Устройство измерения временных параметров сверхбыстродействующих операционных усилителей

 

Изобретение относится к элеткронной технике и может быть использовано в аппаратуре контпроля и измерения параметров сверхбыстродействующих операционных усилителей и аналоговых усилителей выборки и хранения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности - достигается путем использования схемы задержки 10, схемы регулировки длительности импульса выборки 11, схемы задержки 12, формирователя коротких импульсов 13, дополнительного усилителя выборки и хранения 15, фильтра нижних частот 16, вольтметра постоянного тока 17, а также с помощью инвертирующего сумматора 14 и дополнительного усилителя выборки и хранения 15, образующих схему уравновешивания, устраняющих влияние статических погрешностей проверяемого блока объекта, подключенного к клеммам блока выборки и хранения 3, и уменьшение динамической погрешности измерения за счет снижения в два раза размаха входного напряжения осциллографа 9. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1599

С 01 R 29/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтоесноыю свидетельствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР

1 (21) 4390641/24-21 (22) 10.03.88 (46) I5,,10..90. .Бюл. .N 38 (72) А.N.Ðoìàøoâ (53) 621.317.75 (088.8) (56) Достал И. Операционные усилители. M.: Мир, 1982, с. 314.

Там же, с. 317. (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ

ПАРАМЕТРОВ СВЕРХБЫСТРОДЕЙСТВУ10П1ИХ

ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в аппаратуре контроля и измерения параметров сверхбыстродействующих операционных усилителей и аналоговых усилителей выборки и хранения, Цель изобретения — расширение функ-. циональных возможностей и повышение

2 точности — достигается путем использования схемы задержки 10, схемы регулировки длительности импульса выборки 11, схемы задержки 12,формирователя коротких импульсов 13,дополнительного усилителя выборки и хранения 15, фильтра нижних частот 16, вольтметра постоянного тока 17, а также с помощью инвертирующего сумматора 14 и дополнительного усилителя выборки и хранения 15,образующих схему уравновешивания, устраняющих влияние статических погрешностей проверяемого блока, подключенного к клеммам блока выборки и хранения 3, и уменьшение динамической погрешности измерения за счет снижения в два раза размаха входного напряжения осциллографа 9. 1 ил.

1599812

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в аппаратуре контроля и измерения параметров сверхбыстродействующих операционных усилителей и аналоговых усилителей выборки и хранения.

Целью изобретения является повыше— ние точности измерения и расширение функциональных возможностей путем уменьшения влияния статических и.динамических погрешностей и обеспечения измерения временных параметров сверхбыстродействующих устройств выборки и хранения (УВХ) (времен выборки и преобразования, временной апертурной неопределенности).

На чертеже изображена схема устройства измерения временных параметров сверхбыстродействующих операционных усилителей.

Устройство измерения временных параметров сверхбыстродействующих операционных усилителей состоит из генератора 1 импульсов, формирователя 2 эталонного перепада напряжения, клемм для подключения проверяемого сверхбыстродействующего блока выборки и хранения (БВХ) .3, первого резистора 4, ограничительных диодов

Шоттки 5 и 6, второго резистора 7, повторителя 8 напряжения, осциллографа 9, первого блока 10 постоянной задержки 10, блока 11 регулировки длительности импульса выборки, второго блока 12 постоянной задержки,формирователя 13 коротких импульсов, инвертирующего сумматора 14,дополни— тельного БЗХ 15, фильтра 16 нижних частот и вольтметра 17 постоянного тока.

Первый выход генератора импуль" сов соединен с третьим входом осциллографа 9 и через формирователь 2 эталонного перепада напряжения с первым входом проверяемого БВХ 3,выходом соединенного с первым входом инвертирующего сумматора 14 и первым выводом первого резистора 4, вторым выводом соединенного через повторитель 8 напряжения с вторым входом инвертирующего сумматора 14 и первым входом осциллографа 9, через ограничительные диоды 111оттки 5 и 6 — с общей шиной, а через второй резистор

7 — с входом фильтра 16 нижних частот, выходом подключенного к вольтметру 17 постоянного тока, и выходом дополнительного БВХ 15, первый вход которого соединен с выходом инвертирующего сумматора 14, а второй вход через формирователь 13 коротких импульсов и второй блок 12 постоянной задержки — с первым выходом генерато" ра 1 импульсов, вторым выходом соединенного через последовательно соединенные первый блок 10 постоянной задержки и блок 11 регулировки длительности импульса выборки с вторыми входами проверяемого БВХ 3 и с осциллографа 9.

