DE2040550C - Changeable high-ohmic precision resistor for high frequency applications - Google Patents
Changeable high-ohmic precision resistor for high frequency applicationsInfo
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Description
RxRx
iS(r, + /,) Ji S (r, + /,) J
messen läßt.can be measured.
2. Veränderbarer hochohmiger Präzisionswiderstand für Hochfrequenzanwendung nach Anspruch I. gekennzeichnet durch zwei Parallelplatten-Kondensatoren C1 und C2. die durch zwei feststehende Platten und eine dazwischenliegende verschiebbare Plattegebildet sind.sodaßdazwischen zwei Spalte f, bzw. /_, bestehen, mit einer kleinen Kapazität Co, die in Serie zu jedem der Parallelplatten-Kondensatoren C1 und C2 liegt und mit einem Norm-Festwiderstand Rs, der zu dem Parallelplatten-Kondensator C2 parallel geschaltet ist, wobei der Kapazitätswert des Parallelplatten-Kondensators C2 durch Veränderung des Luftspalts t2 so veränderbar ist, daß die Beziehung2. Variable high-ohmic precision resistor for high-frequency application according to claim I. characterized by two parallel plate capacitors C 1 and C 2 . which are formed by two fixed plates and a sliding plate in between, so that there are two gaps f, or / _, with a small capacitance Co, which is in series with each of the parallel-plate capacitors C 1 and C 2 and with a standard Fixed resistance Rs which is connected in parallel to the parallel plate capacitor C 2 , the capacitance value of the parallel plate capacitor C 2 being changeable by changing the air gap t 2 so that the relationship
2.T / C2 · Rs ^ 102.T / C 2 · Rs ^ 10
zwischen dem Parallelplatten-Kondensator C2, dem Normwiderstand Rs und einer Versorgungsfrequenz / erfüllbar ist, so daß eine Kombination der Parallelplatten-Kondensatoren C1 und C2 und des Norm-Widerstandes Rs durch eine Parallelverbindung eines Äquivalenzwiderstandes Rx gebildet ist, bei der der Widerstand Rx kontinuierlich veränderbar und die Kapazität CAB konstant gehalten ist.between the parallel plate capacitor C 2 , the standard resistor Rs and a supply frequency / can be fulfilled, so that a combination of the parallel plate capacitors C 1 and C 2 and the standard resistor Rs is formed by a parallel connection of an equivalent resistor Rx, in which the resistor Rx continuously variable and the capacitance C AB is kept constant.
Die Erfindung geht aus von veränderbaren hochlmigen Präzisionswiderständen zur Verwendung in )hen Frequenzbereichen.The invention is based on variable high-value precision resistors for use in ) high frequency ranges.
In jüngster Zeit wird es aus verschiedenen Gründen lnier wichtiger, bei der Messung eines dielektrischen trizitätskonstante #, gefüllt und der dazwischenliegende aus dünnen Parallelplatten gebildete Kondensator mit dem Dielektrikum der Dicke fl2 und der Dielektrizitätskonstante es so verschieblich ausgebildet ist, daß eine kleine Verschiebung mittels einer Vorrichtung erreichbar ist, die den durch dünne Parallelplatten gebildeten Kondensator parallel zu den beiden gegenüberstehenden * Seiten der Elektroden hält, und wobei eine Kapazität C2 zwischen einer Elektrode des verschiebbaren Kondensators gegen den Luftspalt t2 und die an Masse gelegte Elektrode geachtet ist und durch den AusdruckRecently, for various reasons, it has become more important when measuring a dielectric constant #, filled and the intermediate capacitor formed from thin parallel plates with the dielectric of the thickness f l2 and the dielectric constant e s is designed to be displaceable in such a way that a small displacement by means of a device can be achieved that holds the capacitor formed by thin parallel plates parallel to the two opposite * sides of the electrodes, and wherein a capacitance C 2 between an electrode of the displaceable capacitor against the air gap t 2 and the grounded electrode is respected and through the expression
C2 = C 2 =
A/t2 A / t 2
