Устройство для измерения коэффициента усиления операционных усилителей

 

Изобретение может быть использовано для определения параметров операционных усилителей и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит генератор 2 опорного напряжения, резисторы 8 - 12 и клеммы для подключения исследуемого опера ционного усилителя 1. Дополнительно введены комнаратор 3, кодирующий блок 4, цифроаналоговый преобразователь 5, усилитель 6, генератор 7 тактовой частоты и резисторы 13 н 14. Благодаря этому, по окончании балансировки, 1ри которой обеспечивается равенство нулю напряжения в суммирующей точке, цифровой код на вы.чоде кодирующего блока 4 прямо пропорционален значению коэффициента усиления и не зависит от значения опорного напряжения U,-. Кроме исключения ногрешностн из-за нестабильности и , обеспеченного подключением опорного напряжения через резистор к входу усилителя 6, эта. связь дает возможность измерить коэффициент усиления на различных участках диапазона выходного напряжения исследуемого операционного усилителя 1 при различных значениях U и без внесения изменения в коэффициент про норциональности и|311 отсчете измеряемо1 о параметра. 3 ил. (О сл с cpi/z.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 4 б 01 R 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 4039214/24-2! (22) 20.03.86 (46) 07.12.87. Бюл. № 45 (71) Смоленский филиал Московского энерго тического института (72) Ю. В. Троицкий и К. Н. Строев (53) 621.317.757 (088.8) (56) Электроника. 1970, № 22, т. 43, с. 33. . Комплекс ста нда ртов. Микросхемы и нтеграл ьные. Методы измерения электрических параметров операционных усилителей.

ОСТ 11073.917 — 79. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОЭФФИ))ИЕНТА УСИЛЕНИЯ ОПЕРА

ЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ (57) Изобретение может быть использовано для определения параметров операционных усилителей и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит генератор

2 опорного напряжения, резисторы 8 — 12 и клеммы для подключения исследуемого опера

„„SU„„1357875 инонного усилителя 1. Дополнительно введены компаратор 3, кодируюгций блок 4, цифроаналоговый преобразователь 5. усилитель

6, генератор 7 тактовой частоты и рез11сторы 13 и 14. Благо; аря этому. по окончании балансировки, Ipll которой обеспечиваетсяя равенство нулю напряжения в суммирующе111 точке, цифровой код на выходе кодируюгцего блока 4 прямо пропорцион»лен значению коэффициента усиления и не зависит оТ значения опорного напряжения U,-.

Кроме исключения погрешности из-за нестабильности L, обеспеченного подключением опорного напряжения через резистор входх ICI171ITO Iя 6, эта, CBH3b даеT 1303можность измерить коэффициент усиления н» различных участках диапазона выходного Hclпряжения исследуемого операционно1о усилителя 1 при различных значениях (1 ll о 3 внесения изм.нсния в коэффицисHT ll!7() порцион»льности при отсчете измеряемого парам T!7». 3 и,7.

1357875

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измеречия параметров операционных усилителей в процессе их производства и при входном контроле.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — пример реализации кодируюшего блока; на фиг. 3— временные диаграммы процесса уравновешивания в устройстве.

Устройство (фиг. 1) содержит исследуемый операционный усилитель 1, генератор 2 опорного напряжения, компаратор 3 напряжений, кодирующий олок 4, цифроаналоговый преобразователь 5, дополнительный усилитель 6, генератор 7 тактовой частоты, резисторы 8 — !4 (R; — R ), первую 15, вторую

16 и третью 17 клеммы для подключения исследуемого усилителя.

Выход генератора 2 опорного напряжения соединен с первым выводом резистора

8 и вторым выводом резистора 14, первый вход компаратора 3 напряжений соединен с первым выводом резистора 9 и вторыми выводами резисторов 8 и 12. Второй вывод резистора 9 соединен с первым выводом резистора 10, вторым выводом резистора 13 и первой клеммой 15 устройства для подключения исследуемого усилителя 1; вторая клемма 16 которого соединена с первым выводом резистора 11, а третья клемма 17 устройства подключена к первому выводу резистора 12, первый вывод резистора 13 соединен с выходом дополнительного усилителя 6 и с управляющим входом цифроаналогового преобразователя 5, выход которого соединен с первым выводом резистора 14 и первым входом дополнительного усилителя 6, выход генератора 7 тактовой частоты соединен с входом синхронизации кодирующего блока 4, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 3 напряжений, выход кодирующего блока 4 является выходом устройства, который поразрядно соединен с соответствующим входом цифроаналогового преобразователя

5, вторые входы компаратора 3 напряжений и дополнительного усилителя 6 и вторые выводы резисторов 10 и 11 соединены с оо1цей шиной устройства.

Устройство работает следующим образом.

При подключении инвертируюшего входа усилителя 1 к первой клемме 5 устройства, неинвертируюшего входа усилителя 1 к второй клемме !6 устройства, а выхода усилителя к третьей клемме 17 устройства с выхода генератора 2 поступает напряжение U, через резисторы 8 и 9 на вход усилителя 1 и через резистор 14 на первый вход дополнительного усилителя 6.

Напряжение U,íà выходе усилителя 6 может быть представлено математическим выражением вида

R. N/R 2, гле U,. — опорное напряжение;

Х вЂ” код, подаваемый на цифровые входы преобразователя 5;

R — значение сопротивления матрицы (R — 2R) преооразователя 5;

n — — разрядность цифроаналогового пре образователя 5.

При замене местами матрицы резисторов и резистора R-, в соответствии со свойствами операционных усилителей выходное напряжение U,, принимает вид

U„= Ь,„К 2 /Ку !U. (1)

Рассмотрим работу устройства с момента окончания балансировки, при которой обес печивается равенство нулю напряжения в суммирующей точке (=О).

