Измеритель комплексной проводимости поляризованных объектов

Измеритель комплексной проводимости поляризованных объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для измерения комплексных сопротивлений , в частности при изучении свойств полупроводниковых структур электрохимических и биологических объектов. Измеритель комплексной проводимости поляризованных объектов содержит генератор 1 синусоидального напряжения, фазовращатель 2, переключатель 3, сумматор 4, источник 5 напряжения поляризации, амплитудный детектор 6, операционные усилители 7, 10, клеммы для подключения измеряемого объекта 8, образцовый резистор 9, резисторы 11-14, конденсаторы 15, 16, фазочувствительный детектор 17, формиров атгль 18 опорной частоты и аналого-цифровой преобразователь 19. Изобретение расширяет диапазоны поляризующих напряжений и повышает точность измерения. 1 ил. (Л ее 4;а СЛ 00 (Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Н 4 G 01 R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4062964/24-21 (22) 25,04.86 (46) 15.10.87. Бюл. У 38 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) М.А.Гаврилюк, Е.В.Походыло и В.В.Хома (53) 621.3 17.333(088.8) (56) Новицкий С.П., Буренков И.И.

Измерительные преобразователи комплексного сопротивления с возможностью поляризации исследуемого объекта.—

Приборы и системы управления. 1978, У 1, с. 23, рис. 2-4.

Авторское свидетельство СССР

У 1221615, кл. G 01 R 27/26, 1985.

ÄÄSUÄÄ 1 45139 А1 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОЙ ПРОВОДИМОСТИ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение может быть использовано для измерения комплексных сопротивлений, в частности при изучении свойств полупроводниковых структур злектрохимических и биологических объектов. Измеритель комплексной про- . водимости поляризованных объектов содержит генератор 1 синусоидального напряжения, фазовращатель 2, переключатель 3, сумматор 4, источник 5 напряжения поляризации, амплитудный детектор 6, операционные усилители 7, 10, клеммы для подключения измеряемого объекта 8, образцовый резистор 9, Я резисторы 11-14, конденсаторы 15, 16, фаэочувствительный детектор 17, формирователь 18 опорной частоты и ана- Св лого-цифровой преобразователь 19.

Изобретение расширяет диапазоны поляриэующих напряжений и повышает точность измерения. 1 ил.! 13451

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения комплексных сопротивлений, в частности ври

f) изучении свойств полупроводниковых структур, электрохимических и биологических объектов.

Целью изобретения является расширение диапазона поляриэующих напряже- !д ний и повышение точности измерения за счет компенсации постоянной составляющей выходного напряжения преобразователя.

На фиг.1 показана структурная схе- 1> ма измерителя комплексной проводимос— ти поляризованных объектов, которая содержит генератор 1 синусоидального напряжения, фазовращатель 2, переключатель 3, сумматор 4„ источник 5 на- 2п пряжения поляризации, амплитудный де— тектор 6, основной,операционный усилитель 7, клеммы для подключения измеряемого объекта 8, образцовый резистор 9 (R ), дополнительный операционный усилитель 10„ четыре резистора 11-14, первый 15 (С,) и второй 16 (С2) конденсаторы, фазочувствительный детектор 17, формирователь 18 опорной частоты, аналого †цифров преоб- 30 разователь 19 (ЛЦП) .

Выход генератора 1 соединен с нормально разомкнутым контактом, а через фазовращатель 2 подключен к нормально замкнутому контакту переключателя 3, общий контакт которого соединен с входом амплитудного детектора 6 и с первым входом сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом источника 5, а выход — с информационным 4О входом детектора 17, выходы детекторов 6 и 17 подключены к опорному и информационному входам AUll 19, выход которого через формирователь 18 соединен с управляющим входом детектора и входом генератора 1.

Измеритель работает следующим образом.

Генератор 1 преобразует напряжение формирователя 18 >3 синхронный амплитудой 1 и частотой «>= "; f:„.

На первый вход сумматора 4 подаI, ется тестовое нягряжен <е Е либо с выхода генератора 1 (!msini. t.) при измерении активной состявляющей, либо с выхода фазоврящателя 2 (1m sin(«it +

+ Т)!2) = 1mсоз.:! ири измерении реактивной cocòàn»ÿi щс il измеряемого объекта. Ko второму в.:оду сумматора 4 приложено напряжение ноляри яппи Е П источника 5 поляризующе го напряжения.

Тяким образом, измеряемый объект, подключенный к клеммам 8, находится иод воздействием < уммярного напряжения Е+ F.