darstellbar ist und wobei ein genormter Hochfrequenz-Festwiderstäüd mit einem Widerstands wert Rs parallel zur Kapazität C2 geschaltet ist und der Widerstandswert dieses Widerstandes Rs die Beziehung 2.-τ / C2 Rs 2; 10 befriedigt (/ = Frequenz einer Spasequeüe) und wobei ein unbekannter Widerstand Rx einer zu untersuchenden Probe parallel zu der erwähnten Kon densatorgruppe geschaltet ist und durch eine kleine Verschiebung Ir des verschiebbaren Kondensators ersetzbar ist und sich der unbekannte hohe Wert des Widerstandes Rx über die Beziehung can be represented and wherein a standardized high-frequency fixed resistor with a resistance value Rs is connected in parallel with the capacitance C 2 and the resistance value of this resistance Rs has the relationship 2.-τ / C 2 Rs 2; 10 satisfied (/ = frequency of a Spasequeüe) and where an unknown resistance Rx of a sample to be examined is connected in parallel to the aforementioned capacitor group and can be replaced by a small shift Ir of the displaceable capacitor and the unknown high value of the resistance Rx via the relationship
2i2 2i 2
1
1 - 1/2/,1
1 - 1/2 /,
RsRs
Verlustwinkels im Bereich hoher Frequenzen auch sehr kleine dielektrische Verluste zu messen, wobei das überstrichene Frequenzband immer breiter wird von den sogenannten drahtlosen Frequenzen etwa im Lang- oder Mittelwellenbereich bis zu sehr hohen, ja ultrahohen Frequenzen. Ein veränderbarer handelsüblicher Widerstand mit hohem Widerstandswert, der über soich weite Frequenzbänder sehr zuverlässig ist, wird zur genauen Messung sehr kleiner Verlustwinkel in erster Linie benötigt.Loss angle in the range of high frequencies can also be used to measure very small dielectric losses The frequency band swept becomes wider and wider by the so-called wireless frequencies, for example in Long or medium wave range up to very high, even ultra-high frequencies. A changeable commercial one Resistor with a high resistance value that is very reliable over such wide frequency bands is, very small loss angles are primarily required for precise measurement.
Seit kurzer Zeit sind unter den synthetischen Isoliermaterialien solche mit ausgezeichneten Eigenschaften nacheinander entwickelt und für die Praxis nutzbar gemacht worden. Es ist jedoch eine Tatsache, daß es bis heute keine Vorrichtung zur genauen Messung von 1 und λ für Isolatoren mit einem Gütewert Q von IC4 bis 105 über einen Frequenzbereich zwischen 100 kHz und 1000 MHz gibt.Recently, among the synthetic insulating materials, those with excellent properties have been developed one after another and made usable in practice. It is a fact, however, that to date there has been no device for accurately measuring 1 and λ for isolators with a Q of IC 4 to 10 5 over a frequency range between 100 kHz and 1000 MHz.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen standardisierbaren, veränderbaren Widerstand mit hohem Widerstandswert zur Anwendung in hohen Frequenzbereichen zu schaffen, der ausgezeichnete ZuverlässigkeitThe object of the invention is to provide a standardizable, variable resistor with a high resistance value for use in high frequency ranges to provide excellent reliability
d. h. Reproduzierbarkeit bei hoher Präzision übei einen weiten Frequenzbereich aufweist, um so der oben kurz dargestellten Erfordernissen entsprecher zu können.d. H. Reproducibility with high precision over a wide frequency range, all the more so to be able to meet the requirements briefly outlined above.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.The object is achieved by the invention specified in claim 1.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß ein handelsüblicher veränderbarer Widerstand mit hohem Widerstardswert und hoher Genauigkeit für einen weiter Frequenzbereich und großer Variabilität des Widerstandswertes durch einen relativ einfachen Aufbai herstellbar ist.The invention offers the advantage that a commercially available variable resistor with a high resistance value and high accuracy for a wide frequency range and great variability of the resistance value can be produced by a relatively simple Aufbai.
An Hand von Zeichnungen werden mehrere Aus führungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.Several exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to drawings.
