DE2300503C3

DE2300503C3 - Einrichtung zur Messung der Parameter der Bauelemente von Parallel-LC-Kreisen

Info

Publication number: DE2300503C3
Application number: DE19732300503
Authority: DE
Inventors: Alexandr Iwanowitsch; Morosow Andrej Elisarowitsch; Schachow Eduard Konstantino witsch; Schljandin Wiktor Michajlowitsch; Pensa Martjaschin (Sowjetunion)
Original assignee: Pensenskij Politechnitscheskij Institut, Pensa (Sowjetunion)
Filing date: 1973-01-05
Publication date: 1976-01-15

Description

der Schalteinheit (1) an deren vierten Eingang (9) Die Einrichtung zur Messung der Parameter der und der zweite Ausgang (11) an deren dritten Bauelemente von Parallel-LC-Kreisen enthält eine Eingang (8), in einem Eichzeitintervall (T₀) Schalteinheit 1 (F i g. 1), bestehend aus elektronischen nach dem Eintreffen des zweiten Signals von der Schaltern 2, 3, 4 und 5, deren jeder auf für sich be-Vergleichseinheit (20) der erste Ausgang (10) der 50 kannte Art mit zwei Transistoren ausgeführt ist. Hier-Schalteinheit (1) an deren zweiten Eingang (7) bei dient als erster Eingang 6 der Schalteinheit 1 der und der zweite Ausgang (11) der Schalteinheit (1) Eingang des Schalters 2, als zweiter Eingang 7 der an deren vierten Eingang (9) und beim Eintreffen Schalteinheit 1 die Parallelschaltung der Eingänge der des dritten Signals von der Vergleichseinheit (20) Schalter 3 und 4, als dritter Eingang 8 der Schaltder erste Ausgang (10) der Schalteinheit (1) an 55 einheit 1 der andere Eingang des Schalters 4 und als deren vierten Eingang (9); und wobei die Steuer- vierter Eingang 9 der Schalteinllieit 1 der andere Eineinheit (21) die Zeitintervallmeßeinheit (31) so gang des Schalters 2, der mit dem Eingang des Schalsteuert, daß zusammenfällt: der Beginn des ersten ters 5 in Verbindung steht.

zu messenden Zeitintervalls (*,), aus dessen Größe Als erster Ausgang 10 der Schalteinheit 1 dient der der Parameter eines der Bauelemente des parallel- ^6o Ausgang des Schalters 3 und als zweiter Ausgang der geschalteten LC-Kreises bestimmt wird, mit dem Schalteinheit 1 der Ausgang des Schalters 5. Der Eintreffen des ersten Signals von der Vergleichs- Ausgang des Schalters 2 ist mit dem anderen Eingang einheit (20) sowie das Ende des ersten zu messen- des Schalters 3 und der Ausgang des Schalters 4 mit den Zeitintervalls (<,) mit dem Eintreffen des dem anderen Eingang des Schalters 5 verbunden,
zweiten Signals von der Vergleichseinheit (20); 65 Der erste Eingang 6 der Schalteinheit 1 ist ange- und schließlich der Beginn des zweiten zu messen- schlossen an den Ausgang einer Quelle 12 linear verden Zeitintervalls (t₂), aus dessen Größe der Para- änderbarer Spannung, an deren Eingang das Meßmeter des zweiten Bauelementes bestimmt wird, auslösesignal einer (nicht gezeigten) äußeren Quelle

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eintrifft, der zweite Eingang 7 an eine Gleichspan- der Steuereinheit 21 ist der Nullzustand. Hierbei halnungsquelle 13 und der dntte Eingang 8 an eine ten die diesen Triggern entnommenen Potentiale die Gleichspannungsquelle 14 von ent_fegengesetzter Po- Schalter 2, 3, 4 und 5 der Schalteinheit 1 in solchen larität, während der vierte Eingang 9 geerdet ist. Die Stellungen, daß der erste Ausgang 10 und der zweite Quelle 12 linear veränderbarer Spannung ist auf be- 5 Ausgang 11 der Schalteinheit 1 an deren vierten Einkannte Art auf der Grundlage eines Gleichstrom- gang 9 gelegt sind

