Устройство для измерения сопротивления электрохимических резисторов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 9) ( 1) 4(5) С О 1 К 27/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВ инеи рительного выборки и х щие входы о точника измерительного тоблока выборкии храненияс выходами .синхронизатораду первого блока выборкиподключен первый индикато а и первого оединены а к выхо- хранения с чающе расширени ностей, а поляризац ного напр этому ток борки и х дельно к управляющики и хран ходов синх подключен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Н.ЯМшдги. Кев 1 яСапсе сЬапаеой ап ечарогаге о 2 р 1 айшш г 11 шюогМп 8 ав сагподе ог апогее дп асейво 1 цГ 1 опя. - "Е 1 есГ,госЬппса АсСа1968, Чо 1. 13, р.27-44,.2. Л.ВосЕг 1 в, В.Сатрап,С.Яопег, А вогйасе сопйцсг 1 ч 1 гуарргоасЬ Со Ье шеавигешепг оГадяогрехоп аг шега 1 во 1 ийдоп 1 пгегйасев. - "СЬешгса 1 1 пяйгишепСайдоп",1969, 1(3), р . 273-285.(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯСОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ РЕЗИСТОРОВ, содержащее трехэлектродную электрохимическую ячейку, однимиз электродов которой является электрохимический резистор, регулируемыйисточник напряжения поляризации,первый индикатор, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два управляемых переключателя,операционный усилитель, резистор,управляемый источник измерительноготока, первый блок выборки и хранениясинхронизатор, причем выход регулируемого источника напряжения поляризации соединен с первым информационным входом первого переключателя,выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с вспомогательным электродом электрохимической ячейки и с вторым информационным входом первого переключателя, а также непосредственно с первым информационным входом второго переключателя, у которого второй информационный вход соединен с электродом сравнения электрохимической ячейки, а выход - с инвер-., тирующим входом операционного усилителя, электрохимический резистор соед с управляемым источником изме- тока и с первым блоком щ ранения, причем управляюбоих переключателей, исройство по п. 1, о т л не с я тем, что,с целью я функциональных воэможименно измерения тока ии и формирования постояняжения, пропорционального у, введен второй блок выанения, подключенный паралыводам резистора, причем й вход второго блока выборния соединен с одним из вы" ронизатора, а к его выходу второй индикатор.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения электро- химического резистора, содержащее трехэлектродную ячейку, одним из электродов которой служит исследуемый электрохимический резистор, регулируемый источник напряжения поляризации, источник постоянного измерительного тока, индикатор 2,50 Для измерения сопротивления через электрохимический резистор пропускают постоянный измерительный ток и измеряют падение напряжения 55 на нем при разных значениях напряжения на электроде сравнения или тока поляризации. Изобретение относится к области хемотроники и электрохимии и может быть использовано при измерении характеристик тонкопленочных электро- химических резисторов, управляемых резисторов и хемотронных приборов.Известно устройство для измерения сопротивления электрохимического резистора, помещенного в трехэлектродную электрохимическую ячейку. Элект О родами электрохимической ячейки являются вспомогательный электрод, на который подают напряжение поляризации, электрод сравнения, выхоцное напряжение которого служит парамет ром при измерении сопротивления, причем это напряжение изменяют путем применения напряжения поляризации, т.е, путем изменения тока поляризации через ячейку, рабочий электрод, щ относительно которого измеряют выходное напряжение электрода сравнения. В качестве рабочего электрода используется исследуемый электрохимический резистор И .25Для измерения сопротивления электрохимического резистора через него пропускают переменный измерительный ток и измеряют падение напряжения при разных значениях напряжения на электроде сравнения или тока поляризации, протекающего через электрохимическую ячейку.