Способ измерения добротности варикапов

СО)ОЗ СОВЕТСНИ)СОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 782 9) 01 Й 27/2 С 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ добь м аФ т-. таты определяют добр без объекта измерени асс троикиость конту измерителовятьснолупроводкапов),ение точрногобез измеИзобретение относится ой технике и может исполи измерении добротности У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Варикапы, Методы измеренияротности,. ГОСТ 18986,1976,Авторское свидетельство СССР1367700, кл, С 01 К 27/26, 1985,1(54) СПОСОБ ИЗМЕРБНИЯ ДОБРОТНОСТИВАРИ 1(АПОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при нзмерении добротности полупроводниковых варикапов, 11 елью изобретения является повыщение точностиизмерения путем учета температурного дрейфа добротности контура безизмеряемого варикапа, Способ заключаниковых конденсаторов (вариЦель изобретения - повышности путем учета температудрейфа добротности контураряемого объекта (варикапа),На фиг,1 представлена эквивалентная схема варикапа настройки; нафиг,2 - модиФицированная эквивная схема варикапа настройки;фиг,3 - общая схема замещения контра с испытуемым варикапом, иллюстрирующая реализацию способа измерениядобротности варикапов,Способ измерения добротности варикагов предусматривает определение ется в том, что контур с объектом измерения настраивают в резонанс ипоуровню добротности контура с объектомизмерения и добротности контура безобъекта измерения рассчитывают величину добротности псследнего, причемизмеряют начальную емкость варикапанастройки и по трем мерам доброт -ности, две из которых должны иметь равные емкости, измеряют общую емкость контура и сопротивление поте варикапа настройки, Затем при отсутствии объекта измерения периоди чески определяют сопротивление пот индуктивности контура, По измеренн значениям параметров контура метод параметров схемы замещения измеренияпо мерам добротности представляющимсобой емкостные двухполюсники с известными значениями емкости идоброт ости, С целью обеспечения возможности автоматизации процесса измерения путем применения. электронной настройки используется схема, в которой в качестве конденсатора переменной емкости используется варикап настройки, Поскольку величина емкости испытуемых варикапов находится в пределах от Сдо Сц дя, варикап намекестройки должен перекрыть указанный диапазон емкостей. Для создания максимальной чувствительности контура в запанном диапазоне используетсятогда участок варикапа настройки в области возможно больших смещений, т,е, на ,участок с максимальной добротностью.Представим варикап настройки в виде двух параллельно соединенных емкостей Со и С и последовательного резистора гб (фиг.1), где С- начальная емкость варикапа при максимально возможном смещении измеренная перед установкой.варикапа в схему С н - текущая емкость варикапа настройки; г - сопротивление потерь этого варикапа,При этом С,=Сц сц -Сцщщ(1)Пусть к варикапу приложено напряжение Б с частотой , Тогда ток в резисторе гравен Потери Р в резисторе г равны 25Р, =Б Ы (С+С) гСхему (фиг, 1) можно представить . в виде двух параллельно соединенных КС-цепей, одна из которых представляет собой емкость С но с последовательно соединенным резистором г, другая - цепь, состоящую из емкости С 1, с последовательно соединенным ре- зистором г (фиг,2).По аналогии с предыдущим суммарные потери в схеме:Р .=(и С 0 Сц ) г +%И Ся) . г.Исходя из равенства Р=Р 2 после 40 необходимых преобразований получим 2 С но+1г=г (- ---- ) (2)В СТаким образом, варикап настройки можно представить в виде двух па 45раллельных ветвей, одна из которых,содержит постоянные параметры С но идругая - переменные Ся и г, зависящие от измеряемой емкости,. Общая схема замещения контура с , 50испытуемым варикапом принимает вид,приведенный на фиг,3, где Ь - индуктивность контура: г - сопротивлениепотерь индуктивности; С 7 - эквивалентная емкость, состоящая из начальнойемкости варикапа настройки Ся , емкоСти экрана и элементов конструкции(С =сопвГ), го - эквивалентное сопротинление потерь, учитывающее потери начальной емкости г , потери в экбране и элементах конструкции, С я и г - параметры варикапа настройки;1 и г - параметры измеряемого вари- капа.