Integrierverstärkers ausgeführt, die Gleichspannungs- Das Fremdsignal gelangt auf die Einereingänge der

quellen 13 und 14 sind auf bekannte Art mit Halb- Trigger 22 und 24 und kippt diese in den Einerzu-

leiterelementen ausgeführt. _{stand D}j_{e den} Ausgängen dieser Trigger entnom-

Der erste Ausgang 10 der Schalteinheit 1 ist mittels io menen Potentiale ändern ihre Größe, so daß die

eines Parallel-LC-Kreises, der die Parallelschaltung Schalter 2, 4 und 5 umgeschaltet werden. Hierbei

einer Induktivitätsspule 15 und eines Kondensators wird der erste Ausgang 10 der Schalteinheit 1 an

16 darstellt, an den Eingang eines Gleichstromver- deren ersten Eingang 6 und der zweite Ausgang 11 stärkers 17 mit Widerstandsparallelgegenkopplung der Schalteinheit 1 an deren zweiten Eingang 7 ge-(die durch Einschalten eines Widerstandes 18 in den 15 legt. Dies führt dazu, daß auf die Parallelschaltung Gegenkopplungskreis dieses Verstärkers erreicht der Induktivitätsspule 15 mit dem Induktivitätswert L wird) gelegt. Der zweite Ausgang 11 der Schaltein- und des Kondensators 16 mit dem Kapazitäswert C heit 1 ist gleichfalls an den Eingang des Verstärkers des Parallel-LC-Kreises eine linear veränderliche

17 mittels einer Normalinduktivitätsspule 9 gelegt. Spannung — kt (k ist die Steilheit der veränderlichen Der Ausgang des Verstärkers 17 ist seinerseits an den 20 Spannung) von dem Ausgang der Quelle 12, die einen Eingang einer Vergleichseinheit 20 gelegt, deren durch ein Fremdsignal ausgelöst wird, gegeben wird, anderer Eingang geerdet ist. während auf die Normalinduktivitätsspule 19 mit dem

Der Gleichstromverstärker 17 und die Vergleichs- Induktivitätswert L₀ eine Gleichspannung +E₀ vom

einheit 20 stellen eine integrierte Mikroschaltung dar. Ausgang der Gleichspannungsquelle 13 gegeben wird.

Die Einrichtung ist auch mit einer Steuereinheit 21 25 Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der

versehen, bestehend aus Kippgliedern oder Triggern Einrichtung zur Messung der Parameter der Bau-

22, 23, 24, 25, ferner einem Eichzeitintervallgeber elemente von Parallel-LC-Kreisen sind in Fig. 2a,

26, der hier ein auf bekannte Art ausgeführter mono- 2 b und 2 c die Zeitdiagramme der Spannungen U₁, U,

stabiler Multivibrator ist, und einem auf bekannte Art bzw. U_a am ersten Ausgang der Schalteinheit, an

ausgeführten Impulsverteiler 27 mit zwei Kippglie- 30 ihrem zweiten Ausgang und am Ausgang des Gleich-

dern oder Triggern mit Recheneingängen, wobei die Stromverstärkers dargestellt. Die Spannungen — kt

Ausgänge dieser Trigger mit einer Diodenmatrix zur und +E₀ sind auf den Diagrammen α und b darge-

