Устройство для измерения статических параметров кварцевых резонаторов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН И 639.39. А 01 127 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВУ СВИДЕТ К АВТОРСК АТИНА(54) УСТРОЙСТВО ЧЕСКИХ ПАРАМЕТР ТОРОВ(57) Иконтро ДЛЯ ИЗМЕРЕН КВАРЦЕВЫХ тносится к области зо бретение льно-иэмер техническии ин хник тельно ос овышениенных значении наратор 12, Устройст 1 синхронизации, и и компблоко яжения оснащеномерителемпряжения,венных значении на ми 10 и 11 вычитани реобразователем 9 эанных элементов и к функциональных с достижению постав лок ующим вышеук масщтаби Введение образова зей спос ленной ц ие нов бствую ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Авторское свидУ 679897, кл. С 01Авторское свидетУ 1205074, кл. С 01 Цель изобретения ти измерения ста цевых реэонаторо жит источник 2 о операционный усил конденсатор 5, б меритель 6 мгновИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения статических параметров кварцевых резонаторов, а именно статической емкости и сопро тивления изоляции.Целью изобретения является повышение точности измерения статическойемкости кварцевых резонаторов,На чертеже приведена функциональ ная схема устройства для измерения статических параметров кварцевых резонаторов.Устройство содержит блок 1 синхронизации, источник 2 опорного напряже ния, клеммы для подключения кварцевого резонатора 3, операционный усилитель 4, опорный конденсатор 5 (С ), первый измеритель 6 мгновенныхзначений напряжения, второй измеритель 7 20 мгновенных значений напряжения, первый блок 8 вычитания, масштабирующий преобразователь 9, второй блок 1 О вычитания, третий блок 11 вычитания и кампаратор 12. 25ВЬход источника 2 опорного напряжения соединен с одной из клемм для подключения кварцевого резонатора 3, другая клемма для подключения которого соединена с инвертирующим входом 30 операционного усилителя 4 (ОУ). В цепь отрицательной обратной связи последнего включен опорный конденсатор 5 (С ), неинвертирующий вход ОУ 4 соединен с общей шиной устройства, а выход - с входами первого измерителя 6 мгновенных значений напряжения, второго измерителя 7 мгновенных значений напряжения, выходы которых соединены с входами первого блока 40 8 вычитания, выходом соединенного через масштабирующий преобразователь 9 с одним из входов второго блока 10 вычитания, другой вход которого соединен с выходом второго измерителя 7 мгновенных значений напряжения, а выход второго блока 10 вычитания соединен с одним из входов третьего блока 11 вычитания, другой вход которога соединен с выходом ОУ 4, а выход третьего блока 11 вычитания соединен с одним из входов компаратора 12, другой вход которого соединен с выходом источника 2 опорного напряжения. Синхронная работа узлов устройства достигается с помощью блока 1 синхронизации, имеющего три выхода, Первый выход блока 1 синхронизации соединен с входам синхронизации источника 2 9 2опорного напряжения, второй выходблока 1 синхронизации соединен с входом синхронизации первого измерителя6 мгновенных значений напряжения,третий выход блока 1 синхронизациисоединен с входом синхронизации второго измерителя 7 мгновенных значенийнапряжения,Устройство для измерения статических параметров кварцевых резонаторовработает следующим образом,Блок 1 синхронизации вырабатываетсинхроимпульсы, которые управляют работой источника 2 опорного напряжения,на выходе последнего формируется по-.следовательность однополярных прямоугольных импульсов амплитудой 11 о, поступающая через кварцевый резонатор3, подключенный к клеммам, на входоперационного усилителя 4, в цепь отрицательной обратной связи котороговключен опорный конденсатор 5 емкостью СПервый измеритель 6 мгновенныхзначений напряжения по синхросигналудлительностью ЬС , поступающему навход синхронизации в момент временификсирует выходное напряжениеП (С) в момент времени с, +дС,.Второй измеритель 7 мгновенныхзначений напряжения по синхросигналу длительностью ь , поступающемуна вход синхронизации в момент времени с , фиксирует выходное напряжение 11 (с) в момент времени С +6 .6 1При й- где -- декремент2 1 .ц ф азатухания кварцевого резонатора, всепроцессы, описываемые показательнойфункцией, можно считать закончившиж-,5ся так как уже при = - экспоненциФаальная составляющая принимает значение 99,3 Ж от установившегося.Таким образом, выполнив условиеокончания переходных процессов, описываемых показательной функцией, получают следующие выражения для напряжений на выходах измерителей мгновенных значений напряжениягде С - статическая емкость кварцествого резонатора;К - сопротивление изоляции квариецевого резонатора;С -динамическая емкость кварцевого резонатора.Выходное напряжение блока 8 вычитания равно разности входных напря- жений Далее напряжение с выхода первого блока 8 вычитания через масштабирую-. щий преобразователь 9 поступает на вход второго блока 10 вычитания, на 20 другой вход которого поступает напряжение с выхода второго измерителя 7 мгновенных значений напряжения. Выходное напряжение второго блока 1 О вычитания описывается выражением 25 Цо Сл Ц С ЦдЕ,+ ЕЦоСсс ЦоСл(й -сл )+ -- + -- +С Са30 где К - коэД 1 Аициент передачи масштабирующего преобразователя.Так как Сл, С и ЬСс известны,тот +сиустанавливая К = --- " получаютмп сфл2+Мсц Цо Ц СсгО ( ) дС, С В., С,где Сл и С - динамическая и статическая емкости кварцевого резонатора соответственно. 45Напряжение с выхода второго блока 10 вычитания поступает на один иэ вхо- дов третьего блока 11 вычитания, на Другой вход которого поступает напряжение с выхода операционного усилителя лл. Напряжение с выхода третьего блока 11 вычитания поступает на один из входов компаратора 12, на другой. вход 55 которого поступает напряжение с выхода источника 2 опорного напряжения, при этом на выходе компаратора формируются импульсы, длительность 6 йе которых определяется из условия цо =цецеВыбрав величину Ц таким образом, чтобы компаратор изменял свое состояние в моменты времени дС.,С т.е. когда все переходные процессы закончатся, можно получить следующее равенство: из которого находится величина даве формула изобретения Устройство для измерения статических параметров кварцевых резонаторов, содержащее источник опорного напряжения, выход которого соединен с первой клеммой для подключения кварцевого резонатора, вторую клемму для подключения кварцевого резонатора, соединенную с инвертирующим входом операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен опорный конденсатор, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной устройства, а выход соединен с входом первого измерителя елгновенных значений напряжения, выход которого соединен с одним иэ входов первого блока вычитания, компаратор, один из входов которогоподключей к выходу источника опорного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышеиия точности, в него введены второй измеритель мгновенных значений напряжения, масштабирующий преобразователь, второй и третий блоки вычитания, блок синхронизации, причем вход второго измерителя мгновенных значений напряжения соединен с вьлходом операционногоусилителя, а выход - с другим входом первого блока вычитания, выход которогО соеди-. нен через масштабирующий преобразователь с одним иэ входов второго блока вычитания, другой вход которого соединен с выходом второго измерителя мгновенных значений напряжения, а выход - с одним иэ входов третьегоФ блока вычитания, другой вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а выход - с вторым входом компаратора, первый выход блока синхронизации соединен с вхоДом синхронизации источника опорного напряжеТираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раупская наб., д.4/5Заказ 794/37 Цроизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород,ул. Проектная, 4 ния, второй выход - с входом синхронизации первого измерителя мгновенныхзначений напряжения, третий выход -с входом синхронизации второго измерителя мгновенных значений напряжения.