176562. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nemlineáris kétpólusok, előnyösen félvezető struktúrák admittanciájának meghatározására
I76562 kapacitása a mérés linearitását nem befolyásolja. Az integrálási idő növelésével a mérés pontossága növelhető, időzítésből vagy a mérőjel fázishelyzetéből adódó hiba a mérési idő növelésével csökken. Az eljárás folyamán az alapharmonikussal arányos jelet állítjuk elő, ami harmonikus torzítású generátorjel és erősen nem lineáris admittancia esetén is az elméletileg definiált jelet adja. A zérus átlagú zajokat a találmány szerinti berendezés kiszűri. A 7. ábra találmány szerinti berendezés egy további példakénti kiviteli alakját szemlélteti, amely a 26 egyenáramú feszültségforrásból, 27 mérő átalakítóból, 28 kétfázisú rádiófrekvenciás jelforrásból, 29 jelátalakítóból, 30 mérésvezérlőből, valamint a 24 első és a 25 második digitális voltmérőből áll. Az ábra a 27 mérő átalakító belső szerkezeti kialakítását jól szemlélteti, amely a 35 műveleti erősítőből, 36 követő erősítőből és ezen erősítők elektromos összekapcsolását biztosító, négy R,—R4 ellenállásból, három, Cj—C3 csatoló kondenzátorból áll. Az ábrán a 21 mérendő admittanciát tünteti fel, amely természetesen a készüléken kívül van elhelyezve és mérőkábellel van magával a mérőkészülékkel összekötve. Az ábrán feltüntetett C4 és C5 kondenzátorok a kábel terhelő kapacitását helyettesítik. A 26 egyenáramú feszültségforrás az RÍ ellenálláson keresztül van a 35 műveleti erősítő fázisfordító bemenetére kapcsolva, amely az R2 ellenálláson keresztül kapcsolódik a 35 műveleti erősítő kimenetére. Az R2 ellenállás kapcsaira a Cl és C2 csatoló kondenzátoron keresztül kapcsolódik a rádiófrekvenciás generátor j és k kimenete. A 35 műveleti erősítő kimenete és a 36 követő erősítő bemenete közé van kapcsolva a mérőkábelek segítségével a 21 mérendő admittancia. A 36 követő erősítő kimenete C3 csatoló kondenzátoron keresztül csatlakozik a 35 műveleti erősítő nem-fázisfordító bemenetére. Az előbbiekben ismertetett 27 mérő átalakító egyik sajátossága és előnye is az ismert megoldásokhoz képest az, hogy az egyenáramú előfeszítés és a rádiófrekvenciás jel szuperpozíciója a 27 mérő átalakítón belül történik, így arról külön nem kell gondoskodni. Ezt a körülményt az magyarázza, hogy a 27 mérő átalakító egyenáramú szempontból fázisfordító erősítőként viselkedik, amelynek kimenete a 21 mérendő admittancia egyik pólusa. Váltóáramú szempontból a 27 mérő átalakító olyan áramgenerátornak tekinthető, az R4 ellenállás és C4 kondenzátorból álló terhelő impedancia szempontjából, amelynek árama a következő képlettel fejezhető ki : ahol V0 a rádiófrekvenciás jel amplitúdója, yx a mérendő admittancia, Zt a terhelő komplexum impedanciája, A pedig a 35 műveleti erősítő nyitott hurkú erősítése. A 7. ábra ismertetése alapján belátható, hogy a találmány szerinti megoldás még a következő előnyöket biztosítja: — Az áramgenerátor árama, vagyis a kimenő feszültség nagyközelítéssel arányos a mérendő admittanciával és ezt az arányosságot a mérőkábel kapacitása nem befolyásolja. A differenciáló jellegű mérőátalakító ezt nem 5 tudja biztosítani. — Az áramgenerátor árama független a műveleti erősítő szimmetrikus bemenő impedanciájától, még kisebb nyitott hurkú erősítés esetén is, és ezt a körülményt követő erősítő beiktatása biztosítja. 10 — A hőmérsékleti ingadozások a mérő átalakító linearitását nem befolyásolják olyan mértékben, mint a Zainninger-féle kapcsolás linearitását, mivel a műveleti erősítő ilyen szempontból váltóáramúlag sokkal előnyösebb. 15 Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás nem lineáris kétpólusúk, előnyösen félveze-20 tő struktúrák admittanciájának meghatározására, melynél a mérendő kétpólust az eljárás során egymásra szuperponált egyenáramú és rádiófrekvenciás feszültséggel előfeszítjük, azzal jellemezve, hogy a mérendő admittancia előfeszítését mérő átalakítón keresztül végezzük és 25 külön-külön előállítjuk a mérendő admittancia valós és képzetes részével arányos jelet úgy, hogy a mérő átalakító kimenő jelét a rádiófrekvenciás jel egyik és másik fázisával összeszorozzuk, majd a két jelet egy előre meghatározott ideig —• például 1 sec-ig — integráljuk és in-30 tegrálás után a két integrált jelet egy ismert konstanssal megszorozva az admittancia valós és képzetes részét képezzük. 2. Berendezés az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, melynek egyenáramú és rádiófrekvenciás jel-35 forrása van, azzal jellemezve, hogy a berendezésnek mérőbemenetekkel (b, c) ellátott jelelőkészítő készüléke (22), a jelelőkészítő készülékre (22) kapcsolt jelfeldolgozó készüléke (23) és a jelfeldolgozó készülékre (23) kapcsolt első és második digitális voltmérője (24, 25) van 40 (3. ábra). 3. A 2. igénypontban meghatározott berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a jelelőkészítő készüléknek (22) egyenáramú feszültségforrása (26), kétfázisú rádiófrekvenciás jelforrása (28) van, továbbá a feszült-45 ségforrással és a jelforrással összekapcsolt mérő átalakítója (27) van (4. ábra). 4. A 2. vagy 3. igénypontban meghatározott berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a jelfeldolgozó 50 készüléknek (23) jelátalakítója (29) és a jelátalakítóra (29) kapcsolt mérésvezérlője (30) van (5. ábra). 5. A 4. igénypontban meghatározott berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a jelátalakítónak (29) 55 láncbakapcsolt egy-egy első és második szorzóáramköre (31 és 32) és egy-egy első és második integráló áramköre (33 és 34) van (6. ábra). 3 rajz, 6 ábra A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója 81.1235.66-42 Alföldi Nyomda, Debrecen — Felelős vezető: Benkő István igazgató 3