Entschlüsselung oder Decodierung deren Zustandes stellt,

verbunden sind. Die Spannung U₃ (Fig. 2c) am Ausgang des

Ein erster Ausgang 28 des Impulsverteilers 27 ist 35 Gleichstromverstärkers 17, in dessen Parallelgegenmit dem Nulleingang des Triggers 22 und dem Einer- kopplungskreis der Widerstand 18 mit dem Widereingang des Triggers 25 verbunden. Ein zweiter Aus- standswert E₀ liegt, steigt sprunghaft an und sinkt gang 29 des Impulsverteilers 27 ist mit dem Nullein- dann allmählich ab (für das ordnungsgemäße Arbeigang des Triggers 25 und dem Eingang des Eichzeit- ten der Einrichtung ist die Erfüllung der Beziehung intervallgebers 26 verbunden, dessen Ausgang mit 40
dem Einereingang des Triggers 23 und dem Nulleingang des Triggers 24 in Verbindung steht. Ein E_n 1
dritter Ausgang30 des Impulsverteiler 27 ist mit V2-L k T~f
dem Nulleingang des Triggers 23 verbunden. ° 1/—

Auf die Einereingänge der Trigger 22 und 24 wird 45 \ C
ein Signal von einer Fremdquelle gegeben.

Der Ausgang des Triggers 22 ist mit den Steuereingängen der Schalter 2 und 4 verbunden, während erforderlich). Erreicht diese Spannung den Nullwert, die Ausgänge der Trigger 23 und 24 jeweils mit den so gibt die Vergleichseinheit 20 ein Signal auf den Steuereingängen der Schalter 3 und 5 in Verbindung 50 Impulsverteiler 27, an dessen ersten Ausgang 28 ein stehen. Impuls erscheint, der den Trigger 25 der Zeitinter-

Die Einrichtung ist auch mit einer Zeitintervall- vallmeßeinheit 31 in den Einerzustand überführt, meßeinheit 31 versehen, die einen auf bekannte Art Hierbei wird der Schalter 34 geöffnet, und die Immit Halbleiterbauelementen ausgeführten Quarz- pulse vom Ausgang des Quarzgenerators 32 gelangen impulsgenerator 32, elektronische Schalter 33 und 34, 55 auf den Eingang des Digitalzählers 36, der die Mesderen jeder mit einem Transistor ausgeführt ist, und sung des ersten Zeitintervalls t_x (Fig. 2c) beginnt. Digitalzähler 35 und 36, die hier auf bekannte Art Außerdem bringt ein Impuls vom ersten Ausgang 28 ausgeführte hochfrequente Dezimalimpulszähler sind, des Impulsverteilers 27 den Trigger 22 in den Nullenthält. Der Ausgang des Impulsgenerators 32 ist mit zustand zurück. Die Schalter 2 und 4 werden umgeden Eingängen der Schalter 33 und 34 verbunden. 60 schaltet, und der erste Ausgang 10 der Schalteinheit 1 deren Ausgänge jeweils mit den Eingängen der Digi- wird an deren vierten Eingang9 gelegt, während der talzähler 35 und 36 verbunden sind. Die Steuerein- zweite Ausgang 11 der Schalteinheit 1 an deren gänge der Schalter 33 und 34 sind jeweils mit den dritten Eingang 8 gelegt wird. Dies führt dazu, daß Ausgängen der Trigger 23 und 25 verbunden. an den parallelgeschalteten LC-Kreis das Nullpoten-

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung 65 tial (Fig. 2a) und an die Normalinduktivitätsspule

der Parameter der Bauelemente von Parallel-LC- 19 die Gleichspannung-E_n (Fig. 2b) vom Ausgang

Kreisen funktioniert wie folgt: der Gleichspannungsquelle 14 gelegt werden. Die

Der Anfangszustand der Trigger 22, 23, 24 und 25 Spannung U₃ (Fig. 2c) am Ausgang des Gleich-

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Stromverstärkers 17 sinkt sprunghaft ab und steigt die Messung des Zeitintervalls t₂. Hierbei kehrt die

dann linear an. Schaltung in den Anfangszustand'zurück.

