Способ измерения эдс смещения операционных усилителей и устройство для его осуществления

(5 ОП ЩЕНИЯТРОЙСТ граль аястройьных980.скусс тво4.Методымещения ьные,ЭДС ителеГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Гутников В,С, Интэлектроника в измеритествах, - Л.: Энергия,Хоровиц П, Хилл У,схемотехники, - М.: МиМикросхемы интегрализмерения напряжения инуля операционных усилГОСТ 23089.3-83. 4) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭДС СМЕ ЕРАЦИОННЬБ УСИЛИТЕЛЕЙ И УС ВО 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,45 50 55 Изобретение относится к электроИэмерительной технике и может бытьиспользовано при измерении параметров операционных усилителей (ОУ),Цель изобретения - повышение точости измерения в обла.ти,малых знаений за счет улучшения соотношенияигнал/шум на выходе устройства, коорое достигается при помощи модуляии ЭДС смещения, ее усиления и деМодуляции.При измерении предлагаемым способом ЭДС смещения операционного усиителя является полезным сигналом.процессе измерения ЭДС смещенияуля 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 цепьтрицательной обратной связи с инверирующего на неинвертирующий вход, приодключении к неиннертирующему входуперационного усилителя компенсируюее напряжение инвертируют, измеряютуммарную амплитуду обеих полуволнолученного переменного компенсируюего напряжения, т.е. благодаря описанной последовательности действийудается промодулировать ЭДС смещенияизмеряемого ОУ и одновременно скомпенсировать выходное напряжение ОУ.На чертеже представлена структурная схема устройства для измеренияДС смещения операционных усилителей,Устройство содержит масштабные ре:зисторы 1 и 2, симметрирующий резисор 3, переключающие элементы 4 и 5,В которых первые и вторые контактынормально замкнуты, а третьи и вторыеНормально разомкнуты, генератор 6,йэмеряемый операционный усилитель 7,(онтактирующее устройство с клеммами 8 - 10, вспомогательный усилитель1, модулятор 12, синхронный детекгор 13 и вольтметр 14,Выход измеряемого ОУ 7 через клем.му 10 соединен с первым входом вспомогательного усилителя 11, второйход которого соединен с нулевой шийой, а выход - с входом модулятора2, выход модулятора соединен с вхоДом синхронного детектора 13 и первым выводом масштабного резистора 1,которой вывод которого соединен с 5 1 О 5 20 25 30 35 40 контактом 1 переключающего элемента 4, контактом 111 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 111 переключающего элемента 4 и контактом 1 перекгпочающего элемента 5, контакт 11 переключающего элемента 4 соединен через клемму 8 с первым входом ОУ 7, а контакт 11 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 4Устройство работает следующим образомПри наличии высокого уровня управляющего импульса на выходе генератора 6 (первый такт), контакты 11 и 111 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 1 и 2, образующих делитель обратной связи.Модулятор 12 инвертирует напряжение, поступающее с выхода вспомогательного усилителя .11, 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 1 формируется напряжениеН 1+ Н 2= Е Ш 5 У см Я где Ес,и - ЭДС смещения измеряемогоОУ 7;В- сопротивление резистора 1;Р - сопротивление резистора 2,При наличии низкого уровня управляющего импульса на выходе генератора 6 (нторой такт) контакты 1 и 11переключающих элементов 4 и 5 замыкаются и первый вход ОУ 7 подключается к точке соединения резисторов 1и 2, а второй вход ОУ 7 через резистор 3 соединяется с общей шиной устройства, 141696При этом модулятор не инвертирует напряжение, поступающее с выходавспомогательного усилителя 11,и напервый вход ОУ / через цепь отрицательной обратной снязи поступаетчасть усиленного неинвертированногонапряжения,Аналогично первому такту во втором такте происходит компенсация 1 ОЭДС смещейия ОУ, и на его выходе устанагливается нулевое напряжение, ана выходе вспомогательного усилителяформируется постоянное напряжение,определяемое по формуле .(1), 15В процессе чередования тактовЭДС смещения ОУ 7 модулируется и навыходе модулятора 12 формир тся переменное напряжение прямоугольнойформы, амплитуда которого пропорциональна ЭДС смещения ОУ и равна Б,+Р13 =ЕШх см 1:Э(3) которое измеряется вольтметром 14. 55 ЭДС смещения вычисляется по фор муле ВП хвБ 4 К Е см Р +1,гЕ 1 (2)см яВ процессе осуществления способа 25напряжение шумов, поступающего на выходнь 1 е цепи измеряемой схемы модуляции (так как элементы 4 и 5 совместнос оУ 7 представляют собой фактически балансный последовательно-параллельный модулятор), усиливается самим ОУ 7 и вспомогательным усилителем 11, а затем демодулируется модуля.тором 12,Таким образом, на выходе модулятора 12 на фоне немодулированногошума имеется промодулированный сигнал,пропорциональный ЭДС смещения измеряемого ОУ 7.Эта смесь сигнала и шума поступает на синхронный детектор 13. Синхронный детектор 13 демодулирует полезный сигнал и модулирует напряжение шумов, а затем осуществляет усреднение После усреднения промодулированное напряжение шумов подавляется.Итак, синхронный детектор 13 выделяет полезный сигнал из смеси сигнал/шум и преобразует его в постоянное напряжение Модулирование ЭЛС смещения ОУ иполучени. переменного сигнала с амплитудой, пропорциональной измеряемой ЭДС смещения, дает возможность применять синхронное детектирование, которое улучшает соотношение сигнал/ шум.Формула и з о б р е т е н и я1, 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 - щ и й с я 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 смещения 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 масш14 1696 Составитель В.ДрачевТехред А.Кравчук Редакто рректор С,Шекмар Юрковецкая Заказ 3651/4 Тираж 772 ПНИИПИ Государственного комитета ССИпо делам изобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 одписно роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 5 1 абного резистора, первая и вторая клеммы для подключения входов объекГа контроля соединены с подвижными контактами соответственно первого и второго переключающих элементов, Первые выводы первого и второго масшбных резисторов соединены с первым подвижным контактом первого перекчающего элемента, второй вывод 1 мметрирующего резистора соединен вторым неподвижным контактом перго переключающего элемента и с первым неподвижным контактом второго йереключающего элемента, второй неподвижный контакт которого соединен спервым выводом первого масштабногорезистора, выход генератора соединенс управляющими входами переключающихэлементов, модулятора и синхронногодетектора, выход которого соединенс входом вольтметра, второй входвспомогательного усилителя соединенс нулевой шиной устройства.