Технические науки

Электротехника и радиоэлектроника

В.С. Тверезовский, Р.В. Бараненко

Херсонский национальный технический университет

ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ВАРИКАПОВ

Постоянное развитие средств измерений и контроля различных параметров изделий и процессов является неотъемлемой частью научно-технического прогресса. Одной из основных задач при разработке измерительных систем является повышение точности и быстродействия при измерении и контроле емкости, коэффициента перекрытия по емкости и для подбора варикапов по идентичным вольт-фарадным характеристикам.

Известен измеритель добротности и емкости полупроводниковых приборов [1], к недостаткам которого следует отнести невысокую точность измерения емкости варикапа и узкие функциональные возможности, так как оно не позволяет измерять коэффициент перекрытия по емкости.

Известно также устройство [2], работа которого основана на преобразовании величины емкости испытуемого прибора в частоту генерируемых на выходе дифференциального усилителя-ограничителя прямоугольных импульсов. Число импульсов, прошедших через схему совпадения на счетчик за опорный интервал времени, пропорционально измеряемой емкости. Этот измеритель отличается повышенной точностью, однако, схема его сложна и имеет также узкие функциональные возможности, не позволяя намерять коэффициент перекрытия по емкости варикапов.

Наиболее близким техническим решением является измеритель емкости и коэффициента перекрытия по емкости варикапов [3], однако его недостатком является низкая точность, так как в нем не предусмотрена стабилизация коэффициента передачи сигнала от генератора через усилитель и детектор-коммутатор к делительному устройству. Кроме того, измеритель не позволяет получать отклонения измеряемой емкости варикапа от образцовой при заданных напряжениях смещения, т.е. не позволяет подбирать варикапы с идентичными вольт-фарадными характеристиками.

В разработанном авторами устройстве используются [4]: схема с управляемым коэффициентом передачи, регулирующий блок, источник опорного напряжения, схема управления, схема сравнения, блок регистрации, коммутатор и образцовая емкость, при этом вход схемы с управляемым коэффициентом передачи соединен с первыми входами блока регистрации и схемы сравнения, вторые входы которых соединены с источником опорного напряжения, выход схемы сравнения соединен с регулирующим блоком и схемой управления, ее выход соединен с управляющими входами, коммутатора, источника смещения и регулирующего блока, подключенного к схеме с управляемым коэффициентом передачи, вход коммутатора соединен через емкость с генератором высокочастотного сигнала и через первый резистор с источником смещения, один выход коммутатора подключен к образцовой емкости, а другой – к клемме для подключения испытуемого прибора.

Такое устройство благодаря наличию схемы с управляемым коэффициентом передачи, регулирующего блока, источника опорного напряжения и схемы сравнения, работа которого осуществляется по сигналам со схемы управления, позволяет измерять емкость варикапа, коэффициент перекрытия по емкости при двух заданных значениях напряжений смешения, а также измерять относительные отклонения емкости испытуемого варикапа от образцовой с высокой точностью, причем точность измерений не зависит от колебаний напряжение высокочастотного генератора и его частоты.

На рис. 1 представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит [4]: схему 1 с управляемым коэффициентом передачи, регулирующий блок 2, источник 3 опорного напряжения, схему 4 управления, схему 5 сравнения, блок 6 регистрации, коммутатор 7, источник 8 смещения, генератор 9 высокочастотного сигнала, образцовую емкость 10, емкость 11, резисторы 12 и 13, и клеммы для подключения испытуемого варикапа 14.

Рис. 1 Функциональная схема устройства для контроля параметров варикапов

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В исходном состоянии коммутатор 7 включает в цепь емкостно-омического делителя образцовую емкость 10. При этом на вход схемы 1 с резистора 12 снимается сигнал, пропорциональный величине этой емкости. С приходом команды на вход регулирующего блока 2 со схемы 4 управления он вырабатывает управляющий потенциал для схемы 1. Схема 1 изменяет свой коэффициент передачи до тех пор, пока напряжение на ее выходе не сравняется с опорным напряжением от источника 3. В момент равенства напряжений схема 5 сравнения вырабатывает сигнал, поступающий на схему 4 управления и регулирующий блок 2. Регулирующий блок 2 по этому сигналу запоминает потенциал, подаваемый на управляющий вход схемы 1, и поддерживает его неизменным, благодаря чему не изменяется и коэффициент передачи схемы 1. Таким образом, производится калибровка коэффициента передачи схемы 1 с помощью образцовой емкости 10 и источника 3 опорного напряжения. По сигналу со схемы 5 сравнения схема 4 управления воздействует на коммутатор 7 и источник 8 смещения. Коммутатор 7 включает в емкостно-омический делитель испытуемый варикап 14, а от источника 8 смещения на него подается через резистор 13 соответствующее напряжение смещения. Благодаря тому, что коэффициент передачи схемы 1 был установлен по значению образцовой емкости 10 и не изменился, на ее выходе установится напряжение, пропорциональное измеряемой емкости варикапа. Блок 6 регистрации, используя напряжение опорного источника 3, фиксирует относительное значение выходного напряжения схемы 1, соответствующее отношению измеряемой емкости к образцовой. Аналогично может быть измерено относительное отклонение емкости испытуемого прибора от образцовой при заданном напряжении смещения.

При измерении коэффициента перекрытия по емкости испытуемого варикапа 14 первоначальная калибровка коэффициента передачи схемы 1 производится аналогично, но вместо образцовой емкости используется емкость испытуемого прибора при первом напряжении смещения, поступающего от источника 8. Если после этого подать второе напряжение смещения с помощью схемы 4 управления на тот же варикап 14, то блок регистрации зафиксирует относительное изменение емкости при двух напряжениях смещения, т.е. коэффициент перекрытия.

Увеличение точности устройства достигается потому, что погрешности, обусловленные нестабильностью частоты и амплитуды высокочастотного, генератора 9 и коэффициента передачи схемы 1, устраняются калибровкой коэффициента передачи схемы 1 с помощью источника 3 опорного напряжения и схемы 5 сравнения при каждом измерении, а выполнение указанных схем высокостабильными не представляет особых трудностей.

Литература:

1. Авторское свидетельство СССР №429375. – Кл. G01R27/26, 02.07.1975.

2. Авторское свидетельство СССР №512440. – Кл. G01R31/26, 30.04.1976.

3. Балахонов В.Д. и др. Измеритель емкости и коэффициента перекрытия по емкости варикапов //Электронная промышленность. – 1975. – №2. – С.72.

4. Авторское свидетельство СССР №651275 «Устройство для контроля параметров варикапов». - М. Кл.² G01R31/26, G01R27/26. Автор: В.С. Тверезовский. Опубл.: 05.03.1979, Бюл. №9.