Hat diese Spannung erneut den Nullwert erreicht, Aus den erhaltenen und gemessenen Zeitinter-

so liefert die Vergleichseinheit 20 ein weiteres Signal. vallen /, und /., kann man eindeutig den Wert der Ka-

Hierbei erscheint am zweiten Ausgang 29 des Impuls- 5 pazität C und" der Induktivität L des Parallel-LC-

verteilers 27 ein Impuls, der den Trigger 25 in den Kreises bestimmen:
Nullzustand zurückbringt und den Eichzeitintervall-

geber 26 auslöst. Der Schalter 34 wird gesperrt, und _t = ^k' ^Ln . q .

der Digitalzähler 36 beendet die Messung des Zeit- ' E₀
Intervalls t_v io

In einem geeichten Zeitintervall T₀ (Fig. 2c) nach _ T₀

dem Eintreffen des zweiten Signals von der Ver- ^f2 ~' L ■

gleichseinheit 20 liefert der Eichzeitintervallgeber 26 °

einen Impuls, der den Trigger 23 in den Einerzustand Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung der

überführt und den Trigger 24 in den Nullzustand zu- 15 Parameter der Bauelemente von Parallel-LC-Kreisen

rückbringt. Hierbei wird der Schalter 33 geöffnet, und verfügt über eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit, hat

der Digitalzähler 35 beginnt die Messung des zweiten einen weiten Anwendungsbereich und eine hohe Meß-

Zeitintervalls L₂ (Fig. 2c). Außerdem werden die genauigkeit.

Schalter 3 und 5 umgeschaltet, und der erste Aus- Bei der Messung der Parameter einzelner LC-Baugang 10 der Schalteinheit 1 wird an deren zweiten 20 elemente und der Parameter der Bauelemente von Eingang 7 gelegt, während der zweite Ausgang IJ der Parallel-LC-Kreisen sichert die erfin^ungsgemäße Schalteinheit 1 an deren vierten Eingang 9 gelegt Einrichtung eine hohe Meßgenauigkeit durch Beseiwird. Dies führt dazu, daß an den Parallel-LC-Kreis tigung der durch die parasitäre Kapazität der Indukdie Gleichspannung +E₀ (Fig. 2a) vom Ausgang tivitätsspulen und parasitäre Induktivität der Konder Gleichstromquelle 13 und an die Normalindukti- 25 densatoren, durch die Instabilität der Ansprechvitätsspule 19 des Nullpotentials (Fig. 2b) angelegt schwelle der Vergleichseinheit sowie durch die Inwird. Die Spannung am Ausgang des Gleichstrom- Stabilität der Speisequellen bedingten Fehler.
Verstärkers 17 beginnt zu sinken, und im Zeitpunkt, Die Einrichtung bietet die Möglichkeit, die Verin dem diese Spannung erneut den Nullwert erreicht, lustleistung des Parallel-LC-Kreises zu verringern, wird am Ausgang der Vergleichseinheit 20 ein drittes 3° wodurch es möglich ist, die Parameter von LC-Dünn-Signal abgenommen, wobei am dritten Ausgang 30 Schichtelementen zu messen und in Zeitintervalle die des Impulsverteilers 27 ein Impuls erscheint, der den Signale von LC-Mikrogebern umzuwandeln.
Trigger 23 in den Anfangszustand zurückbringt. Der Die Einrichtung zur Messung der Parameter der Schalter 3 wird! umgeschaltet, während der Schalter Bauelemente von Parallel-LC-Kreisen zeichnet sich 33 gesperrt wird. An den Parallel-LC-Kreis wird das 35 durch eine einfache Konstruktion und geringe Ab-Nullpotential gelegt, und der Digitalzähler beendet messungen aus.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

mit dem Ende des Eichzeituitervalls (T₉) und das

Patentanspruch· Ende des zweiten zu messenden Zeitintervalls

(ig) mit dem Eintreffen des dritten Signals von der

Einrichtung zur Messung der Parameter der Vergleichseinheit (20).
Bauelemente von Parallel-LC-Kreisen, nämlich 5
der Kapazität des Kondensators und der Induktivität der Spule, gekennzeichnet durch —

eine Schalteinheit (1) aus mehreren Schaltern (2
bis S) zwischen den Ein- und Ausgängen der

