметры исследуемого двухполюсника например, отКроме того, пределы измерения ограничены возможным частотным диапазоном источника напряжения и измерительной цепи.Целью изобретения является исключение частотозависимости процесса измерения, обеспечение возможности измерения относительных параметров исследуемого двухполюсника, а также расширение пределов измерения. Это достигается тем, что сравнивают сиго 10 нал А с двумя компенсирующими сигналами о о Аи А,а, синфазными (противофазными) со ,активной составляющей сигнала А, и регулируют велиичну компенсирующего сигналао 15 А,1 до наступления квазиравновесия, характеризуемого независимостью модуля разностио о сигналов А и А,1 от величины Рз, а величио ну компенсирующего сигнала А 32 до наступления второго квазиравновесия, характеризуемого равенством модулей разности сигналово о А и А,1 и разности компенсирующих сигнао о лов А,1 и А,2, после чего искомые параметры, функционально связанные с величинами25 Р 1, Ра, Рз, определяют соответственно по знао ЧЕНШО КОМПЕНСИруищЕГО СИГНаЛа А 32 И ПО значени 1 о составляющих разностного сигнала А - А,На чертеяе показана принципиальная схема устройства, реалазующего предлояенный способ.К выходу источника 1 с э. д. с. Еподсое динен трансформатор 2 с обмотками 3 - 7, имеющими соответственно число витков п, - и;. С помощью этого трансформатора комплексная проводимость исследуемого двухполюсника 8, включающего в себя прово димости 9, 10 и 11 с номинальными значения- МИ д 1, д И Сз, И ОбраэцОВЫЕ ПрОВОдИМОСтИ 12 - 15 с номинальными значениями 4, дв, дв и С-, преобразуются соответственно в сигналы. 45 А - 1 - "в д+ Пз+. Д 2 10 СЗ50сЕ,п, к 1: 1 к - Я 4 ПзоЕопв Ак 2 - 1 к 2 - Й 5 355 ос Акв: 1 кЗ Еоп 41 1 дв 1 С 160Сигналы 1 и 1,1 вычитаются в трансформаторе 1 б, имеющем обмотки 17, 18 и 19 с числом витков п,-п 18 и п 10, а затем преобразу 1 отся в напряжение с помощью усилителя 20, в цепи обратной связи которого включен резистор 21 с сопротивлением Р 1, Напряяение навыходе усилителя 20 равноо1 Еой 11 (1 к 1 132) 1 а - 1721В трансформаторе 2 б, имеющем обмотки 27 - 30 С ЧИСЛОМ ВИТКОВ Па, - Пзв СООтВЕтСтВЕНо о оно, вычитаются сигналы А и А,2 и Авз и преобразуются в напряжение с помощью усилителя 31, в цепи обратной связи которого включен резистор 32 с сопротивлением Рз. Напряжение на выходе усилителя 31 равноу Е 13ПвП 28за - опзпз 1 ЧК 2 + 111 01 СзП 4 ПЗО11,+111 С,В момент равновесия, отмечаемый указателемо33, напряжение Ь 32=0.После проведения указанных операций,ипри п 1 в=пгв п 17=паз=п 10, Я 1 -- Яа искомыепараметры равны ПзпаайфПопавП 4 зо3Пвпаз П 4 ПзоЯвзП,П 28 При измерении параметров двухполюсников, представленных другой схемой замещения, в качестве преобразователей могут исДля определения момента приведения измерительной цепи в квазиравновесие, характеризуемое независимостью модуля сигнала о41 г 1 от параметра Рз, используют частотную модуляцию напряжения источника 1. О достижении квазиравновесия судят по исчезновению огибающей амплитуды напряжения на входе амплитудного детектора 22 огибающей. В этот момент отсутствует управляющее воздействие, изменяющее число витков обмоткио 7, а следовательно, и величину тока 131 . Поэтому модуль напряжения на выходе усилителя 20 равенуЕ ПВП 10 Я 1 о 2пзпао 2Второе квазиравновесие отмечается по нулевому показанию амплитудно-дифференциального указателя 23, на входы которого подаются напряжения с усилителей 20 и 24. В цепи обратной связи последнего из них включен резистор 25 с сопротивлением Ра. Управляющее воздействие указателя 23 изменяет число витков обмотки б, а следовательно, и величину компенсирующего тока о1 до тех пор, пока не выполнится равен- ство248065 1 ГСоставитель А. П. АйрапетоваТехред Т, П, Курилко Редактор И. С. Грузова рректор Г. П, Шильман аказ 32615 Тираж 480 Подписное НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва Ж, Раушская наб., д, 415 пография, пр. Сапунова пользоваться усилители с глубокой отрицательной обратной связью по напряжению. Предмет изобретения5Способ, измерения параметров нерезонансных пассивных трехэлементных двухполюсников путем преобразования их комплексных сопротивлений (проводимостей) в активнуюо величину А вида А=к Р,+1 1Р Р го г,У з где К - коэффициент преобразования, Р, и Р, - частотонезависимые, а Р, - частотозависимое сопротивления, пропорциональные искомым параметрам двухполюсника, и последовательного приведения измерительной це пи в два квазиравновесия, отличающийся тем, что, с целью обеспечения частотонезависимости процесса измерения и возможности измерения относительных параметров, сравниваютосигнал А с двумя компенсирующими сигналао оми А,и А синфазными (противофазными)о с активной составляющей сигнала А, и регулируют величину компенсирующего сигнала оА, до наступления квазиравновесия, характеризуемого независимостью модуля разо оности сигналов А и А, от величина Р а веоличину компенсирующего сигнала А, до наступления второго квазиравновесия, характеризуемого равенством модулей упомянутойо оразности сигналов А и Аи разности комо опенсирующих сигналов Аи А после чего искомые параметры, функционально связанные с величинами РР Р определяют соответственно по значению компенсирующего сигонала А, и по значению составляющих разноо остного сигнала А - А,.