Применительно. к контролю БВХ 3 устройство работает следующим образом °

На первом выходе генератора I импульсов формируются положительные импульсы с периодом Т t скважностью 2 и длительностью среза (переход от положительного уровня к нулю) t cent, где t „и Š— время хранения и время выборки БВХ 3 с заданной погрешностью Р. От среза

25 каждого импульса производится запуск осциллографа 9 по входу внешней синхронизации, а на выходе Формирователя 2 эталонного перепада вырабатывается перепад напряжения . от положительного уровня П ", к нулю с временем установления t > 6/3. Импульсы поступают на аналоговый вход

УБХ 3.

На втором выходе генератора 1 импульсов формируются импульсы U z с периодом Т/8 и.скважностью 2, которые через блок 10 задержки и блок 11 регулировки длительности импульсов подаются на вход управления БВХ 3. С помощью блока 10 обеспечиваются совпадения моментов эталонных перепадов

U с моментами переходов импульсов выборки U2 БВХ 3 от хранения к выборке. Это необходимо для учета влияния динамических свойств, прежде всего .времени успокоения, входного повторителя БВХ 3 на значения t, время преобразования t временную апертурную нестабильность t „ (если момент перехода сигнала U от хранения к выборке задержан на большой интервал относительно момента перехода эталонного перепада Ui, то не может быть определен вклад входного повто55 рителя БВХ 3 в величины указанных временных параметров, так как к моменту перехода БВХ 3 к хранению выходное напряжение входного повторителя заведомо установлено с высокой точ5 159 ностью независимо от его времени успокоения), Совпадения моментов входных перепадов ).:, БВХ 3 и моментов переходов импульсов выборки V от храг нения к выборке сохраняются в процессе регулировок длительности импульсов выборки V при измерении вре l менных параметров.

Выбор соо ношения периодов входных импульсов U, БВХ 3 и импульсов выборки U равным восьми обусловлен следующей причиной, При измерении временных параметров БВХ 3 необходима поочередная его установка с исходного уровня на конечный и обратно, поэтому период импульсов выборки U

2 должен быть в несколько раз меньше периода входных импульсов U БВХ 3.

В случае измерения t длительность

С( импульсов выборки U меньше половины и и даже двух импульсов выборки

U на исходный уровень перепада V может оказаться недостаточно для установки БВХ 3 в начальное положение.

Поэтому в устройстве период импульсов выборки U выбран в восемь раз меньше периода входных импульсов БВХ и на исходный уровень U приходится четыре импульса выборки U, чем гарантируется надежность установки

БВХ 3 в исходное состояние при регулировке длительности импульсов выбор-ки в широких пределах.

В дополнительном БВХ 15 в соответствии с импульсами выборки V с вы3 хода формирователя 13 коротких импульсов запоминается установившееся значение выходного напряжения инвертируищего сумматора 14, равное сумме установившихся значений выходного напряжения U проверяемого БВХ 3 (ОУ) и выходного напряжения U повторителя 8, взятой с отрицательным знаком. Благодаря наличии отрицательных обратных связей с выхода проверяемого БВХ 3 и с выхода повторителя 8 через инвертирующий сумматор

14 и дополнительный БВХ )5 обеспечиваются установление выходного напряжения U - повторителя 8 к нулю и измерение времени преобразования и временной апертурной неопределенности t БВХ 3 с высокой точностью независимо от статических погрешностей БВХ 3, диодов 5 и 6, резистивного делителя из резисторов 4 и 7 и повторителя 8 напряжения.

98) 2

Использованием импульсов выборки

Пз дополнительного БВХ 15 с периодом Т входного эталонного перепада

U„проверяемого 3 с длительностью много меньше периода Т и их задержкой с помощью схемы 12 задержки относительно перепада U БВХ 3 на интер1 вал Г, много больший,чем время преобразования t„ БВХ 3 и время успокоения инвертирующего сумматора 14,обеспечивается точное запоминание в дополнительном БВХ 15 инвертированного значения установившегося выходного напряжения U БВХ 3 и исключается влияние на точность запоминания времени успокоения инвертирующего сумматора 14. Соответствие выходного напряжения U< дополнительного БВХ 15

39 выходному напряжению U проверяемого БВХ 3 достигается за несколько периодов импульсов выборки U> и в дальнейшем удерживается с погреш.ностью, меньшей, чем динамическая

25 погрешность выборки БВХ 3.

Схема уравновешивания из инвертирующего сумматора 14 и дополнительного БВХ )5 работает на интервалах времени, где выходное напряжение V проверяемого БВХ 3 заведомо установилось, а на интервалах непосредственно измерения t „ и и д выходное напряжение U БВХ 15 сохраняется постоянным и не влияет на результа35 ты, поэтому схема уравновешивания в данном случае должна иметь только меньшие статические погрешности (напряжение смещения, погрешность коэффициента передачи), чем у БВХ 3, а ее динамические свойства не накладывают ограййчений на точность измерения временных параметров сверхбыстродействующих БВХ 3.