1515th
Fig. !A, IB bzw. IC zeigen eine Kombination von Parallelplatten-Kondensatoren und einem Widerstand zur Verdeutlichung 'les Prinzips eines veränderbaren und standardisierbaren Widerstandes mit hohem Widerstandswert für Hochfrequenzanwendung gemäß der Erfindung;Fig.! A, IB and IC show a combination of parallel plate capacitors and a resistor to illustrate the principle of a changeable and standardizable resistor with high resistance value for high frequency application according to the invention;
Fig. 2A und 2B verdeutlichen Äquivalenzschaltungen des Auibausgemäß Fig. IB;2A and 2B illustrate equivalent circuits of the construction according to Fig. IB;
Fig. 3A und 3B zeigen Äquivalenz- oder Ersatzschaltungen der in Fig. IC gezeigten Kombination;3A and 3B show equivalent or equivalent circuits the combination shown in Fig. IC;
F i g. 4 verdeutlicht eine erste Ausfuhrungsform der Erfindung zur Messimg eines unbekannten Widerstandes Rx, wobei der für Hochfrequenzanwendung geeignete hochohmige veränderbare Standardwiderstand verwendet wird;F i g. 4 illustrates a first embodiment of the invention for measuring an unknown resistance Rx, the high-resistance variable standard resistance suitable for high-frequency applications being used;
F i g. 5 A zeigt eine zweite AusruhrüngsiOrm der f- rfindung. bei der der für hohe Frequenzen geeignete hochohmige und veränderbare Widerstand gemäß der [rfindung Tür Meßzwecke mit einem abgestimmten Abstimm- oder Schwingkreis ve;bundcn Jt;F i g. 5 A shows a second AusruhrüngsiOrm discovery. where the one suitable for high frequencies high-ohmic and changeable resistance according to the invention for measuring purposes with a matched door Tuning or oscillating circuit ve; bundcn Jt;
Fig. 5 B verdeutlicht die Ersatzschalt wing des in Fig. 5\ gezeigten veränderbaren Widerstands und F i g. 6 A bzw. 6 B verdeutlichen eine dritte Ausführungsform der Erfindung gemäß der der für hohe Frequenzen geeignete veränderbare Widerstand für Vleßzwecke mit einem Abstimmkreis verbunden ist, wobei eine gemeinsame Masseverbindung besteht, ^owie den zu diesen Schaltungsaufbau gehörenden i rsatzschaltkreis.Fig. 5B illustrates the equivalent circuit wing of the variable resistor shown in Fig. 5 \ and F i g. 6 A and 6 B illustrate a third embodiment of the invention, according to which the variable resistor suitable for high frequencies is connected for measurement purposes to a tuning circuit, with a common ground connection, like the auxiliary circuit belonging to this circuit structure.
Unter Bezug auf die Zeichnungen werden Auslührungsbeispiele der Erfindung im folgenden in Finzelheiten erläutert. In Fig. IA sind Elektrodenplatten von kreisförmigen Parallelplatten-Kondensatoren 1 und 2 mit der gleichen Plattenfläche A und dazwischenliegender dielektrischer Substanz mit einer Dielektrizitätskonstante ts und entsprechenden Dicken rs, bzw. is2 parallel zueinander angeordnet, wobei Spalte r, und I1 auf beiden Seiten des Kondensators 2 vorgesehen sind. Eine fluide dielektrische Substanz (Luft oder Flüssigkeit) mit der Dielektrizitätskonstante I1 füllt die Spalte f, und t2 aus. Es gelte die Beziehung r„ = f, + r2 und is = rs, + rs,, und weiterhin sei angenommen, daß is » I0. Beispielsweise liege der Wert für ts zwischen 10 und 20 mm, und J0 habe geordnet ist, ist verschiebbar so gehaltert, daß eine kijine Verschiebung erreicht werden kann, während die Parallelstellung zum i-'ondensator 1 und der Platte E mittels einer geeigneten Vorrichtung, wie etwa eines Mikrometers, beibehalten bleibt. Sehr dünne Metallplatten sind als Elektroden an der Uater-Bäche des Kondensators 1, beiden Flächen des Kondensators 2 und der Oberfläche der Platte E vorgesehen. Ein scheibenförmiger Isolator geeigneter Dicke ist zwischen die Ober- und Unterplatte der