Устройство измерения времени установления выходного напряжения операционных усилителей

 

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с одной клеммбй для подключения исследуемого объекта, резистивный делитель из двух резисторов , один вывод которого соединен с другой клеммой для подключения исследуемого объекта, измерительный усилитель, вход которого подключен к среднему выводу резистивного делителя , ограничивающие диоды, вкгаоченные между тем же выводом и общей шиной, блок измерения временного интервала , вход которого подключен к выходу измерительного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения h помехозащищенности, в него введены реверсивный счетчик, цифрово-аналогов-1Й преобразователь и компаратор напря- « жения, выход измерительного усилителя подключен к входу компаратора напряжения,выход которого подклю чен к входу управления режимом работы р ® реверсивного счетчика,синхровход которого соединен с дополнительным выходом генератора импульсов, а информационные выходы - с входа цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым выводом резистивного делителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

Зи)) G 01 R 29102

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3624956/24-21 (22) 2!,07.83 (46) 30.11.84, Бюл. !! - 44 (72) Ю.В. Троицкий, К.Н. Строев, Я.Т. Вейналд и В.Ф. Федючок (53} 621.317.757(088.8) (56) ° Микросхемы интегральные.

Метод измерения времени установления выходного напряжения операционных усилителей. ОСТ 11.073.917.

2. Достал И. Операционные усилители, M. "Мир", 1982 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ВЪ|ХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с одной клеммбй для подключения исследуемого объекта, резистивный делитель из двух резисторов, один вывод которого соединен с другой клеммой для подключения исследуемого объекта, измерительный усилитель, вход которого подключен к среднему выводу резистивного делителя, ограничивающие диоды, включенные между тем же выводом и общей шиной, блок измерения временного интервала, вход которого подключен к выходу измерительного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и помехозащищенности, в него введены реверсивный счетчик, цифрово-аналоговый преобразователь и компаратор напряжения, выход >.змерительного усилителя подключен к входу компаратора напряжения, выход которого подклю— чен к входу управления режимом работы реверсивного счетчика,синхровход которого соединен с дополнительным выходом генератора импульсов, а информационные выходы — с входами цифро-анал го- С вого преобразователя, выход которого соединен с вторым выводом резистивного делителя, 112б898

Изобретение относится к электрон- ной технике и может бь3ть использовано в аппаратуре контроля и измерений параметров операционных усилителей (ОУ) .

Известно устройство измерения времени установления выходного напряжения ОУ, содержащее генератор импульсов, выход которого через резистор соединен с инвертирующим !О входом исследуемого ОУ или непосредственно с неинвертирующим входом ОУ, интегратор, вход которого соединен через электронный ключ и дифференцирующее устройство с выходом исследуемого ОУ и через резистор и электронный ключ с выходом источника опорного напряжения, устройство формирования импульсов коммутации электронных ключей с управляемой длитель- 20 ностью импульсов, вход управления которого соединен с выходом интегратора, а выход — с устройством измерения временных интервалов 113.

Недостатком данного устройства 25 является большая погрешность измерения времени установления выходного напряжения. быстродействующих ОУ, определяемая инерционностью и коммутационными выбросами электронных ключей, инерционностью операционного усилителя, на основе которого строится интегратор.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство измерения време35 ни установления выходного напряжения

ОУ, работающего в режиме повторителя, содержащее генератор импульсов, соединенный с неинвертирующим

40 входом исследуемого ОУ и через резистор с входом дополнительного инвертора, резистивный делитель, один вывод которого соединен с выходом исследуемого ОУ, а второй вывод—

45 с выходом инвер гора, измерительный усилитель, вход которого подключен к среднему выводу резистивного делителя, ограничивающие диоды, включенные между этим же выводом и общей шиной, измеритель временных интер50 валов, подключенный к выходу измеря". тельного усилителя )2) .

Недостатком этого устройства является погрешность, вносимая дополнительным инвертором, определяемая

его динамическими свойствами и дрей" фом напряжения смещения.

Цель изобретения — повышение точности измерения н помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство измерЕния времени установления выходного напряжения операционных усилителей, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с одной клеммой для подключения исследуемого объекта, резистивный делитель из двух резисторов, один вывод которого соединен с другой клеммой для подключения исследуемого объекта, измерительный усилитель, вход которого подключен к среднему выводу резистивного делителя, ограничивающие диоды, включенные между тем же выводом и общей шиной, блок измерения временного интервала, вхОд которого подключен к выходу измерительного усилителя. введены реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и компаратор напряжения, выход измерительного усилителя подключен к входу компаратора напряжения, выход которого подключен к входу управления режимом работы реверсив" ного счетчика, синхровход которого соединен с дополнительным выходом генератора импульсов, а информационные выходы — с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым выводом резистивного делителя.