Недостатком устройства является погрешность измерения сопротивления, возникающая из-за паразитной составляющей переменного измерительного тока, протекающей через раствор параллельно исследуемому электрохимическому резистору.40 Недостатком устройства является погрешность измерения сопротивления,возникающая вследствие влияния тока гполяризации на результат измерения так как ток поляризации протекает через электрохимический резистор одновременно с измерительным током и создает вместе с последним измеряемое падение напряжения. Эа счет придания электрохнмическому резистору сложной симметричной формой относительно его заземляемой (общей) точки не удается полностью устранить влияние тока поляризации на результат измерения, так как обе симметричные части реэистора всегда .будут иметь разброс по сопротивлению из-за конечной точности процесса их производства. Кроме того, разность потенциалов, возникающая на концах электрохимического резистора код действием измерительного тока, приводит к дополнительному перераспределению тока поляризации между обеими частями электрохимического резистора и, следовательно, к дополнительным искажениям результата измерения.Цель изобретения - повышение точности измерения сопротивления электрохимического резистора и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления электрохимических резисторов, содержащее трехэлектродную электрохимическую ячейку, одним из электродов которой является электрохимический резистор, регулируемый источник напряжения поляризации, первый индикатор, введены два управляемых переключателя, операционный усилитель, резистор; управляемый источник измерительного тока, первый блок выборки и хранения, синхронизатор, причем выход регулируемого источника напряжения поляризации соединен с первым информационным входом первого переключателя, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с вспомогательным электродом электрохимической ячейки и с вторым информационным входом первого переключателя, а также непосредственно с первым информационным входом второго переключателя, у которого второй информационный вход соединен с электродом срав3 1148 нения электрохимической ячейки, а вы 1 ходс инвертирующим входом операционного усилителя, электрохимический резистор соединен с управляемым источником измерительного тока и с первым блоком выборки и хранения, причем управляющие входы обоих переключателей, источника измерительного тока и первого блока выборки и хранения соединены с выходами синхро О низатора, а к выходу первого блока выборки и хранения подключен первый индикатор.Кроме того, с целью расширения Функциональных возможностей, а именно измерения тока поляризации и формирования постоянного напряжения, пропорционального этому току, введенвторой блок выборки и хранения, подключенный параллельнЬ к выводам резистора, причем управляющий вход второго блока выборки и хранения .соединен с одним из выходов синхронизатора, а к его выходу подключен второй индикатор. 25На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого.устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Устройство содержит регулируемый источник 1 напряжения поляризации (например, изменяющегося по линейному закону), первый 2 и второй 3 переключатели, операционный усилитель 4, резистор 5 (К), трехэлектродную35 ячейку 6, рабочим электродом которой является электрохимический резистор 7 (Кп), управляемый источник 8 измерительного тока, синхронизатор 9, первый блок 10 выборки и хранения, первый индикатор 11, второй блок 12 выборки и хранения и второй индикатор 13. Выход источника 1 соединен с первым информационным входом первого 45 переключателя 2, выход которого соединен с неинвертирующим входом усилителя 4. Выход усилителя 4 соединен через .резистор 5 с вспомогательным электродом электрохимической ячейки 6 50 и с вторым информационным входом первого переключателя 2, а также не.посредственно с первым информационньи входом второго переключателя 3, у которого второй информационный 55 вход соединен с электродом сравнения электрохимической ячейки 6, а выход соединен с инвертирующим входом 002 4операционного усилителя 4. Электро- химический резистор 7 соединен с управляемым источником 8 измерительного тока и первым блоком 10 выборки и хранения, к выходу которого подключен первый индикатор 11Управляющие входы обоих переключателей 2 и 3, источника 8 измерительного. тока и первого блока 1 О соединены с соответствующими выходами синхронизатора 9. Второй блок 12 выборки и хранения подключен параллельно выводам резистора 5, а к его выходу подключен второй индикатор 13. Управляющий вход блока 12 соединен с одним из выходов синхронизатора 9,Устройство работает следующим образом.