191860. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nemlineáris kétpólusok, előnyösen félvezető struktúrák admittanciájának meghatározására
1 191 860 2 dakénti kiviteli alakját szemlélteti. A 20 mérőátalakító mérőbemenetére a mérendő 10 kétpólus két bx kivezetése mérőkábelen át csatlakozik. A mérőkábel az elvi rajzon nincs feltüntetve. A 20 mérőátalakító további harmadik bemenetére az előfeszítő 50 részegység dl kimenete csatlakozik, mely egyenfeszültségre szuperponált hullámformával és szinuszos mérőjellel van előfeszítve. Ezen a dl kimeneten érkező jel a mérendő 10 kétpólus egyik kivezetésére van kapcsolva, melynek hatására méréskor a 20 mérőátalakító f kimenetén a mérendő 10 kétpólus admittanciájának abszolút értékével arányos nagyfrekvenciás váltófeszültség jön létre. Az előfeszítő 50 részegység d2 kimenete a lebegő pontot hordozza. A 20 mérőátalakító egy további bemenetére a 40 hullámforma-generátor kapuzó j kimenete van kapcsolva, mely megakadályozza, hogy az f kimenetén feszültség csúcsok keletkezzenek a négyszöghullámú előfeszítő jel éleinek hatására. A mintavételező üzemmódban a 20 mérőátalakító g kimenetén előállított kapuzó jel vezérli a detektáló 60 részegységben levő mintavevőt. A szinuszos 30 mérőjel-generátor dl és d2 kimenetén nagyfrekvenciás konstans frekvenciájú és amplitúdójú mérőjelet biztosít kis kimenő impedancián a 20 mérőátalakító részére. A 30 mérőjelgenerátor e kimenetén biztosítja a 40 hullámforma-generátor szinuszos vezérlését. A 40 hullámforma-generátor kettős feladatot lát el. Egyszért j kimenetén előállít egy 2.5 KHz-es négyszöghullámú jelet az előfeszítő 50 részegység és a 20 mérőátalakító vezérlésére. Másrészt h és i kimenetén egy kétfázisú 1 MHz-es négyszöghullámú kapcsoló jelet állít elő a detektáló 60 részegység vezérlésére. Az előfeszítő 50 részegység d2 kimenetén a lebegőpontos kialakításnál a dl kimenethez képest előállítja a nemlineáris 10 kétpólus méréséhez szükséges változtatható nagyságú egyenfeszültségű, és a változtatható amplitúdójú négyszöghullámú előfeszítést. Az 50 részegység a vezérléséhez szükséges négyszöghullámú vezérlőjelet a 40 négyszöggenerátor j kimenetén át kapja. A detektáló 60 részegység feladata kettős: egyrészt a k kimenetén előállítja a mérendő 10 kétpólus admittanciájának abszolút értékével arányos jelet, melyet a 70 megjelenítő megjelenít. Másrészt a 40 hullámforma-négyszöggenerátor h és i kimeneteken érkező referenciajelek segítségével a 20 mérőátalakító f kimenetén érkező nagyfrekvenciás mérőjelet fázisérzékenyen egyenirányítja és a referenciajelek fázisától függően 0° fáziseltolásnál a 10 kétpólus valós, 90° fáziseltolásnál pedig a képzetes résszel arányos kimenő jelet biztosítja a k kimenetén a 70 megjelenítő részére. A detektáló 60 részegység feladat még az is, hogy a berendezés üzemmódjától függően a detektált jel egyenáramú összetevőjéből — a 20 mérőátalakító f kimenetén érkező mintavevő jel segítségével — adott időpontokban mintát vegyen, illetve egy o’vezérlő jel állapotától függően a mintavevő működését felfüggessze és folyamatos jelátlagolást biztosítson. A 60 részegység feladata továbbá az is, hogy a detektált jelen szinteltolást — ofszetállást-skálatényező beállítást — végezzen, hogy a k kimenetre adott jel hiteles legyen és megfeleljen a mérendő 10 kétpólus valós és képzetes adatainak. A skála kalibrálás alatt a mérendő 10 kétpólus egységnyi kapacitás értékhez tartozó erősítési tényező beállítását értjük. A 70 