Условие 11;=0 (фиг. ) обеспечивается в случае, если

V,-= U /P Ri (A/R,=,+1/R,;).

Обычно выбирают К1= К = К;„при этом

1-4 = Uo/Р-(А„+1) =U,/(3 А., (2)

Переход к приближенному значению дает погрешность 6-=1/А„, значение которой пренебрежимо мало. Подставив в выражение (2) значение U,-, из (1) получают

К 2 /R-,U= V/I3 ° А,„ откуда !

U — = A, Р. г, R 2 гле у = — --.К

Таким образом, после окончания балансировки цифровой код на выходе копирующего блока 4 прямо пропорционален значению коэффициента усиления Р и не зависит от значения опорного напряжения U

Помимо исключения погрешности из-за нестабильности U-, обеспеченного подключением опорного напряжения через резистор к входу дополнительного усилителя 6, эта . связь лает возможность измерения коэффициента усиления на различных участках диапазона выходного напряжения исследуемого усилителя (при различных значениях U ) оез внесения изменения в коэффициент пропорциональности при отсчете измеряемого параметра.

Рассмотрим процесс балансировки при использовании алгоритма поразрядного уравновешивания (фиг. 2).

Процесс уравновешивания иллюстрируется временными диаграммами (фиг. 3) на которых используется безразмерное значение напряжения балансировки

U,, = V, R;/U, . К 2 =1/М.

Для упрощения рассмотрения ограничимся случаем для четырехразрядного цифроаналогового преобразователя (п=4). Пусть

1357875

Значение 1/Ар. т равно 1/5. В соответствии с алгоритмом поразрядного уравновешивания балансировка начинается при подаче с выхода кодируюшего устройства на вход цифроаналогового преобразователя кода старшего разряда, вес которого для п = 4 2п = 2 = lil . Гоответственно до моМеНТа tiU4,=1/Хо=1/8. Компаратор 3 включается таким образом, чтобы обеспечить сле дуюшие условия:

10 при Ц)1/А.„p у;

nри Ц(1/А..

Кодирующий блок 4, реализованный в виде регистра последовательных приближений работает следуюшим образом. Если к очередному 1=му такту на управляюшем входе блока 4 установлена логическая «1», то сбрасывается вес предыдущего (i=1) разряда и добавляется вес следующего (iN,=N . — 2" " +2" ), если к i-му 20 такту на управляющем входе блока 4 имеется логический «О», то к предыдушему значению кода добавляется вес следуюшего разряда (N;=N; 1 — 2" ). К первому такту п=1 Х =Мо — 2 +2 ., 2., U 1/4 К второму такту Uê=0; N)= Ni+2 =2 - +2 ;

U. =1/6. К третьему такту Uê=1; Мо=

= Nт — 2) — — 2 +2, Uь 3= 1/5.

Таким образом, после (п — 1) такта заканчивается балансировка и на выходе кодируюшего блока 4 (в данном случае ре- ЗО гистра последовательных приближений) получен код, пропорциональный значению измеряемого коэффициента усиления

N=A„ у.

Предельная частота тактового генератора, определяющая скорость балансировки, 35 ограничивается временем переходных п роцессов измерительного прибора. При охвате усилителя 6 отрицательной обратной связью эквивалентная постоянная времени уменьшается в А, Р раз по сравнению с постоянной времени разомкнутого усилителя

6, где 13- — коэффициент обратной связи (при Ri=R>=R;P-=а/3). Так, при а=

=0,01 и А.= 10000 частота тактовых импульсов может быть увеличена почти в 30 раз.

С3

Точность. измерения коэффициента усиления ряда усилителей повысилась в 2—

5 раз, например для усилителей типа

К140УД1, К140УД5 погрешность снизилась с 10 до 2%.

Форщла азооретения

Устройство для измерения коэффициента усиления операционных усилителей, содержашее генератор опорного напряжения, выход которого через последовательно соединенные первый и второй резисторы подключен к первому выводу третьего резистора и к первой клемме устройства для подключения исследуемого усилителя, вторая клемма которого подключена к первому выводу четвертого резистора, второй вывод которого соединен с обш: и шиной устройства и с вторым выводом третьего резистора, третья клемма устройства для подключения исследуемого усилителя через пятый резистор соединена с вторым выводом первого резистора, отличающееся тем, что. с целью повышения точности измерений, в него введены компаратор напряжений, генератор тактовой частоты, кодирующий блок, цифроаналоговый преобразователь, дополнительный чсилитель, шестой и сельмой резисторы, при этом второй вывод первого резистора соединен с первым входом компаратора напряжений, второй вход которого подк,tочен к обш и шине устройства, а выход соединен с управляюшим входом кодируюшего блока, вход синхронизации которого соединен с генератором тактовой частоты, выход кодируюшего блока соединен с выходом устройства и порязрядно с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом дополнительного усилителя и с первым выводом седьмого резистора, второй вывод которого подключен к выходу генератора опорного напряжения, второй вход дополнительного усилителя соединен с общей шиной устройства, а выход подключен к управляюгцему входу цифроаналогового преобразователя непосредственно и через шестой резистор к первой клемме устройства.!

Зг7875 (.o<:! авитсгli> Г!. Муранов тслактор О. Головая екред И. Верее Корректор С). Кравцова

Заказ 5505р!6 ttpa>t 730 !!отписное !

311ИI!ПИ Госуларствсги<ого коиитсгл (.(;(I II<> денар и и>оретений и <)Tl.!)I!1lltt ! 1;3035, Москва, Ж:55, Рауги<кая н«й., л. 4,5

Про звоне< неllHo-tt