Schalteinheit (1), von der gelegt sind: der erste 10 Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung geEingang (6) an eine Quelle (12) linear veränder- maß dem Oberbegriff des Patentanspruchs,
barer Spannung, die durch eine von einer durch Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

den Bediener der Einrichtung betätigbaren äuße- Einrichtung zur Messung der Parameter der Baueleren Signalquelle ausgelöst tvird, der zweiie Ein- mente von Parallel-LC-Kreiseri, nämlich der Kapazigang (7) an eine Gleichspannungsquelle (13) und 15 tat des Kondensators und der Induktivität der Spule, der dritte Eingang (8) an eine Gleichspannungs- zu entwickeln, bei der bestimmte auf den Meßkreis, quelle (14) anderer Polarität, während der vierte in den der zu messende Parallel-LC-Kreis geschaltet Eingang (9) geerdet ist; durch einen Gleichstrom- ist, nach einem bestimmten Programm einwirkende verstärker (17) mit Widerstandsparallelgegcn- Maßnahmen die Messung der Bauelementenparakopplung, dessen Eingang mittels des zu messen- 20 meter des Parallel-LC-Kreises in kurzem Zeitabstand den Parallel-LC-Kreises an den ersten Ausgang mit hoher Genauigkeit ermöglichen.

(10) der Schalteinheit (1) und mittels einer Nor- Die Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des malinduktivitätsspule (19) an ihren zweiten Aus- Patentanspruchs gelöst.

gang (11) gelegt ist; durch eine Vergleichseinheit Die er*indungsgemäße Einrichtung zur Messung

(20), die an den Ausgang des Gleichstromverstär- as der Parameter der Bauelemente von Parallel-LC-kers (17) angeschlossen ist; durch eine an den Kreisen ermöglicht die Messung der Parameter wäh-Ausgang der Vergleichseinheit (20) angeschlos- rend eines geringen Zeitintervalls mit hoher Genausene Steuereinheit (21) für die Schalter (2 bis 5) igkeit und zeichnet sich durch einfache Konstruktion der Schalteinheit (1), wobei die Steuereinheit (21) und kleine Abmessungen aus. Man verwendet sie in aus einem Impulsverteiler (27) und nachgeschal- 30 der Hauptsache für Messungen an parallelgeschalteten Kippgliedern (22 bis 26) besteht; sowie teten LC-Resonanzkreisen verschiedenartiger rtachdurch eine ebenfalls durch die Steuereinheit (21) richtenelektronischer Einrichtungen, jedoch kann sie steuerbare Zeitintervallmeßeinheit (31) zum Mes- auch für Messungen an LC-Dünnschichteiementen sen eines ersten Zeitintervalls (i_t) und eines zwei- und für die Messung der Signale von LC-Gebern und ten Zeitintervalls (f₂) derart, daß beim Nulldurch- 35 LC-Mikrogebern benutzt werden,
gang der Ausgangsspannung (U₃) des Gleich- Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Be-

stromverstärkers (17) die Vergleichseinheit (20) Schreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichein erstes Signal zur Steuereinheit (21) liefert, die nung erläutert. Es zeigt

den Zustand der Schalteinheit (1) ändert; daß ge- Fig. 1 das Funktionsschema der erfindungsge-

legt ist: beim Eintreffen des Meßauslösesigna!« 40 mäßen Einrichtung zur Messung der Parameter der der erste Ausgang (10) der Schalteinheit (1) an Bauelemente von Parallel-LC-Kreisen,
deren ersten Eingang (6) und der zweite Ausgang F i g. 2 a bis 2 c Zeitdiagriamme der Spannun-

(11) der Schalteinheit (1) an deren zweiten Ein- gen I/,, U₂ bzw. U₃ am ersten und zweiten Ausgang gang (7); beim Eintreffen des ersten Signals von des Schalters und am Ausgang des Gleichstromverder Vergleichseinheit (20) der erste Ausgang (10) 45 stärkers.