Фильтр 16 нижних частот устраня ет действие переходных процессов на выходе дополнительного БВХ 15 на показания напряжения U7 по вольтметру 17 °

При контроле времени успокоения

С„ „выходного напряжения операционного усилителя (ОУ) 3 процесс уравновешивания осуществляется так же, как при проверке t „ БВХ. На интервалах, где выходное напряжение ОУ 3 за-: ведомо установилось, осуществляется коррекция выходного напряжения

Uz дополнительного БВХ 15 так,чтобы установившееся значение выходного напряжения U< повторителя 8 было рав!

599812 но нулю. На интервалах, где производится непосредственно измерение выходное напряжение U< дополнительного БВХ 15 постоянно. Ввиду отсутствия у ОУ 3 второго входа (вход управления) соответствующая клемма устройства при проверке ОУ 3 не используется и длительность импульсов выборки Uy значения не имеет.

Непосредственное измерение временных параметров БВХ 3 производится в следующем порядке. По осциллографу

9 устанавливается длительность импульсов выборки U БВХ 3 равной 2... .. ° 3t8, при этом по вольтметру 17 фиксируется показание напряжения

Длительность импульсов выборки U уменьшается до тех пор, пока показание вольтметра не уменьшится на значение допустимой динамической погрешности выборки проверяемого

БВХ 3, где Я связана с относительной динамической погрешностью выборки выражением Р= Е /U 1007.. По осциллографу.9 измеряется длительность импульсов выборки U<, которая и принимается равной времени выборки t 11 БВХ 3.

Сохраняя длительность импульсов выборки U равной t > на осциллографу 9 определяется интервал времени

1с от момента перехода импульса выборки U от хранения в выборке,совпадающего с моментом эталонного перапада U, БВХ 3, до установления выходного напряжения U+ повторителя 3 с погрешностью 0 U = K, К учитывает отличие коэффициентов передачи резистивного делителя на резисторах 4 и 7 (при равных резисторах 4 и 7 он равен 1/2) и повторителя 8 от 1. Из измеренного интервала времени t с учетом задержек в соединительных кабелях повторителя

8 и резистивном делителе (4 и 7) находится время преобразования t ГВХ 3

Уменьшением длительности импульсов выборки U добиваются установления показания вольтметра 17, равным U>/2, По осциллографу 9 измеряется нестабильность выходного напряжения Г g повторителя 8 после окончания переходного процесса. Временная апертурная нестабильность находится из выражения t = Uz/K . 7ц, где "„— скорость нарастания эталонного перепада U БВХ 3.

10

При измерении времени успокоения уса ОУ, как и при измерении

БВХ 3, определяется интервал времени

t от момента перехода импульса выборки П, совпадающего с моментом эталонного перепада U <> до момента установления выходного напряжения U повто5 рителя 8 с погрешностью дП. С учетом задержек в кабелях повторителя

8 и резистивном делителе из t находится t „°

Формулаизобретения

Устройство измерения временных параметров сверхбыстродействующих операционных усилителей, содержащее генератор импульсов, первым выходом

20 соединенный через Формирователь эталонного перепада напряжения с первой клеммой для подключения исследуемого объекта, вторая клемма для подключения исследуемого объекта соеди25 нена с первым выводом первого резистора, вторым выводом соединенного через ограничительные диоды Шоттки с общей шиной, второй резистор,повторитель напряжения, выходом соединенный с первым входом осциллографа,отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены инвертируюший сумматор, дополнительный блок выбор35 ки и храненйя, фильтр нижних частот, вольтметр постоянного тока, блок регулировки длительности импульсов выборки, формирователь коротких им40 пульсов, первый и второй блоки постоянной задержки, причем второй выход генератора импульсов соединен через последовательно соединенные первый блок постоянной задержки и

45 блок регулировки длительности импульсов выборки к второму входу осциллографа и третьей клемме для подключения исследуемого объекта, вторая клемма для подключения исследуемого.

50 объекта соединена с первым входом инвертирующего сумматора, вторым входом соединенного с выходом повторителя напряжения, а выходом — с первым входом дополнительного блока выборки и хранения, второй вход которого через последовательно включенные формирователь коротких импульсов и вторую схему постоянной задержки соединеи с первым выходом генератора

Составитель Кринов

Техред Д.Олийнык Корректор Т.Малец

Редактор А.Лежнина

Подписное

Заказ 3141

Тираж 556

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

9 1599812 10 импульсов, а выход — с вторым входом тока, третий вход осциллографа соедивторого резистора и через фильтр ниж- нен с первым входом генератора имних частот с вольтметром постоянного пульсов.