С синхронизатора 9 управляющие стробы разной длительности (фиг. 2) поступают на управляющие входы переключателей 2 и 3, источника 8 и блоков 10 и 12, задавая последовательность работы и длительность периодов действия остальных элементов. Источник 8 вырабатывает постоянный измерительный ток, полярность которого, может изменяться под действием синхронизатора 9 (фиг2.1). Этот ток, протекая через резистор 7, создает на нем падение напряжения, измеряемое при помощи блока 10 и индикатора 11. Для исключения какого- либо влияния тока поляризации на результат измерения сопротивления электрохимического резистора, т.е. для достижения повышения точности измерения, падение напряжения на резисторе 7 измеряют, в периоды прерывания тока поляризации (фиг. 2.2). Прерывания выполняют при помощи переключателей 2 и 3, операционного усилителя 4 и резистора 5 следующим образом. Под действием синхронизатора 9 выход усилителя 4 соединен через переключатель 3 непосредственно со своим инвертирующим входом, а также через резистор 5 и переключатель 2 с неинвертирующим входом, при этом вспомогательный электрод ячейки 6 оказывается соединенным с неинвертирующим входом усилителя 4. Вследствие глубокой отрицательной обратной связи на выходеусилителя 4 устанавливаетгя точно такое же найряжение, как на вспомогательном электроде ячейки 6, Поэтому ток поляризации ие протекает через резистор 5, являю5 1148002щийся чувствительным элементом данной схемы и, следовательно, через Рячейку 6"и резистор 7. В период прерывания тока поляризации блок 10 работает в режиме выборки (Фиг. 2.3) 5и на индикаторе 11 отображаетсярезультат измерения сопротивления,не искаженный током поляризации,соответствующий определенному напряжению на электроде сравнения О(Фиг. 2.4). В период пропускания тока поляризации через ячейку 6 от источника 1. через переключатель 2 на неинвертИ рующий вход усилителя 4 поступает напряжение поляризации, а на его инвертирующий вход черезпереключатель 3 поступает напряжения электрода сравнения ячейки 6. При этом за 20 счет .тока поляризации на электроде сравнения устанавливается требуемое значение напряжения. В этот период блок 10 работает в режиме хранения, и на его выходе имеется напряжение, 25 полученное в период прерывания тока поляризации. После окончания нериода пропускания тока поляризации (периода поляризации) вновь начинается период прерывания (период изме- ЗО ренин сопротивления электрохимического резистора) . Причем в момент начала периода поляризации напряжение на выходе усилителя 4 равно напряжению на вспомогательном электродеячейки 6 и начинает изменяться именно от значения этого напряжения, в результате чего в ячейке 6 исключается появление нежелательных брос ков тока поляризации. При измерении сопротивления электохимического резистора одним изисследуемых параметров является токполяризации, измерение которого возможно с использованием предлагаемогоустройства. Элементом, на которомвырабатывается напряжение, пропорциональное токуполяризаций, может служить резистор 5 включенный последовательно с ячейкой 6. Однако непосредственно использовать для целейизмерения и отображения (например,при помощи координатографа) падениенапряжения на резисторе 5 нельзя,так как на нем из-за прерыванияпротекает импульсный ток поляризации,создающий импульсное падение напряжения, что приводит к погрешностиизмерения тока поляризации. При помощи блока 12, подключенного параллельно выводам резистора 5, Формируютпостоянное напряжение, пропорциональное току поляризаций. В периоды поляризации блок 12 работает в режимевыборки (Фиг. 2.5) и на его выходеимеется напряжение, пропорциональноетоку поляризации (Фиг. 2.6), котороеотражается индикатором 13. В периоды прерывания тока поляризацииблок 12 работает в режиме хранения,и на индикаторе 13 отображается значение напряжения, измеренное в период поляризации, Таким образом,устройство позволяет Формироватьпостоянное напряжение, пропорционапьное току поляризации,Предлагаемое устройство повышаетточность измерения. сопротивления .электрохимического резистора и обеспечивает изменение тока поляризации.1148002 С/МР 06 и цэиВНВ - 0нцси цзнеритлвиаео мага ВыхбднОВ ИСАЯ"дание сАему Ю Выходное нопрю- ЯЗОНОВ Схйт 4 ы 10 Составитель Л,Редактор Л,Веселовская Техред Л.Иикеш роки зман ект Тираж 748 ПИ Государственного коми по делам изобретений и Москва, Ж, Раушская н13035,Патент", г.ужгород, ул.Проектная,Фил Окрасы5 ония тляридац Стро 5 ы цзуериця ссарощи 6лРиця СЛРОбы цэчфних тока мридарии Подписи ета СССР открытий б д. 4/5