Найти в Дзене

Измерение емкости выходного буфера микросхемы методом линейно меняющегося напряжения

Постановка задачи тут.

Метод основан на известном соотношении

Формула (1)
Формула (1)

где Ic — ток через конденсатор; Uc — напряжение на конденсаторе; С — ёмкость конденсатора. Для измерения тока Ic к выходу буфера подключают источник напряжения (рис.1), обеспечивающий его линейное возрастание или спад. Измерения проводятся при номинальном напряжении питания микросхемы и требуемом логическом состоянии выхода.

Рис. 1. Методика измерения обобщённой емкости временным методом
Рис. 1. Методика измерения обобщённой емкости временным методом

Чтобы вычислить ток, текущий через конденсатор, вычитают из тока источника ток, протекающий через буфер (2) и для каждого момента времени определяют напряжение на выходе буфера (3). Токи Id(tn)определяются предварительным исследованием схемы в статическом режиме.

Формулы (2) и (3)
Формулы (2) и (3)

Далее рассчитывают емкость для произвольного момента времени. В формуле (3) β — это угол наклона касательной, проведенной в точке tn, к оси абсцисс на графике зависимости напряжения на конденсаторе от времени (рис. 2). К — масштабный коэффициент, зависящий от выбранной системы координат.

Рис. 2 . К определению tg β в формуле (3)
Рис. 2 . К определению tg β в формуле (3)

Таким образом, вычисляют емкость С для некоторого интервала напряжений на выходе буфера.

Рассмотрим основные недостатки и достоинства метода. Поскольку емкость С не успевает до конца разрядиться за период спада напряжения, то начальное напряжение каждого последующего подъёма будет отличаться от предыдущего. Это ведёт к необходимости в целях повышения точности проводить несколько измерений при различных скоростях изменения напряжения. Это приводит к существенным временным затратам. Кроме того, необходимо обеспечить линейность сигнала, подаваемого с генератора, для чего он должен иметь малое выходное сопротивление.

К достоинствам метода следует отнести его общую простоту, отсутствие потребности в прецизионных сопротивлениях и индуктивности и сложной аппаратуре.

Продолжение здесь.

Искренне Ваш, Главный научный сотрудник

P.S. Прошу подписываться на мой канал! Считаю, что мой опыт и научные достижения должны стать общедоступными. Только оригинальные статьи, собственные наработки!