Platte E eingesetzt. Wie erwähnt, ist eiue sehr dünne Metallplatte mit der Oberfläche des Scheibenisolators verbunden, und eine Metallplatte mit einer Dicke zwischen 0,5 und 1 mm ist an der Unterfläche dieses Isolators befestigt, wobei die Ober- und Unterplatte gewöhnlich elektrisch miteinander verbunden sind, wie aus Fig. 1B ersichtlich ist. Wie Fig. IB zeigt, ist zwischen der unteren Elektrode des Kondensators 2 und der oberen Elektrode des Platte E ein für Hochfrcquenzanwendung geeigneter Festwiderstand Rs angeschlossen. Wird der Kapazitätswert zwischen der unteren Elektrode des Kondensators 2 und der oberen Eleltrode der Platte E mit C2 bezeichnet, so gilt:With reference to the drawings, exemplary embodiments of the invention are explained in detail below. In Fig. 1A, electrode plates of circular parallel plate capacitors 1 and 2 with the same plate area A and intervening dielectric substance with a dielectric constant t s and corresponding thicknesses rs and is 2 are arranged parallel to one another, with gaps r, and I 1 on both Sides of the capacitor 2 are provided. A fluid dielectric substance (air or liquid) with the dielectric constant I 1 fills the gaps f 1 and t 2 . Let the relation r "= f, + r 2 and is = rs, + rs" apply, and it is further assumed that is »I 0 . For example, the value for ts lies between 10 and 20 mm, and J 0 has been ordered, is mounted so that it can be displaced in such a way that a small displacement can be achieved, while the parallel position to the capacitor 1 and the plate E is made by means of a suitable device, such as a micrometer. Very thin metal plates are provided as electrodes on the Uater-Brooks of the capacitor 1, both surfaces of the capacitor 2 and the surface of the plate E. A disk-shaped insulator of suitable thickness is inserted between the top and bottom plates of the plate E. As mentioned, a very thin metal plate is bonded to the surface of the disc insulator, and a metal plate between 0.5 and 1 mm thick is attached to the bottom surface of this insulator, the top and bottom plates usually being electrically connected to each other, as shown in FIG Fig. 1B can be seen. As FIG. 1B shows, a fixed resistor Rs suitable for high frequency applications is connected between the lower electrode of the capacitor 2 and the upper electrode of the plate E. If the capacitance value between the lower electrode of the capacitor 2 and the upper electrode of the plate E is designated as C 2 , then the following applies:
wobei >0 der absoluten Dielektrizitätskonstante des Vakuums entspricht. Die Kondensatoranordnung der Fig. IB wird durcli die in Fig. 2A gezeigte Äquivalepzschaltung wiedergegeben, und es gilt die folgende Beziehung:where> 0 corresponds to the absolute dielectric constant of the vacuum. The capacitor arrangement of Fig. 1B is represented by the equivalent circuit shown in Fig. 2A, and the following relationship holds:
JJ
CrCr
+ fsh+ fsh
wobei gilt: ts = td + tü.
Für die Kreisfrequenzwhere: t s = t d + t ü .
For the angular frequency
gilt ω = 2π/, wobei /we have ω = 2π /, where /
der Frequenz der speisenden Quelle entspricht. In F i g. 2 A gilt unter der Bedingungcorresponds to the frequency of the feeding source. In Fig. 2 A applies under the condition
mCRs^lO (2)mCRs ^ lO (2)
daß das Ersatzbild gemäß F i g. 2A in das derthat the substitute image according to FIG. 2A into the
den Wert lmm. Der Zwischenkondensator 2, der 45 Fig. 2 B transformiert werden kann. Für die Fig. 2 B zwischen dem Kondensator 1 und einer Platte £ an- gelten die folgenden Beziehungen:the value lmm. The intermediate capacitor 2, which can be transformed 45 Fig. 2B. For Fig. 2 B The following relationships apply between the capacitor 1 and a plate £ an-:
1
Cp 1
Cp
O's'O's'
r,r, __
Ό'sΌ's
<!— -- const.
I1A <! - - const.
