Устройство для измерения активного сопротивления кварцевых резонаторов

Устройство для измерения активного сопротивления кварцевых резонаторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И Е (»)480027

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.05.73 (21) 1923850/18-10 (51) М. Кл. б 01г 27/00 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Опубликовано 05.08.75. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 25.03.78

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений

Н OTKPblTIIk (53) УДК 621.322.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Жуков H П. А. 0BcslHHHKHB (71) Заявитель Научно-исследовательский институт электронной интроскопии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

КВАРЦEBblX РЕЗОНАТОРОВ

Устройство QTносится к ко|нгрольно-измерительной технике и предназначено для измерения актив ного сопротивления:кварцевых резонаторов на частоте последовательного резонанса. 5

Извесгно устрой стево для измерения активного IOQHpoTHB;Icния кварцевых резонаторов, содержащее генератор качающейся частоты, к выходу которого подключен делитель, соста вленный из резистора и к варцевого резонатора; детектор, который входом подсоединен к кварцевому резонатору; индикатор, цепь обратной связи, которая подключена к кварцeiBaxy резонатору и состоит из амплитудного детектора, фильтра и транзистора; 15 генератор пилообразного напряжения, управляющий генератором качающейся частоты.

Однако отмечается нелинейность преобразования схемы измерения падения напряжения на кварцевом резонаторе,:которая получается за счет нелинейности характеристик детектора при малых приложевных к его входу напряжениях, соответствующих малому активному,сопротивлению исследуемого,кварцевого резонатора, Нелинейность уравнения преобразова ния при водит к появлению методической погрешности.

Цель изобретения — уменьшение нелинейности уравнения преобразования схемы измерения падения напряжения на кварцевом ре- 30 зонаторе и снижение методической погрешности измерения. Это достигается вводом дополнительного постоянного резистора и параллельного резонансного контура, настроенного на частоту последователыного резонанса исследуемого кварцевого резонатора, соединенных параллельно между собой и последовательно с к варцем.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения активного сопротивления ква|рцевых,резонаторов; на фиг. 2 схема включения к варца; на фиг. 3 — графики зависимостей, погрешности измерения от паразитной емкости С„; на фиг. 4 и 5— графики зависимостей погрешностей измерения от расстройки контура.

Исследуемый резонатор 1 одним концом подключен через резистор 2 к выходу буферного усилителя 3, а последний своим,ВКодом — к выходу генератора качающейся частоты 4. К этому же концу кварца подсоединяется вход детектора 5, к выходу которого подсоединяются своими входами фильтр б и усилитель,IlocTQH|HIHoIQ тока 7, а к выходу последнего — индикатор 8. К выходу фильтра подключен генератор пилообразного напряжения 9, управляющий качанием частоты генератора.

При выполнении условий самовозбуждения в генераторе качающейся частоты 1 воз480027 никают колебания, средняя частота которых равна ча стоте последовательного резонанса исследуемого резонатора. Напряжение U,, снимаемое с выхода генератора, через буферный усилитель и резистор .поступает на резонатор, резистор 10 и параллельно с ним включенный контур, состоящий из индуктивности

ll и емкости У2, .выпрямляется детектором и поступает:на вход усилителя постоянного тока,:собранного,по балансной схеме. Напряжение на выходе усилителя постоянного тока оказывается пропорциональным разности

U2 — U2, равной падению напряжения па кварцевом,резонаторе, так ка к перед началом,измерения кварц замыкается накоротко, и показания и ндикатора, включенного íà выходе усилителя постоя нного тока, устанавливаются на нулевую отметку.

Частота генератора в корпусе работы aiaтоматически изменяется в небольшом диапазоне, перекрывающем резонансную характеристику кварца. Ча стота изменяется,с помощью варикапа и генератора пилообразного напряжения, подключенного своим входом к выходу фильтра.

При приближении средней частоты генератора качающейся частоты к резонансной частоте исследуемого кварца, падение напряжения на резонаторе уменьшается и, соответственно, показания индикатора .уменьшаются.

Минимальные показания индикатора соответствуют совпадению резонансных частот генератора качающей ся частоты и кварца и потому определяют и стинное значение измеРЯЕМОГО ICOIIPOTHIBJIBHHH.

При отсутствии добавочного резистора 8, соединенного последовательно,с кварцем, получается большая нелинейность уравнения преобразования схемы, измерения падения напряжения IHB кварцевом, резонаторе при малых значениях а ктивного сопротивления резонатора. Эта нелинейность получается за счет нелинейности характеристик, диодов детектора при малых приложенных к ним напряжениях. Для уменьшения .нелинейности необходимо при малом сопротивлении кварца на вход детектора подавать напряжения такой величины, чтобы диоды работали,на линейном участке своей характеристики, Для этого:вводят постоянный резистор,,подключенный последовательно с кварцем между одним из его выводов и общей точкой схемы.

Экспериментальным путем оонаружено, что при этом методе погрешность измерения вносит паразитная емкость С, (фиг. 2).

При математическом анализе данной схемы получают выражение для погрешности, вносимой емкостью С„ + — UP2 P2+ (i - P "(1)

Р )/Р2. P2+((+ P)2

ГдЕ PI — — ОСвR

Р2 — кв Р

Выражение (1) представлено графически

5 на фиг. 3, откуда видно, что аналитический анализ подтверждается экспериментально.

Для увменьшения влияния емкости С, на

10 погрешность измерения акти в ного сопротивления;кварца включен параллельно доба вочному резистору параллельный резонансный контур, настроенный на резонансную частоту исследуемого резонатора.

При математическом анализе схемы с включенным контуром получено выражение для погрешности от ем кости С„, влияющей на расстройку контура, вида

- г 1 Р )- + 4P2 P (Р., ((+ Р.,)2-+ 4Р ° Р-"

Ьм где Р, о о

Rt

R

Зо

1 к в

P, ——

35 На фиг. 4 и 5 представлены кривые зависимости погрешности измерения от параметров Р„Р, и Р,, рассчитанные по формуле (2) и экспериментальные .кривые. Из сопоставления этих зависимостей видно, что при соот40 ветст вующем выборе параметров Рь Р2 и Р> уменьшается погрешность измерения, вносимая паразнтной емкостью Св.

Предмет изобретения

Устройство для измерения активного сопротивления, кварцевых резонаторов, содержащее генератор качающейся частоты, через . буферный усилитель и резистор подсоединенный одновременно к кварцевому резонатору и детектору, выход IKQTopoTo через усилитель соединен с входом индикатора и, одновременно, через фильтр и генератор пилообразного напряжения — с генератором качающейся частоты, отличающееся тем, что, с целью увеличения линейности преобразования и уменьшения методической погрешности измерения устройства, оно снабжено параллельным резона нсным контуром и дополнительным постоянным резистором, включенным последовательно с исследуемым кварцевым резонатором между одним из его выводов и общей точкой схемы, при этом упомянутый резонансный контур подсоединен параллельно добавочному постоянному .резистору.

480О27

ll (%)

6 д 0 Р с ? 4

Составитель В. Скоробогатова

Техред Т. Курилко Корректор В. Гутман

Редактор О. Филиппова

Тип Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 172/337 Изд. № 960 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5