Способ измерения эдс смещения операционных усилителей и устройство для его осуществления

 

Изобретение позволяет повысить точность измерения малых величин ЭДС смещения операционных усилителей. Устройство содержит масштабные резисторы 1 и 2, симметрирующий резистор 3, вспомогательный усилитель 11 и вольтметр 14 о Введение генератора 6, модулятора 12, синхронного детектора 13, переключающих элементов 4 и 5 и образование новых функциональных связей улучшают соотношение сигнал/шум на выходе устройства, которое достигается при помощи модуляции ЭДС смещения, ее усиления и демодуляции . 2 СоПо ф-лы, 1 ил о (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

<511 4 G 01 R 31/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4107161/24-21 (22) 20.08.86 (46) 23.07.88. Бюл. У 27 (72) А.В.Аветисян (53) 621.317.799 (088,8) (56) Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах, — Л.: Энергия, 1980.

Хоровиц П, Хилл У. Искусство схемотехники. — M.: Мир, 1984.

Микросхемы интегральные. Методы измерения напряжения и ЭДС смещения нуля операционных усилителей.

ГОСТ 23089.3-83.

„„Я0„„1411696 А 1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭДС СМЕЩЕНИЯ

ОПЕРАПИОННЬБ УСИЛИТЕЛЕЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить точность измерения малых величин

ЭДС смещения операционных усилителей.

Устройство содержит масштабные резисторы 1 и 2, симметрирующий резистор 3, вспомогательный усилитель 11 и вольтметр 14. Введение генератора

6, модулятора 12, синхронного детектора 13, переключающих элементов 4 и 5 и образование новых функциональных связей улучшают соотношение сигнал/шум на выходе устройства, которое достигается при помощи модуляции ЭДС смещения, ее усиления и демодуляции. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1411696

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано при измерении параметров операционных усилителей (ОУ).

Цель изобретения — повышение точости измерения в обла< ти .малых знаений за счет улучшения соотношения игнал/шум на выходе устройства, коорое достигается при помощи модуляЦии ЭДС смещения, ее усиления и демодуляции.

При измерении предлагаемым способом ЭДС смещения операционного усиителя является полезным сигналом. процессе измерения ЭДС смещения уля операционного усилителя компенируют по цели отрицательной обратой связи, измеряют величину компенирующего напряженйя и по ее величие определяют ЭДС смещения операционого усилителя. Для повышения точно"и измерения в области малых значеий периодически коммутируют цепь трицательной обратной связи с инверирующего на неинвертирующий вход, при одключении к неинвертирующему входу перационного усилителя компенсируюее напряжение инвертируют, измеряют уммарную амплитуду обеих полуволн олученного переменного компенсируюего напряжения, т.е. благодаря описанной последовательности действий

Удается промодулировать ЭДС смещения измеряемого ОУ и одновременно скомпенсировать выходное напряжение ОУ.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения ( ДС смещения операционных. усилителей, Устройство содержит масштабные ре:зисторы 1 и 2, симметрирующий резис1 ор 3, переключающие элементы 4 и 5, В которых первые и вторые контакты нормально замкнуты, а третьи и вторые нормально разомкнуты, генератор 6, йэмеряемый операционный усилитель 7, )<онтактирующее устройство с клеммами 8 — 10, вспомогательный усилитель

11, модулятор 12, синхронный детекгор 13 и вольтметр 14.

Выход измеряемого ОУ 7 через клемму 10 соединен с первым входом вспомогательного усилителя 11, второй ход которого соединен с нулевой шийой, а выход - с входом модулятора

l2, выход модулятора соединен с sxoдом синхронного детектора 13 и первым выводом масштабного резистора 1, которой вывод которого соединен с

10 i5

40 контактом I переключающегn элемента

4, контактом ХТ? переключающего элемента 5 и с первым выводом масштабного резистора 2, второй вывод которого соединен с нулевой шиной, симметрирующий резистор 3 первым выводом соединен с нулевой шиной, а вторым выводом — с контактом III переключающего элемента 4 и контактом I перекгпочающего элемента 5, контакт IT переключающего элемента 4 соединен через клемму 8 с первым входом ОУ 7, а контакт II переключающего элемента

5 через клемму 9 - с вторым входом

ОУ 7. Генератор 6 соединен с управляющими входами переключающих элементов 4 и 5, модулятора 12 и синхронного детектора 13, выход которого соединен с входом вольтметра 14Ä

Устройство работает следующим образом.

При наличии высокого уровня управляющего импульса на выходе генератора 6 (первый такт), контакты II u

III переключающих элементов 4 и 5 замыкаются и первый вход ОУ 7 подключается через симметрирующий резистор 3 к нулевой шине устройства, а второй вход — к точке соединения резисторов I и 2, образующих делитель обратной связи.