I 1 A
+ 'J.f._±.'iLi\Rs_ (3) + 'J. f ._ ± .'iLi \ Rs _ (3)
Wird, wie aus F i g. 1 C ersichtlich, der Zwischenkondensator 2 um "inen kleinen Betrag 1f an die Piatte E verschoben, so ergibt sich als Ersatzbild die in Fig. 3A gezeigte Darstellung, für die gilt:As shown in FIG. 1 C can be seen, the intermediate capacitor 2 shifted by "a small amount 1f to the plate E , the representation shown in FIG. 3A results as a substitute image, for which the following applies:
Cr'Cr '
Ό' ι A Ό 'ι A
'1,'-Tt'1,' - Tt
Weiterhin kann das Ersatzschaltbild der F i g. 3 A in das dor Fig. 3 B transformiert werden. Für Fig. 3 B gilt dann der Ausdruck:Furthermore, the equivalent circuit of FIG. 3 A are transformed into the dor Fig. 3 B. For Fig. 3 B then the expression applies:
_J_ _ J__ + J = _____ + ...J Cp' Cr' C2' 'o's-4 >n'\A _J_ _ J__ + J = _____ + ... J Cp 'Cr' C 2 ' 'o's-4> n '\ A
Ό'sΌ's
ΌΊ-4ΌΊ-4
Damit entspricht der Wert Cp in F i g. 2 B dem Wert Cp' in Fig. 3 B. Das heißt, es gilt Cp = Cp. Die von den Klemmen Tx und T2 aus sichtbare Kapazität Cp ist damit Tür kleine Verschiebungen des Kondensators 2 konstant. Andererseits läßt sich Rpx durch den folgenden Ausdruck darstellen:The value Cp in FIG. 2 B corresponds to the value Cp ' in FIG. 3 B. That is to say, Cp = Cp applies. The capacitance Cp visible from the terminals T x and T 2 is therefore constant for small displacements of the capacitor 2. On the other hand, Rpx can be represented by the following expression:
Rpx = (lRpx = (l
>\h > \ h 4-4-
+ If)V+ If) V
Rs.Rs.
Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß sich ein hochohmiger veränderbarer Normwiderstand Tür hohe Frequenzen durch Veränderung der Größe If herstellen läßt.From the above results it can be seen that a high-resistance variable standard resistance door can produce high frequencies by changing the size If.
F i g. 4 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der der veränderbare Normwiderstand für hohe Frequenzen, wie er oben beschrieben wurde, in Verbindung mit einer Meßschaltung verwendet wird, wobei zunächst eine Probe einer dielektrischen Substanz mit einer Kapazität Cx und einem Widerstand Rx über einen Schalter S vom Kreis abgetrennt ist. In diesem Zustand wird der Kreis durch eine einstellbare Kapazität Ct? abgestimmt. Der Abstimmwert von Cv sei Cr1, und der durch das Anzeigegerät fließende Strom sei Igo. Danach wird nach Anklemmen der Probe der dielektrischen Substanz (Cx, Rx) parallel zu den Anschlußklemmen T1 und T2 durch Schließen des Schalters S der Kreis wiederum durch Nachstellen von Cv abgestimmt. Damit gilt die folgende Beziehung:F i g. 4 shows a first embodiment of the invention, in which the variable standard resistance for high frequencies, as described above, is used in connection with a measuring circuit, a sample of a dielectric substance with a capacitance Cx and a resistance Rx being firstly used via a switch S. is separated from the circle. In this state, the circuit is controlled by an adjustable capacitance Ct? Voted. Let the tuning value of Cv be Cr 1 and the current flowing through the display device be Igo. Then after clamping the sample of dielectric substance (Cx, Rx) parallel to the terminals T 1 and T 2 by closing the switch S, the circuit is again tuned by readjusting Cv. The following relationship applies:
Cx = Cv1 - Cv2. Cx = Cv 1 - Cv 2 .
