Устройство для определения характеристик операционных усилителей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)3à»>WHO 23.07.81 (21) 3321305/18-24 с присоединением заявки №,(23) Приоритет (51)М. Кл.

G 06 G 7/12

1аеударствснный каиитет

ОпУб ова о 30.12. 82. Ьктллетеиь Я 48 (53) УДК 681. 335 (088. 8) по палая иэобретеикй и открытий

Дата опубликования описания 06,01.83 (72) Авторы изобретения

В. С. Годлевский, Г. И. Рачитский, В. С. Р

B. А. Ткаченко и В. И. Филь

Институт проблем моделирования в энерг

АН Украинской ССР(71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ т

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля параметров операционных усилителей.

Известно устройство, содержащее резисторы, контролируемый операцион- 5 ный усилитель, усилитель автобалансировки, ключевые элементы, источники напряжения и измерительные элементы.

В этом устройстве источники напря- то жения через ключевой элемент и резистор подсоединены к инвертирующему входу усилителя автобалансировки, неинвертирующий вход которого через резистор соединен с выходом контролиру- емого операционного усилителя и резистором нагрузки, к входам контролируемого операционного усилителя подсоединены резисторы, а инвертирующий го вход его через резистор соединен с выходом усилителя автобалансировки и с ключевым элементом, соединенным с измерительными элементами l l 3. ф

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения малых значений коэффициента усиления напряжения, что особенно проявляется при измерении на высоких частотах, и определения амплитудно-частотной характеристики.

Известно также устройство, содержащее резисторы, контролируемый операционный усилитель, усилитель автобалансировки, источник напряжения, измерительный элемент, в котором источ" ник напряжения через резистор подсоединен к точке соединения резистора и инвертирукнцего входа усилителя автобалансировки, неинвертирующий вход которого заземлен, выход соединен с измерительным элементом и через резистор соединен с неинвертирующим входом контролируемого операционного усилителя, инвертирующий вход которого эаземлен и через резистор соединен с неинвертирующим входом, выход контролируемого операционного усилителя под985797

4 соединен к точке соединения двух резисторов f2 1.

Недостатком известного устройства является также низкая точность измерения малых значений коэффициента усиления напряжения, особенно на высоких частотах, и определения амплитудночастотной характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является уст- 1О ройство, содержащее первый, второй, третий, четвертый масштабные резисторы, симметрирующий резистор, контролируемый операционный усилитель, резистор нагрузки, генератор синусоидальных напряжений, усилитель автобалансировки, измерительный элемент, корректирующий конденсатор, включен-. ный параллельно с четвертым масштабным резистором в цепь отрицательной о обратной связи, усилителя автобалансировки, инвертирующий вход которого соединен с первым. выводом третьего масштабного резистора, неинвертирующий вход усилителя автобалансировки соединен с выходом контролируемого операционного усилителя, .к которому подключен резистор нагрузки, выход усилителя автобалансировки через второй,масштабный резистор соединен с инзо вертирующим входом контролируемого операционного усилителя, к которому подсоединен первый масштабный резистор, к кеинвертирующему входу контролируемого операционного усилителя подсоединен симметрирующий резистор (3 ).

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения малых значений коэффициента усиления напряжения и низкая точность опреде«ао ления амплитудно-частотной характерис. тики операционных усилителей, особенно в области высоких частот.

Цель изобретения — повышение точности определения малых значений коэффициента усиления напряжения и амплитудно-частотной характеристики операционных усилителей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения характеристик операционных усилителей, со- о держащее первый, второй, третий, четвертый масштабные резисторы, симметрирующий резистор, резистор нагрузки, генератор синусоидальных напряжений, усилитель автобалансировки, измерительный элемент, корректирующий конденсатор, включенный параллельно с четвертым масштабным резистором в цепь отрицательной обратной связи усилителя автобалансировки, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом третьего масштабного резистора, неинвертирующий вход усилителя автобалансировки соединен с выходом контролируемого операционного усилителя, к которому подключен резистор нагрузки, выход усилителя автобалансировки через второй масштабный резистор соединен с инвертирующим входом контролируемого операционного усилителя, соединенным через первый мас" штабный резистор,с шиной нулевого потенциала, неинвертирующий вход контролируемого операционного усилителя через симметрирующий резистор соединен с шиной Нулевого потенциала, дополнительно содержит блок амплитудной демодуляции, вычитатель, ПИ-регулятор, перемножитель и два ключевых элемента, первый вывод первого ключеthoro элемента соединен с выходом усилителя автобалансировки., второй вывод первого ключевого элемента соединен с входом измерительного элемента и .. первым выводом второго ключевого wet мента, второй вывод которого соединен с выходом контролируемого операционного усилителя, к которому присоединен вход блока амплитудной демодуляции, соединенного выходом с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с входом задания начальных условий ПИ-регулятора и подключен к шине опорного напряжения устройства, вход ПИ-регулятора присоединен к выходу вычитателя, выход ПИ-регулятора соединен с первым входом перемножителя, к второму входу которого присоединен выход генератора синусоидальных напряжений, выход перемножителя соединен с вторым выводом третьего масштабного резистора.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для определения характеристик операционных усилителей.