Фаэочувствительным детектором 17 осуществляется выделение синфазной или квядратурной составляющих выходногоо напряжения основного опе рационного усилителя 7, несущих информацию об измеряемом параметре. Использование аналого-цифрового преобразователя

19 двухтактного интегрирования позволяет получать результат, не зависящий от нестабильности амплитуды 1„, и частоты и3 тестового напряжения, поскольку на его опорный вход подается напряжение с выхода амплитудного детектора 6, пропорциональное 1, частота тестового сигнала и> синхронизована частотой reнератора аналого-цифрового пре обр азов ател я.

Использование компенсации в предложенном устройстве позволяет предотвратить насьш1ение основного операционного усилителя 7 и поддерживать уровень постоянной составляющей ин— формационного сигнала на выходе преобразователя 7 близким к нулю.

Выходное напряжение U основного операционного усилителя 7 с учетом включения компенсации равно:

К

U =-(G,+ j«C)RE U х х o к

G + «1Сх нала; сопротивление образцового резистора 9; сопротивление четвертого резистора 11 сопротивления резисторов 1?, 13 и t4 соответственно, емкость конденсаторов

15 и 16 соответственно;

2

2 х

Ro 1 t Ri

1+ -- — ---.----- „1+ — — --.— — — -1)

Г (1. !юС Г (1+1 >С Г)К ) х К,Е, (1) где С „ и С„. — соответственно проводимость и емкость измеобbei

0gR (, Ro

+ О(! + 1) к R2 (2) ВН!!!!ПИ Заказ 4916/45

Подписное ужгород, ул Прое} тная, 4

Пр.>и зв . -поли гр. пр-тие, г

1 х . О, — напряжение ком1+ 1шС Е. пенсации на выходе дополнительного операционного усилителя 10.

Уровень постоянной составляющей !!„ выходного напряжения основного операционного усилителя 7 от воздействия напряжения поляризации Е (ы = ь

= О) согласно выражению (1) равен

Ro R<

Если обеспечить — — (1 + --) 1, 1 и

Кк Вг считать, что С R о 1, то U „ ь Е х о- и

Например, при значениях R

100 кОм, R = 10 кОм, R, = 1,0 МОм, R = 10 кОм и напряжении поляризации

Е „ = 100 .В величина 0„ составляет всего 100 мВ. 25

Дополнительная погрешность измерения предлагаемого устройства при напряжении поляризации Е, = 100 В согласно (2) составляет

d " = О, 1Х. (3) Идеальная передаточная функция преобразователя 7 имеет вид (1„(ы) = -(С „+ ju)Cx)R (4)

Погрешность преобразования „вы- 35 званную компенсацией, рассчитывают из сопоставления выражений (1) и (4):

ВО (1

Ri 1

В к (1 + je(1R„) R<3 (1+ З""С,В 4î

Фор мула из о бретения

Измеритель комплексной проводимости поляризованных объектов, содержа- 45 щий генератор синусоидального напряжения, фазовращатель, переключатель, операционный усилитель, амплитудный и фазочувствительный детекторы, фор— мирователь опорной частоты и аналого- 50 цифровой преобразователь, клеммы для подключения исследуемого объекта, причем выход ген.. ратора полклк IE и к нормально разомкнутому контакту, а через фазовраща тель — к нормально замкнутому контакту переключателя, общий контакт которого соединен с входом амплитудного детектора, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с клеммой для подключения измеряемого объекта и образцо— вого резистора, неинвертирующий вход— с общей шиной, а выход — с вторым выводом образцового резистора и информационным входом фазочувствительного детектора, управляющий вход которîrо соединен с выходом формирователя опорной частоты и с входом генератора, выходы фазочувствительного и амплитудного детекторов подключены соответственно к информационному и опорному входам аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом формирователя, опорной частоты, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона поляризующих напряжений, он содержит источник напряжения поляризации, сумматор, дополнительный операционный усилитель, четыре резистора и два конденсатора, причем первый вход сумматора соединен с общий кон— тактом переключателя, второй вход— с источником напряжения поляризации, а выход — с второй клеммой для подключения измеряемого объекта, инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя соединен с первыми выводами первого и второго резисторов, а также первого конденсатора, неинвертирующий вход — с первыми выводами третьего резистора и второго конденсатора, а выход — с вторыми вы— водами первого и четвертого резисторов, а также первого конденсатора, второй вывод третьего резистора соединен с выходом основного операционного усилителя, второй вывод четвертого резистора соединен с инвертирующим входом основного операционного усилителя, вторые выводы второго резистора и второго конденсатора соединены с общей шиной.