Модулятор 12 инвертирует напряжение, поступающее с выхода вспомогательного усилителя ll, Часть инвертируемого напряжения с выхода модулятора 12 через делитель обратной связи поступает на второй вход ОУ 7, при этом происходит компенсация ЭДС смещения ОУ и на его выходе устанавливается нулевое напряжение. На выходе вспомогательного усилителя ll формируется напряжение

R1+ Rt

U = Е

8V см где Е,ц — ЭДС смещения измеряемого

ОУ 7;

R „ — сопротивление резистора 1;

R < — сопротивление резистора 2.

При наличии низкого уровня управляющего импульса на выходе генератора 6 (второй такт) контакты I u II переключающих элементов 4 и 5 замыкаются и первый вход ОУ 7 подключается к точке соединения резисторов 1 и 2, а второй вход ОУ 7 через резистор 3 соединяется с общей шиной устройства, 1411696

При этом модулятор не инвертирует напряжение, поступающее с выхода вспомогательного усилителя 11,и на первый вход ОУ / через цепь отрицательной обратной снязи поступает часть усиленного неинвертированного напряжения.

Аналогично первому такту во втором такте происходит компенсация 10

ЭДС смещейия ОУ, и на его выходе устанагливается нулевое напряжение, а на выходе вспомогательного усилителя формируется постоянное напряжение, определяемое по формуле .(1). l5

В процессе чередования тактов

ЭДС смещения ОУ 7 модулируется и на выходе модулятора 12 формир тся переменное напряжение прямоугольной формы, амплитуда которого пропорцио- 20 нальна ЭДС смещения ОУ и равна

R,+R g

U = Е х см 1:

1 2 (3) которое измеряется вольтметром 14. 55

ЭДС смещения вычисляется по формуле

Rg

П х

" + R

Е см

+1 2

Е 1 (2) см р 2

В процессе осуществления способа напряжение шумов, поступающего на выходные цепи измеряемой схемы модуляции (так как элементы 4 и 5 совместно с оУ 7 представляют собой фактически балансный последовательно-парал- 30 лельный модулятор), усиливается самим ОУ 7 и вспомогательным усилителем 11, а затем демодулируется модуля. тором 12.

Таким образом, на выходе модулятора 12 на фоне немодулированного шума имеется промодулированный сигнал, пропорциональный ЭДС смещения измеряемого ОУ 7.

Эта смесь сигнала и шума поступа- 40 ет на синхронный детектор 13. Синхронный детектор 13 демодулирует полезный сигнал и модулирует напряжение шумов, а затем осуществляет усреднение„ После усреднения промодули- 45 рованное напряжение шумов подавляется.

Итак, синхронный детектор 13 выделяет полезный сигнал из смеси сигнал/шум и преобразует его в постоян- 50 ное напряжение

Модулирование ЭДС смещения U и получени переменного сигнала с амплитудой, пропорциональной измеряемой

ЭДС смещения, дает возможность применять синхронное детектирование, которое улучшает соотношение сигнал/ шум.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ измерения ЭДС смещения операционных усилителей, заключающийся в том, что компенсируют ло цепи отрицательной обратной связи величину ЭДС смещения нуля операционного усилителя, измеряют величину компенсирующего напряжения, определяют по величине компенсирующего напряжения величину ЭДС смещения нуля операционного усилителя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения в области малых значений, периодически коммутируют цепь отрицательной обратной связи с инвертирующего на неинвертирующий вход, при подключении к неинвертирующему входу компенсирующее напряжение инвертируют, измеряют суммарную амплитуду обеих полуволн полученного переменного компенсирующего напряжения.

2, Устройство измерения ЭДС смеЪ щения операционных усилителей, содержащее первую и вторую клеммы для подключения входов объекта контроля, клемму для подключения выхода объекта контроля, вспомогательный усилитель, симметрирующий резистор, первый и второй масштабные резисторы и вольтметр, первый вход вспомогательного усилителя соединен с клеммой для подключения выхода объекта контроля, первый и второй масштабные резисторы соединены первыми выводами между собой, а второй вывод второго масштабного резистора и первый вывод симметрирующего резистора соединены с нулевой шиной устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения малых величин ЭДС смещения, в устройство дополнительно введены модулятор,синхронный детектор, два переключающих элемента и генератор, причем выход вспомогательного усилителя соединен с входом модулятора, выход которого соединен с входом синхронного детектора и вторым выводом первого масш1696

Составитель В.Драчев

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 3651/42

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 141

1абного резистора, первая и вторая клеммы для подключения входов объек Га контроля соединены с подвижными контактами соответственно первого н второго переключающих элементов, Первые выводы первого и второго масшбных резисторов соединены с первым подвижным контактом первого .перекчающего элемента, второй вывод мметрирующего резистора соединен вторым неподвижным контактом перro переключающего элемента и с первым неподвижным контактом второго йереключающего элемента, второй неподвижный контакт которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, выход генератора соединен с управляющими входами переключающих элементов, модулятора и синхронного детектора, выход которого соединен с входом вольтметра, второй вход вспомогательного усилителя соединен с нулевой шиной устройства.