Устройство содержит масштабные резисторы 1-4,. симметрирующий резистор

5, контролируемый операционный усилитель 6, резистор 7 нагрузки, блок 8 амплитудной демодуляции, вычитатель 9, ПИ-регулятор 10, перемножитель 11, генератор 12 синусоидальных на*ряжений, усилитель 13 автобалансировки, корректирующий конденсатор 14, ключевые элементы 15 и 16, измерительный элемент

17.

97 6 ного напряжения усилителя 13 авто" балансировки. Величину коэффициента усиления напряжения K>(f) контролируемого операционного усилителя 6 определяют по формуле ()= - = — ©-, () " У 1 Ах где R - сопротивление резистора 1;

R - сопротивление резистора 2.

Измерение амплитудно-частотной характеристики состоит в определении значений коэффициента усиления напряжения К (1) при ряде фиксированных значений частоты f выходного сигнала, поэтому при снятии амплитудно-частотной характеристики с помощью предлагаемого устройства, генератор 12 си5 9857

Масштабные резисторы 1 и 2 присоединены к инвертирующему входу контролируемого операционного усилителя

6, к неинвертирующему входу которого

° присоединен симметрирующий резистор 3, s к выходу контролируемого операционного усилителя присоединены резистор 7 нагрузки, неинвертирующий вход усили.теля 13 автобалансировки, ключевой . элемент 16 и вход блока 8 амплитудной демодуляции, выход которого соединен с инвертирующим входом вычитателя 9, неинвертирующий вход которого соединен с входом задания начальных условий ПИ-регулятора 10 и является внешней клеммой устройства по опорному напряжению, вход .ПИ-регулятора 10 присоединен к выходу вычитателя 9, выход ПИ-регулятора соединен с первым входом перемножителя 11, к 2@ второму входу которого присоединен выход генератора 12 синусоидальных напряжений, выход перемножителя 11 через масштабный резистор 3 соединен с инвертирующим выходом усилителя 13 25 автобалансировки, в цепь отрицательной обратной связи которого включены масштабный резистор 4 и корректирующий конденсатор 14, к выходу усилителя 13 автобалансировки подсоединен ЗО масштабный резистор 2 и ключевой элемент 15, соединенный с ключевым элементом 16 и входом измерительного элемента 17.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении ключевой элемент 15 разомкнут, ключевой элемент

16 замкнут. На неинвертирующий вход вычитателя 9 и вход задания начальных

40 условий AN-регулятора 10 задают опорное напряжение 0вп, величина которого ,равна значению амплитуды А ь, выходного напряжения контролируемого операционного усилителя 6, при которой

45 производят измерение коэффициента уси, ления напряжения K>(f). Опорное напряжение Ооп используется в вычитателе 9 для формирования сигнала рассогласования между заданным и фактическим напряжением на выходе контролируемого операционного усилителя 6, а в ПИ-регуляторе 10 - для задания ему начального, уровня выходного напряжения, Генератор синусоидальных напряжений 12 настраивают на частоту измерения Г и устанавливают на его выходе синусоидальное напряжение с амплитудой, равной опорному напряжению 0 .

Блок 8:амплитудной демодуляции выделяет модуль огибающей выходного напряжения контролируемого операционного усилителя 6, значение которого подается на инвертирующий вход вычитателя 9, осуществляющего вычитание его из опорного напряжения Овп. Полученный сигнал рассогласования поступает на вход ПИ-регулятора 10, где он усиливается, интегрируется и после этого суммируется с опорным напряжением

U п. Выходное напряжение ПИ-регулято" ра 10 перемножается с синусоидальным напряжением, поступающим- с выхода генератора 12 синусоидальных напряжений, в перемножителе 11, задавая напряжение на его выходе в соответствии с величиной сигнала рассогласования.

