Устройство для измерения параметров электротермической нелинейности резисторов

Устройство для измерения параметров электротермической нелинейности резисторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕДСТРОТЕРМИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ РЕЗИСТОРОВ по авт.св. 868514, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности измерений, в него введены дифференцирующий блок, блок выборки-хранения , делитель напряжения, компаратор напряжения, генератор тактовых импульсов и формирователь задержки , причем испытуемое сопротивление подключено к первому входу дифференцирующего блока, выход которого соединен с первыми входами блока выборки-хранения и компаратора напряжения, выход блока выборкихранения соединен с первыми входами вычислительного блока и делителя напряжения, выход последнего соединен с вторым входом компаратора напряжения , его выход подключен к входу генератора тока и второму входу вычислительного блока, третий вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, а выход соединен с блоком индикации, второй выход генератора тактовых импульсов подключен с к входу формирователя задержки, пер вый выход которого соединен с вторым входом блока выборки-хранения, а второй выход формирователя задержки подключен к второму входу дифференцирующего блока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ, РЕСПУБЛИН

„„SU„„1046706 А (50 G 01 Q 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ::: "!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 868514 (21) 3438957/18-21 (22) 12.05.82 (46) 07.10.83.Бюл. Р 37 (72) И.СеБрайнина и В.Ф.Федоровский (71) Куйбыщевский электротехнический институт связи (53) 621 . 317 . 333 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 868514, кл. С 01 R 27/00, 1979 (прототип}. (54)(57} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ IIAPAMETPOB ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ РЕЗИСТОРОВ по авт.св. Р 868514, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности измерений, в него введены дифференцирующий блок, блок выборки-хранения, делитель напряжения, компаратор напряжения, генератор тактовых импульсов и формирователь задержки, причем испытуемое сопротивление подключено к первому входу дифференцирующего блока, выход которого соединен с первыми входами блока выборки-хранения и компаратора напряжения, выход блока выборкихранения соединен с первыми входами вычислительного блока и делителя напряжения, выход последнего соединен с вторым входом компаратора напряжения, его выход подключен к входу генератора тока и второму входу вычислительного блока, третий вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, а выход соединен с блоком индикации, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к входу формирователя задержки, пер- Е

С2 вый выход которого соединен с вторым входом блока выборки-хранения, а второй выход формирователя задержки подключен к второму входу дефферен- С цирующего блока.

104670б

Изобретение относится к электроиэмерениям, в частности к устройствам измерения параметров электротехнической нелинейности резисторов.

По основному авт. св. Р 868514 известно устройстъо для измерения 5 электротермической нелинейности резисторов, содержащее последовательно соединенные генератор тока, измеряемое сопротивление, дифференциаль ный усилитель, вычислительный блок 10 и блок индикации, блок автобаланса, вход которого соединен с выходом диФференциального усилителя„ а выход соединен с вторым входом дифференциального усилителя, и f5 ключ, выход которого соединен с вхоцом блока измерения сопротивления вычислительного блока, а вход подключен к измеряемому,сопротивлениюГ11.

Однако известное устройство не gp обеспечивает высокой точности измерений из-за двухкратйого (двухтакт.ного ) воздействия импульсов тока на испытуемый образец. Под действием лительного нагрева от первого имульса тока в структуре резистора натупают необратимые изменения, приводящие к видоизменению формы Кривой нагрева во втором такте работы.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство содержащее последовательно соединенные генератор тока, измеряемое сопротивление, вычислительный блок, блок- индика- З5 ции и блок автобаланса, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход соединен с вторым входом дифференциального усилителя и ключ, выход которого соеди- 4р нен с входом блока измерения сопротивления вычислительного блока, а выход подключен к измеряемому сопротивлению, дополнительно введены дифференцирующий блок, блок выборки-хра- 45 нения, делитель напряжения, компаратор напряжения генератор тактовых импульсов и формирователь задержки, причем испытуемое сопротивление подключено к первому входу дифференцирующего блока, выход которого соеди нен с первыми входами блока выборки.хранения и компаратора напряжения, выход блока выборки-хранения соединен с первыми входами вычислительного блока и делителя напряжения, выход последнего соединен с вторым входом компаратора напряжения, его выход подключен к входу генератора тока и второму входу вычислительно го.блока, третий вход которого соеди-б9 нен с генератором тактовых импульсов, а выход соединен с блоком индикации, .второй выход генератора тактовых импульсов подключен к входу формирователя задержки, первый выход которого соединен с вторым входом блока выбарки-хранения, а второй выход формирователя задержки подключен к второму входу дифференцирующего блока.

На чертеже прнведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 тока, испытуемое сопротивление 2, дифференцирующий блок 3,. блок 4 выборки-хранения, делитель 5 .напряжения, .компаратор б напряжения, генератор 7 тактовых импульсов, формирователь 8 задержки, вычислительный блок 9 и блок 10 индикации.

