Устройство для измерения коэффициента усиления операционных усилителей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 К 27/2 51) я ЕЛЬС ОРСКОМУ С 33. инчес зей ИЯ ЕРА(54) УСКОЭФФЦИОНН (57) Издля опрусилите. измерен 2 онори клеммы но нных ость втор 12 и пера В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ИСАНИЕ ИЗОБР(71) Смоленский филиал Московского энтического института. Комплекс ста нда ртов. Микросхемытегрдльные. Методы измерения электриких параметров операционных усилитеОСТ 11073.917 - 79. ТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ОПЫХ УСИЛИТЕЛЕЙобретение может быть использоеделения параметров операциоей и позволяет повысить точиия. Устройство содержит генерого напряжения, резисторьс 8 -для подключения исследуемого о нионного усилителя 1. Дополнительно введены компаратор 3, кодируюгций блок 4, цифроаналоговый преобразователь 5, усилитель 6, генератор 7 тактовой частоты и резисторы 13 и 14. Благо; аря этому, по окончании балансировки, ри которой обеспечивается равенство нулю напряжения в суммирующей точке, цифровой код нд выходе кодируюгцего блока 4 прямо пропорционален значению коэффициента усиления и не зависит от значения опорного напряжения (с.Кроме исключения погрешности из-за нс.стабильности (, обеспеченного подключением опорного напряжения через резисторвходх усилителя 6, эта,связь дает возможность измерить коэффициент усиления н различных участках диапазона выходного нд. ж пряжения исследуемого операционного уси.лителя 1 при различных значениях Ц и бсв внесения нвненсння в исвффнннснтт вен порциондльности при отсчете измеряемого % параметра. 3 ил.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 кодирующего 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 (К, - К,), 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 обцей шиной устройства.Устройство работает следующим образом.При подключении инвертирующего входа усилителя 1 к первой клемме 5 устройства, неинвертирующего входа усилителя 1 к второй клемме6 устройства, а выхода усилителяк третьей клемме 17 устройства с выхода генератора 2 поступает напряжение .) через резисторы 8 и 9 на вход усилителя 1 и через резистор 14 на первый вход дополнительного усилителя 6.Напряжение),на выходе усилителя 6 может быть представлено математическим выражением вида 1-)б - ЦК 1)/Кгде (.),. - опорное напряжение;Х - код, подаваемый на цифровые входы преобразователя 5;К - значение сопротивления матрицы(К - 2 К) преооразователя 5;п -- разрядность цифроаналогового преобразователя 5.При замене местами матрицы резисторов и резистора К-, в соответствии со свойствами операционных усилителей выходное напряжение ) принимает вид(.) = Ь,К 2/Ку М. (1) Рассмотрим работу устройства с момента окончания балансировки, при которой обес печивается равенство нулю напряжения в суммирующей точке .=О),Условие .);=0 (фиг.) обеспечивается в случае, еслиЬ,.= Ь,/1 К (А/К-,+1/К-)Обычно выбирают К=К=К; при этом(А = .)с/(А+1):;,/(1 А., (2)Переход к приближенному значению дает погрешность 6-=1/А, значение которой пренебрежимо мало. Подставив в выражение (2) значение (Л, из (1) получают(-)с, К 2/КуМ= /(3 АоткудаЯ=А (3 у,К 2где у = - .КТаким образом, после окончания балансировки цифровой код на выходе копирующего блока 4 прямо пропорционалензначению коэффициента усиления Р, и независит от значения опорного напряжения )Помимо исключения погрешности из-занестабильности , обеспеченного подключением опорного напряжения через резисторк входу дополнительного усилителя 6, эта,связь дает возможность измерения коэффициента усиления на различных участках диапазона выходного напряжения исследуемогоусилителя (при различных значениях),)оез внесения изменения в коэффициентпропорциональности при отсчете измеряемого параметра,Рассмотрим процесс балансировки прииспользовании алгоритма поразрядного урав.новешивания (фиг. 2),Процесс уравновешивания иллюстрируется временными диаграммами (фиг. 3) накоторых используется безразмерное значение напряжения балансировкиБ = (.), К;/,К 2=1/М.Для упрощения рассмотрения ограничимся случаем для четырехразрядного цифроаналогового преобразователя (п=4). ПустьЗначение 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 лля п=4 2 п =2=М, Гоответственно до момента 113,. =1/Чо=1/8. Компаратор 3 включается таким образом, чтобы обеспечить сле луюшие условия:10)О при Ц)1/А.1 у,при Ц(1/А, р у.Кодирующий блок 4, реализованный ввиде регистра последовательных приближений работает следуюшим образом. Если кочередному =му такту на управляюшемвхоле блока 4 установлена логическая 1,то сбрасывается вес предыдущего (1=1)разряда и добавляется вес следующего(Ч.,=Ч . - 2" "+2"), если к 1-му 20такту на управляющем входе блока 4 имеется логический О, то к предыдушему значению кода добавляется вес следуюшего разряда (Ч;=Ч; 1 - 2"). К первому тактуп=1 Ч=Мо - 2" +2" =2; 1)-,=1/4 Квторому такту ) )к=0; Я= М,+2=2-+2;). =1/6. К третьему такту (.)к=1; Мз==Ч 2 - 21=2+2; 1.),=1/5.Таким образом, после (п - 1) такта заканчивается балансировка и на выходе кодируюшего блока 4 (в данном случае регистра последовательных приближений)получен код, пропорциональный значениюизмеряемого коэффициента усиленияЯ=А 1 у,Предельная частота тактового генератора, определяющая скорость балансировки, 35ограничивается временем переходных процессов измерительного прибора. При охватеусилителя 6 отрицательной обратной связьюэквивалентная постоянная времени уменьшается в А, - раз по сравнению с постоянной времени разомкнутого усилителя6, гле 1- - коэффициент обратной связи=0,01 и А, = 10000 частота тактовых импульсов может быть увеличена почти в 30раз.СЯ Точность. измерения коэффициента усиления ряда усилителей повысилась в 2 - 5 раз, например лля усилителей типа К 140 УД 1, К 140 УД 5 погрешность снизилась с 10 до 2%. Форщла азооретенияУстройство лля измерения коэффициента усиления операционных усилителей, солержашее генератор опорного напряжения, выход которого через последовательно соединенные первый и второй резисторы подключен к первому выводу третьего резистора и к первой клемме устройства лля полключения исслелуемого усилителя, вторая клемма которого подключена к первому выволу четвертого резистора, второй вы вол которого соединен с обш: й шиной устройства и с вторым выволом третьего резистора, третья клемма устройства лля подключения исследуемого усилителя через пятый резистор соединена с вторым выволом 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 сель. мой резисторы, при этом второй вывод первого резистора соединен с первым входом компаратора напряжений, второй вхол которого подключен к обш й шине устройства, а выхол соелинен с управляющим входом колируюшего блока, вход синхронизации которого соелинен с генератором тактовой частоты, выхол колируюшего блока соединен с выходом устройства и порязрядно с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выхол которого соединен с первым входом дополнительного усилителя и с первым выводом сельмого резистора, второй вывол которого полключен 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.(:ос авите.в Г. МурановРелактор О. Головая Текрел И. Верее Корректор О. КравцоваЗаказ 5505,46 Тирак 730 олписноеВ 11 И 1 ПИ Гцсуларственного кцяитета С.С.С.1 нц лелям изцоретений и открытий1335, Москва, Ж 35, Рашская нац л. 4,5Г 1 ро звцлл пенно-поти рафическск нрелприятие, г. Ужгорцл, ул. ни ы ная, 4