Выходное напряжение перемножителя 11 через масштабный резистор 3 передается на вход усилителя 13 автобаланси» ровки, с учетом связей предлагаемого устройства и на выход контролируемого операционного усилителя 6. Сигнал рассогласования становится равным нулю, когда- на выходе контролируемого операционного усилителя 6 устанавливается напряжение с заданным значением амплитуды А =Ооп, которое затем поддерживается на .заданном уровне.

После окончания переходного процесса, которое контролируется измерительным элементом 17, ключевой элемент 15 замыкают, а ключевой элемент 16 размыкают и измеряют измерительным элементом 17 амплитудное значение Ах выходнусоидальных напряжений последователь но настраивают на требуемую частоту измерения после определения очередноно значения коэффициента усиления на985797 пряжения K>(f) контролируемого операционного усилителя 6.

Введение в устройство для определения характеристик операционных усилителей блока амплитудной демодуля- 5 ции, вычитателя, ПИ-регулятора, перемножителя, двух ключевых элементов, определенным образом соединенных между собой, позволяет повысить точность измерения малых значений коэффициентаt0

I усиления напряжения и определения амплитудно-частотной характеристики операционных усилителей за счет того, что задается и поддерживается на определенном уровне с помощью блока амп->> литудной демодуляции, вычитателя, ПИрегулятора и перемножителя напряжение. на выходе контролируемого операционного усилителя, а также за счет того, что измерительным элементом путем под?0 ,ключения его ключевыми элементами измеряются выходные напряжения контролируемого операционного усилителя и усилителя автобалансировки.

В качестве блока амплитудной демо- >> дуляции может быть использован любой из известных блоков подобного типа, например, детектор огибающей амплитудно-модулированных сигналов или преобразователь средневыпрямленных или 30 амплитудных значений. ПИ-регулятор может быть выполнен с помощью аналоговых интеграторов-сумматоров.

Формула изобретения

Устройство для определения характеристик операционных усилителей, содержащее первый, второй, третий, четвер- щ тый масштабные резисторы, симметрирующий резистор, резистор нагрузки, генератор синусоидальных напряжений, усилитель автобалансировки, измерительный элемент, корректирующий конден- сатор, включенный параллельно с четвертым масштабным резистором в цепь отрицательной обратной связи усилителя автобалансировки, инвертирующий вход которого соединен с первым выво- S0 дом третьего масштабного резистора, неинвертирующий вход усилителя автобалансировки соединен с выходом контролируемого операционного усилителя, к которому подключен резистор нагруз- ss ки, выход усилителя автобалансировки через второй масштабный резистор соединен с инвертирующим входом контролируемого операционного усилителя, соединенным через первый масштабный резистор с шиной нулевого потенциала, неинвертирующий вход контролируемого операционного усилителя через симметрирующий резистор соединен с шиной нулевого потенциала, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения малых значений коэффициента усиления напряжения и амплитудно-частотной характеристики операционных усилителей, в него введены блок амплитудной демодуляции, вычитатель, ПИ-регулятор, перемножитель и два ключевых элемента, первый вывод (первого ключевого элемента соединен с выходом усилителя автобалансировки. второй выход первого ключевого элемента соединен с входом измерительного элемента и первым выводом второго ключевого элемента, второй вывод которого соединен с выходом контролируемого операционного усилителя, к которому присоединен вход блока амплитудной демодуляции, соединенного выходом с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с входом, задания начальных условий ПИ-регулятора и подключен к шине опорного напряжения устройства, вход ПИ-регулятора приСоединен к выходу вычитателя, выход ПИ-регулятора соединен с первым входом перемножителя, к второму входу которого присоединен выход генератора синусоидальных напряжений, выход перемножителя соединен с вторым выводом третьего масштабного резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ГОСТ 1979-9-74. Микросхемы интегральные аналоговые. Методы измерения электрических параметров и определения характеристик. М., 1974, с. 3738, черт. 22 (метод 6505).

2. Аналоговые интегральные схемы.

Под ред. Дж. Коннели. М., "Мир", 1977, с. 227-229, фиr. 5-49.

3. Plassman M. 61ое K. Н. Ме8деrat fGr 6perations - VerstarkerKenndaten. - "E1ekt ron ik", 1979, 28, N -5, S. 66-69, fig. 3 (прототип}.

985797

Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений. и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 10166/69

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель.P. Бабаян

Редактор Н. Стащишина Техред Ж.Кастелевич Корректор Г. Решетник