megjelenítő legegyszerűbb esetben egy egyenáramú feszültségmérő, amely a mérendő 10 kétpólus admittanciájának abszolút értékét mutatja. Más esetben egy digitális voltmérő, melyről az admhtancia valós és képzetes része külön-külön leolvasható. Abban az esetben, amikor a nemlineáris kétpólus gyakorlatilag tisztán kapacitív jellegű, vagyis vesztesége elhanyagolható, a detektáló 60 részegység felépítése és vezérlése egyszerűsödik. Ebben az esetben a h, illetve í kimenetel csatlakozása elmarad. Ilyenkor a 70 megjelenítő egy A/D átalakító. Dgitalizált kimenetei jelképzés mellett csupán a 2,5 kHz-es négyszögjel pólusközepeinek fázisában kell egy-egy konver vezérlő jelet a 70 megjelenítő — jelen esetten digitalizáló egység — részére biztosítani. A detektáló 60 részegység fázisérzékeny egyenirányító funkciója normál (de nagypontosságú) egyenirányító feladatkörbe zsugorodik. Az említett esetben a 40 négyszöggenerátor ht kimenetén a 2,5 kHz-es négyszögjel pulzusközepeinél indított komerzió vezérlőjelet biztosít a 70 megjelenítő részére. Az ii kimeneten a megjelenítő kiolvasásához szükséges vezér lőjél, a p kimeneten pedig a konverziós utasítás érkezik. A 4. ábra a mérésátalakító néhány példakénti kiviteli alakját szemlélteti. A 26 erősítő áramfeszültség átalakítást végez és a bemenő áram kis bemenő RÍ, R2 vagy R3 ellenálláson záródik a méréshatár K üzemkapcsoló állásától függően. Ha a 26 erősítőt egy műveleti 28 erősítő valósítja meg, akkor a műveleti 28 erősítő erősítését a két — első és második — visszacsatoló R4, R5 ellenállás egymáshoz való viszonya határozza meg. A műveleti 28 erősítő kimenetére kimenő 29 kondenzátor és kimenő R6 ellenállás csatlakozik, mely az egyenfeszültség szimet leválasztja. A 26 erősítő f kimenete egyrészt a detektáló 60 részegység bemenetét vezérli, másrészt az analóg 25 MOS-kapcsolóra csatlakozik. Az analóg 25 MOS-hapcsoló vezérlését a 24 VAGY-kapu j3 kimenete biztosítja. A 24 VAGY-kapu vezérlését az első és a második monostabil 21,22 multivibrátor biztosítja, melyek vezérlésüket a 40 hullámforma-generátor j kimenetéről kapják. A 24 VAGY-kapu akkor kap vezérlést, ha a vezérlő négyszögjel alacsonyszintről magasra, vagy magasszintről alacsonyra vált. Az első monostabil 21 multivibrator jl kimenete indítja a harmadik monostabil 24 mul.ivibrátort, melynek g kimenetén megjelenő jel kapuzójelként vezérli a detektáló 6fl részegység mintavevőjének analóg 65 MOS-kapcsolóját. Az 5. ábrán a szinuszos mérőjel-generátor látható. A szinuszos 30 mérőjel-generátor vezérlését egy nagy frekvenciastabilitású nagyfrekvenciás kvarc 31 generátor végzi, melynek frekvanciája előnyösen 1 MHz. A nagyfrekvenciás 31 generátor e kimenete a 40 négyszöggenerátert vezérli. Ugyancsak az e kimenet vezérli a 32 fázishasítót, melynek két ellenütemű e3,e4 kimenete a 33 fáziitolót vezérli. A 33 fázistoló megfelelő beállításával a 40 hullámforma-generátor fázishelyzete úgy állítható be, hogy a mérendő 10 kétpólus admittanciájának valós és képzetes része egymástól függetlenül mérhető legyen. A 23 fázistoló e5 kimenetén megjelenő jelet a 34 erősítő erődíti. A 34 erősítő e6 kimenetén megjelenő jel a 35 feszültségkövetőt vezérli, mely általános esetben földfüggetlen lebegő kimenetű, célszerűen induktív csatolási. Az induktív csatolás transzformátoros vagy rezgőkörös. A 35 feszültségkövető két dl, d2 kimeneteken megjelenő nagyfrekvenciás jel egy egyenszint leválasztó 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3