Соединение выхода ЦАП с одним из выходов рез33стивного делителя обеспечивает устранение скачков напояжения со скоростью нарастания, превышающей скорос I нарастания выходного напряжения исследуемого Оу, пРивоД33т K 6oJIec. 6 tP 1"oIIPHHTHbIM условиям работы измерительного усилителя, облегчающим у" гранение колебании 3 эвона 3 на его выходе.

tt tf t

Подключение входа компара-ора напряжения к выходу измерительного ускл33теля и его выхода к упрагляющему входу реверсивного сче .ч3.ка, соединенного с входами ЦАП., obecIIeчиBGpT отслеживание урсвн33 устано в33вшегося значе33ия tIT устоаняет влия33не дрейфа напряжения смешения измерительного ОУ, исследуемого ОУ

33 разброс величи33 со сротннлен33й рсе"" зистивного делителя . BI333юченнp син хровхода реверсивного -. ÷.е - ика с допол33ительнь3м вход о3 f гене р а-.u p ". 33л-, 3 I 1268 пульсов обеспечивает устранение влияния. схемы следящего уравновешивания на процесс измерения за счет того, что ". дополнительного выхода генератора формируется серия импульсов, сдвинутая относительно фронта импульса, поступающего на вход исследуемого усилителя, на величину, большую времени установления.

Возможность изменения полярности 10 напряжения на выходе ЦАП позволяет производить измерение времени установления ОУ, работающего как в режиме повторителя, так и в режиме инвертора. 15

На фиг. 1 изображена электрическая структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграмьi, поясняющие работу устройства.

Устройство состоит из генератора

1 импульсов, выход которого соединен с инвертирующим входом исследуемого объекта — ОУ 2 (при работе в режиме инвертора1 или с его неинвер" тирующим входол при работе в режиме повторителя), выход ОУ 2 соединен с одним из выводов резистивного делителя, состоящего иэ резисторов

3 и 4, к среднему выводу резистивного делителя подключены измерительчый усилитель 5 и ограничивающие диоды 6 и 7, вторые электроды которых подключены к общей шине, выход измерительного усилителя 5 подключен к входу блока 8 измерения временного интервала и входу компаратора 9

35 напряжения, выход которого соединен с входом V управления режимом работ реверсивного счетчика 10 синхровход которого соединен с дополнительным

40 выходом генератора 1 импульсов, а выходы реверсивного счетчика 10 соединены с входами цифро-аналогово-, го преобразователя 11, выход ЦАП 11 соединен с вторым выводом резистора

3 резистивного делителя.

Устройство работает следующим образом.

П„ едварительно на выходе ЦАП 11 уст анавливае тс я н апряжение, примерно равное установившейся величине выходного напряжения исследуемого ОУ

2 Ч . При нулевом напряжении на выходе исследуемого ОУ в средней точке а резистивного делителя установится напряжение Ч,1, равное вью ходному напряжению ЦАП ll для упрощения рассмотрения ограничиваю98 4 щее действие диодов не учитываются) .

В момент tf -на выходе генератора 1 формируется импульс, скорость нарастания напряжения на фронте которого намного превышает скорость нараста; ния выходного напряжения ОУ, Под воздействием этого сигнала на выходе

ОУ через время t „ устанавливается напряжение V (t>, )=Ч,,If, где с. заданная зона отклонейия от установившегося значения.

Результат вычитания на резистивном делителе выходного напряжения

ОУ из величины напряжения — изменение напряжения на входе измерительного. усилителя — V (t) — показан на о временной диаграмме. Через время установления t r, напряжение равняется Чд(1 )=g+gV» где 4U+ включает в себя погрешность первоначальной установки напряжения на выходе

ЦАП 11, напряжение смещения исследуемого усилителя, приращение напряжения, определяемое разбросом величин сопротивлений резисторов 3 и 4 делителя, кроме того, сюда же следует отнести величину напряжения смещения измерительного усилителя, проявление которого яа его выходе можно привести к точке а,, Через интервал времени (t +t )»t иа

2 1 дополнительном входе генератора I формируется пачка импульсов Ч

ЧАОй воздействующая на синхровод реверсивного счетчика.

В "-ависимости от знака погрешности

АЧ и, соответственно, or состояния сигнала на выходе компаратора 9 происходит приращение содержимого счетчика или его уменьшение. Момент. равенства погрешности Ч нулю фикЯ сируется компаратором 9.

Если количества импульсов пачки недостаточно для полного уравновешивания за один такт„то для этого может быть использовано несколько измерительных тактов. Дрейф напряже" ния смещения таким образом постоянно отслеживается цифровой схемой уравновешивания, которая быстро может переводиться из режима следящего уравновешивания в режим хранечия и тем самым не влияет на динамические процессы, происходящие в исследуемом усилителе в переходном режиме.

Как следует из временных диаграмм, на входе измерительного усилитеI 1? 6898

Составитель В. Антохин

Редактор M,Ïåòðoâà Техред M.Ãåðãeëü

Корректор H. Кароль

Заказ 8687/35 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгороц, ул. Проектная„ 4 ля в такте измерения отсутствует изменение напряжения с крутыми фронтами, присущими импульсам генератора импульсов.

Сосбственно время установления измеряется блоком 8 измерения временного интервала, в качестве которого может использоваться осциллограф или специальный измеритель.

Предлагаемое устройство позволяет в 3-5 раз повысить точность измере5 ния по сравнению с серийно выпускаемым устройством !4КПЛ 300-2, а также надежность измерений и универсальность применения.