Определим добротность части контура без измеряемого варикапа. В общем случае добротность индуктивности или через отношение энергий где ",ЕР - суммарные потери рассматриваемой части контура.,Учитывая, что все ветви схемы высокодобротные, можно записать где С =С +С 1+Сц - общая емкостьконтура (С . =солана), тогдаР=Е г ++1 го+1 г, или ,.Р = 1 г +о г.Со С 2 -чф ( - -)г + (- - ) гСС Подставляя полученное выражение и1,учитывая, что ЯЬ="-получим вырац с.,фжение добротности рассматриваемой части контура через параметры схемы замещения: Со 2 где г =г +(- - ) г С Ь г 1, - эквивалентное сопротивление потерь индуктивности, 1 Г Сц 215977 82 6Параметры С и гв, определенные соответственно по (6) и (10 ), по мерам, вьполненным в соответствии с условиями (5) и (1 О), принимаются по-стоянными для данного экземпляра контура. С,= СМ 2(5) Можно показать, что 1 1 СМ 21 15 ЙкЕ 1,2 Сс, ЧМ 2 Таким образом, подставив на изме рительную позицию поочередно вместо варикапа меры с указанными параметрами при настройке в резонанс, сняв отсчеты Я и 2, можно определить С30Проведя аналогичные операции с мерами О и Омсогласно (4) по - лучаем 1гЫсуще значение; ное значение при пол ту мп С = 0 Настроим кЯ=Я и мменим частоту н в резонанс при счет у . Затем изоая и снимем от г ем 1 1Значения С и гв можно определить по трем мерам добротности с известными значениями ООм и О,цз и емкостями, соответственно равными См, Сма и СМЬ фДля определения Г необходимо выполнение условия 1 1 СмУ Чк чЬ С "м Очевидно, что при условии (5)- тогда после преобразованийполучаем1 1г ( )м Ом ОмС (6)Х 1 1е, о; Решая (7) относительно г и гб, получаем1 Сн г -----(2 С +С )г, (8) 1у С С но01(9) ьсЕс й-сй +2 с но (с нэ-с н ) Д 1 1 Смзгде -- Г К 04 С Чмз Выбрав значения емкостей мерравные Параметр г, подверженный временному и температурному дрейфу, определяется периодически в течение времени измерения при отсутствии измеряемого варикапа. При этом контур настраивается в резонанс частоты только емкостью варикапа настройки, Очевидно, что в этом случае емкость последнего равна: С = Снмакс фа сам контур обладает добротностьюТогда из (8) следуеткк В режиме измерения используется измеряемый варикап с предварительно измеренной емкостью Г , контур настраивается в резонанс, снимается отсчет О,.По (4) и известным С г и гопределяют значениеОкДобротность измеряемого варикапа Истинные значения добротностей контуров определяют методом расстройки частоты,Уравнение резонансной кривой имеет вид:о+ Ьа Юогде Ао 1 А) о+ 1 о-ц яоА( 4) через отсчеть о выражеу и у добротО имеют ре ансноии о-Ьтся исров О,ритм из ивои при соответ ннь ре обивает о ределение Ст.ц ь змеряетгие опре ых вели которых и о, две дру мерам добр тров г 1, О еляются по тр отностиАО и О ычи пара,ф Поскольку АЯЯопо определению, пренебрегая величинами второго порядка малости, получаем Рещая ситему (12) относительно Яс учетом (13), получаем частотах Г, Го+оф ственно определя добротности контОписанный алг ротности предусм лищь трех постоя С .и гб первая и ся непосредствен целесообразно производить на специализированном вычислительном устройстве выполненном на базе микропроцессора или микроЭВИ, Настройку контура в резонанс можно автоматизировать, выполнив на базе циФроаналого-вого преобразователя управляемый источник напряжения смещения, с помощьюкоторого можно изменять емкость варикапа настройки,Формула изобретения 15 Способ измерения добротности варикапов заключающийся в том, что контур из индуктивности, переменной емкости и объекта измерения настраиваютв резонанс на частоте измерения и позначениям добротности контура с объектом измерения и добротности безобъекта измерения рассчитывают добротность, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что с целью повьппения точности 25 путем учета температурного дрейФадобротности контура без измеряемогообъекта, измеряют начальную емкостьварикапа настройки и но трем мерам ности контура, две из котоРыхравные значения емкости, измеряют общую емкость контура и сопротивление потерь варикапа настройки, затем при отсутствии объекта измерения периодически определяют сопротивление потерь индуктивности контура, после чего по измеренным параметрам методом расстройки частот определяют добротность контура без объекта измерения.