Устройство работает следующим образом.

При подключении испытуемого сопротивления 2 к выходу генератора 1 тока через соцротивление начинает протекать ток, Я, величина которого может дискретно изменяться в широком диапазоне значений.

Напряжение на испытуемом сопротивлении 2 изменяется по закону . ч= м (t+c49)=ч„+ч ()-e J, (1) где Й вЂ” сопротивление образца в холодном cocTGHBHHð Ом о(- температурный коэффициент сопротивления, 1/град;

8 — превышение текущей температуры образца над температурой окружающей среды, град, Ч =э(„ыа — напряжение электротермической нелинейности, 9„ - установившаяся температура резистора, Ч„=3R — напряжение на холодном рех эисторе; . — тепловая постоянная времени.

У

Температура образца при пропускании через него постоянного тока изменяется по закону

8 =е„„()-e=" ) . (2)

В дифф ренцирующем блоке 3 выполняется операция

О,„,фф--RC å,(З) ч где RC — постоянная времени дифференциатора, U — напряжение на емкости дифс ференциатора.

Во избежание перегрузки дифференцирующего блока 3 и компаратора б напряжения во время действия переднего фронта входного импульса от формирователя 8 задержки поступает импульс длительностью Г> „.,При этом на время заряда емкости С дифференцирующего блока 3 до напряжения подставки ч„ сопротивление R дифференцирующего блока 3 закорачивается помощью электронного ключа.

1046706

V = 0; Re=const . (Я

Составитель Н.Михалев

Техред .М.Кузьма

Редактор H.Ãðèmàíîâà

Корректор A. Ильин

Заказ 7724/45. Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ,по делам изрбретений и открытий

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

Подпис ное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная, 4

Постоянная времени входной цепи дифференциатора „=Р„с <с выбиэад рается с таким расчетом, чтобы к моменту окончания интервала задержки

Тэд емкость С успевала полностью зарядиться до напряжения подставки V

° 5 а напряжение на выходе днфференциатора снижалось практически до нуля.

По.окончании импульса задержки эсМ ключ на выходе дифференцирующего блока 3 размыкается и выходное напряжение дифференцирующего блока 3 начинает изменяться в соответствии с формулой (3 ). Одновременно с выхода формирователя 8 задержки на вход блока 4 выборки-хранения по- 15 ступает на очень короткое время в ; . импульс, разрешающий выборку отсчета напряжения с выхода дифференцирующего блока 3 Согдасно,формуле(3)

V= — — V e Ñ (4) 20

RC "зад/" R

1 1Ъ В ъ

Выбранное и запомненное аналоговое значение отсчета с выхода блока 4 выборки-хранения поступает на первый вход вычислительного блока 9, а также на вход делителя 5 напряжения.

Делитель 5 напряжения осуществляет ослабление выбранного уровня в заданное число раз. Поскольку закон изменения напряжения на выходе дифференцнрующего блока 3 экспоненциальный, ЗО для нахождечия тепловой постоянной времени резистора целесообразно выбрать коэффициент ослабления, в делителе 5 напряжения из условия

-е о,„ где 8 - основание натурального логарифма, (7 — напряжение на выходе де- 4g

2 лителя 5.

Поскольку nl

Таким обарзом, время t, отсчитанное от момента окончанйя импульса задержки э до момента срабатывания

/ Ф

45 компаратора 6 напряжения при достиженин íà его сигнальном входе опорного уровня, численно равно тепловой постоянной времени с . После окончания измерения с выхода компаратора 6 напряжения на, управляющий вход генератора 1 тока поступает запирающий, импульс и ток в испытуемом сопротивление 2 прекращается. Импульс длительностью с выхода компаратора 6 напряжения подается на второй вход вычислительного блока 9, на третий вход которого одновременно посту. пают счетные импульсы от генератора 7 тактовых импульсов. В составе вычислительного блока 9 имеютСя счетчики импульсов, подсчитывающие количество тактовых импульсов, прошедших эа время . Цифровое значение тепловой постоянной времени резистора индицируется на табло в блоке 10 индикации.

С помощью вычислительного блока 9 производится измерение напряжения электротермической нелинейности,„ по известным значениям. отсчета напряжения U„ è тепловой постоянной времени

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа и устройства по сравнению .с известными заключавтся в повышении точности измерений как за счет исключения погрешностей, связанных с неточной балансировкой кривой нагрева, так и благодаря отказу от многократного зондирования испытуемого образца импульсами тока, приводящего к необратимым изменениям внутренней структуры резистора из-эа длительного нагрева.и делающего контроль по существу, разрушающим, а так;же сокращении времени измерений Конт- роль параметров электротермической нелинейности осуществляется по предлагаемому способу однократным импульсом тока за время, равное тепловой постоянной времени образца.