Darin ist Cv2 der Abstimmwert für Cr, wenn die Probe angeklemmt ist. In diesem Fall nimmt der durch das Anzeigegerät fließende Strom auf Grund des Anschlusses von Rx vom Wert Igo aus ab. jedoch kann dieser Strom durch Einstellen des Kondensators 2 des veränderbaren Widerstands für hohe Frequenzen durch eine kleine Verschiebung gegen die Platte E wieder auf den gleichen Wert Igo einjustiert werden. Erreicht der durch die Anzeigevorrichtung fließende Strom den Wert Igo, so betrage nach Anschließen der Probe an den Kreis die Verschiebung den Wert If, und es läßt sich folgendes ableiten:Here, Cv 2 is the tuning value for Cr when the sample is clamped. In this case the current flowing through the display device decreases from the value Igo due to the connection of Rx . however, this current can be readjusted to the same value Igo by adjusting the capacitor 2 of the variable resistor for high frequencies by a small displacement against the plate E. If the current flowing through the display device reaches the value Igo, then after connecting the sample to the circuit, the shift amounts to the value If, and the following can be derived:
des hochohmigen Widerstandes Rx aus der folgenden Beziehung (7) ermitteln:of the high resistance Rx from the following Determine relationship (7):
Ix = (\ + A.V J» · ■—-;-Rs. Ix = (\ + AV J »· ■ -; - Rs.
Werden beispielsweise die verschiedenen Parameter wie folgt gewählt: Durchmesser der Elektroden = 40 mm, to = 1 mm, f, = f2 = 0,5 mm, f2 = 10 mm, Rs = 40 kil, fS = 5 (für eine Glasplatte) und / = 2 χFor example, if the various parameters are selected as follows: diameter of the electrodes = 40 mm, to = 1 mm, f, = f 2 = 0.5 mm, f 2 = 10 mm, Rs = 40 kil, f S = 5 (for a Glass plate) and / = 2 χ
106 Hz, so daß sich IuC2R5 = 10 ergibt, so folgt aus Gleichung (7), wenn If = 10 μ ist: Rx = 36 Mil. Wird eine Flüssigkeit mit tt = 10 als fluides Dielektrikum verwendet, so ergibt sich für /If = 10 μ: Rx = ' ^64 MU, d. h.. es zeigt sich, daß der Widerstandswert des hochohmigen Widerstandes Rx über einen sehr weiten Widerstandsbereich gemessen werden kann.10 6 Hz, so that IuC 2 R 5 = 10, it follows from equation (7), if If = 10 μ: Rx = 36 mil. If a liquid with t t = 10 is used as the fluid dielectric, then for / If = 10 μ: Rx = '^ 64 MU, ie. it turns out that the resistance value of the high-value resistor Rx can be measured over a very wide resistance range.
Die zweite und dritte abgewandelte Ausrührungsform der Erfindung, bei der der veränderbare Norm- oder Bezugswiderstand für hohe Frequenzen gemäßThe second and third modified embodiment of the invention, in which the changeable standard or reference resistance for high frequencies according to
der Erfindung auf Meßschaltungen angewendet ist,the invention is applied to measuring circuits,
wird im folgenden unter Bezug auf die F i g. 5 A undwill be described below with reference to FIG. 5 A and
5 B bzw. 6 A und 6 B näher erläutert.5 B or 6 A and 6 B explained in more detail.
In Fig. 5A sind Parallelplatten-Kondensatoren C1 In Fig. 5A, parallel plate capacitors are C 1
und C2 mit Luftspalten fj bzw. f2 gezeigt. Eine dazwischenliegende Metallplatte liegt an Masse und die Kapazitätswerte der Kondensatoren C1 und C2 sind durch die Beziehungand C 2 are shown with air gaps fj and f 2 , respectively. A metal plate therebetween is grounded, and the capacitance values of the capacitors C 1 and C 2 are given by the relationship
40 bzw. C2 = * 40 or C 2 = *
Rx Rpx Rpo' Rx Rpx Rpo '
4545
daraus folgt:it follows:
Rx -- Rpo Rx - Rpo
- Rpo/Rpx ' - Rpo / Rpx '
(5)(5)
Wird Rpo und Rpx in den Gleichungen (3) und (4) durch die Beziehung (S) substituiert, so ergibt sich die folgende Gleichung (6):If Rpo and Rpx in equations (3) and (4) are substituted by relationship (S), the following equation (6) results:
Rx = (l + ^-f) -j: ' JT Rx = (l + ^ -f) -j: 'JT
- lf/2t2 - lf / 2t 2
Rs. (6) gegeben. Darin bedeutet A die Fläche jeder Elektrodenplatte der Kondensatoren C1 und C2, die nicht an Masse liegen, und r0 bezeichnet die absolute Dielektrizitätskonstante des freien Raumes, d. h. für Vakuum Die dazwischenliegende geerdete PIaUe kann mitteli einer Mikrometerschraube um kleine Verschiebung» betrage auf und ab bewegt werden. Wird nun unte so der Annahme, daß J0 = r, = t2 gilt, die an Mass« liegende Zwischenelektrode geringfügig nach obei oder unten nach If verschoben, so ändern sich di Kapazitätswerte der Kondensatoren C, und C2 ent sprechend. Dabei jedoch bleibt der über die beidei Anschlußklemmen A und B der Kondensatoren C und C2 meßbare Kapazitätswert CAB unverändei konstant, d. h., es gilt: Case (6) given. Therein, A is the area of each electrode plate of the capacitors C 1 and C 2 that are not connected to ground, and r 0 denotes the permittivity of free space, ie for vacuum The intermediate grounded PIaUe can mitteli a micrometer screw with small displacement »amounts to up and to be moved. If, based on the assumption that J 0 = r, = t 2 , the intermediate electrode lying at Mass is shifted slightly upwards or downwards to If, then the capacitance values of the capacitors C 1 and C 2 change accordingly. In this case, however, the capacitance value C AB, which can be measured via the two connection terminals A and B of the capacitors C and C 2, remains unchanged, ie the following applies:
5555
In der Gleichung (6) sind die Werte für ru rs, h* h und Rs alle bekanntj so daß der Widerstandswert des hochohmigen Widerstands Rx durch Messung des Wertes At erhalten werden kann. Weiterhin läßt sich der Gütewert Q der Probe durch die Beziehung Qx = fuCxRxerhalten.In the equation (6), the values for r u r s , h * h and Rs are all known, so that the resistance value of the high-resistance resistor Rx can be obtained by measuring the value At . Furthermore, the quality value Q of the sample can be obtained from the relationship Qx = fuCxRx .
In dem speziellen Fall, daß für den Kondensator 2 zunächst die Beziehung f, = f2 gilt und die fluide dielektrische Substanz Luft ist, d.h. r, gleich oder annähernd gleich 1 ist, läßt sich der Widerstandswert In the special case that the relationship f 1 = f 2 initially applies to the capacitor 2 and the fluid dielectric substance is air, that is to say r is equal to or approximately equal to 1, the resistance value can be
± If± if
-AB-AWAY
fl + h fl + h
C2 C 2 S0AS 0 A
- —9— = constant - —9— = constant
Wird gemäß F i g. 5 A ein Normfestwiderstand Γ für hohe Frequenzen (beispielsweise ein Kohleschich widerstand) parallel zum Kondensator C2 geschah« so läßt sich mit CAB und Rx etwa der in F i g. 5If according to FIG. 5 A, a standard fixed resistor Γ for high frequencies (for example a carbon film resistor) happened in parallel with the capacitor C 2 , so with C AB and Rx the one in FIG. 5
dargestellte Äquivalenzschaltkreis angeben, wobei für die Ausdrücke Rx und CAB die folgenden Beziehungen (8) und (9) gelten:indicate the equivalence circuit shown, where the following relationships (8) and (9) apply to the expressions Rx and C AB:
c, {ι + ,.,2Q(C1 + C1)RfI ~ " 7(cjTc)2A^c, {ι +,., 2 Q (C 1 + C 1 ) RfI ~ "7 (cjTc) 2 A ^
(cj(cj
Milm = 2.-T/als Kreisfrequenz einer Versorgungsqucllc und unter der Annahme, daß der Widerstandswert des Festwiderstandes Rs so gewählt ist, daß die BeziehungMilm = 2.-T / as the angular frequency of a supply source and assuming that the resistance value of the fixed resistor Rs is chosen so that the relationship
1,,C2Rs1,, C 2 Rs
1 oder m C2 Rs1 or m C 2 Rs
C1C2 C 1 C 2
(10)(10)
(11)(11)
Unter Verwendung der BeziehungenUsing the relationships
C1 =C 1 =
und C1 =and C 1 =
Rx = Rx =
CAB =C AB =
RsRs
= const.= const.
(10)'(10) '
(11)'(11) '
Das heißt, der Widerstandswert Rx kann beliebig und kontinuierlich zwischen Rs und Unendlich verändert wejden, während der Kapazitätswert für CAB unverändert bleibt.This means that the resistance value Rx can be changed arbitrarily and continuously between Rs and infinity, while the capacitance value for C AB remains unchanged.
Um als variablen Widerstand Rp einen sehr hohen Widerstandswert zu erreichen, der eine Äquivalenzdarstellung des erfindungsgemäßen variablen Widerstandes ist, wie er an den Klemmen T1 und T2 auftritt, wenn der Wert Tür t2 nicht Null ist, werden die Kondensatoren Co, die die Beziehung Co -c CAB befriedigen, in Reihe mit dem Kondensator CΛΒ eingesetzt. Damit läßt sich für Rp der folgende Ausdruck (12) angeben:In order to achieve a very high resistance value as the variable resistor Rp , which is an equivalent representation of the variable resistor according to the invention, as occurs at the terminals T 1 and T 2 when the value door t 2 is not zero, the capacitors Co, which the Satisfy the relationship Co -c C AB , inserted in series with the capacitor C ΛΒ. The following expression (12) can thus be given for Rp:
■ +■ +
Rs. (12)Back (12)
befriedigt ist, lassen sich die Gleichungen (8) und (9) unter Beachtung der Beziehung ,,,2C2 2Rs2 » 1 wie folgt vereinfachen:.is satisfied, equations (8) and (9) can be simplified as follows, taking into account the relationship ,,, 2 C 2 2 Rs 2 »1 :.
Damit wird ein veränderbarer Normwiderstand mit sehr hohem Widerstandswert Tür Hochfrequenzanwendung erhalten, wodurch Verlustwiderstände sehr verlustarmer Dielektrika durch ein Substitutionsverfahren meßbar werden.This makes a variable standard resistor with a very high resistance value for high frequency applications obtained, whereby loss resistances of very low-loss dielectrics by a substitution process become measurable.
Der Widerstand Rx der Probe wird durch die folgende Gleichung wiedergegeben:The resistance Rx of the sample is given by the following equation:
'ix'ix
44th CoCo
in den obigen Ausdrücken können die folgenden Bc-Ziehungen abgeleitet werdenin the above expressions, the following Bc drawings be derived
wobei r20 dem Spalt des Kondensators C2 zum Beginn der Messung und t2x dem diesem Widerstandswerl zugeordneten Spalt entspricht. Dabei kann ein Widerstandswert des veränderbaren erfindungsgemäßen Widerstandes als Wert Rxs der Probe im Verlauf dei Messung substituiert bzw. ermittelt werden.where r 20 corresponds to the gap in capacitor C 2 at the beginning of the measurement and t 2x corresponds to the gap assigned to this resistance value. A resistance value of the variable resistor according to the invention can be substituted or determined as the value Rxs of the sample in the course of the measurement.
Im Prinzip entsprechen die Schaltungen dci Fig. 6A und 6B vollständig den Schaltungen dci Fig. 5A und 5B. Lediglich die verschieben Zwischenplatte zwischen den Parallelplatten-Kondcn satoren ist insofern abgewandelt, als diese Platte gegen Masse isoliert und die untere Elektrodenplatu des Kondensators C2 an Masse gelegt ist. da dci Abstimmkreis zur Messung an eine durchgehend! Masseleitung gelegt ist.In principle, the circuits dci FIGS. 6A and 6B completely correspond to the circuits dci FIGS. 5A and 5B. Only the shifting intermediate plate between the parallel plate capacitors is modified to the extent that this plate is isolated from ground and the lower electrode plate of the capacitor C 2 is connected to ground. because dci tuning circle for measurement on a continuous! Ground line is laid.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 209640/31 sheet of drawings 209640/3
Claims (1)
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