Устройство измерения времени установления выходного напряжения быстродействующих операционных усилителей

.75(088.8)И. Операционные усил1983, с.318.свидетельство СССРл. С 01 К 29/02, 198 те.ли.М.: Мир, Авторско 9 1126898,4 тавл ль. 2 ил. ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРелАм изОБРетений и ОткРытий СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИУСТАНОВЛЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯБЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к электронной технике, Цель изобретения -повышение точности измерения. Устройство содержит генератор 1 импульсов,операционный усилитель 2, измерительный усилитель 1 О, осциллограф 6, компаратор 11 напряжений, реверсивныйсчетчик 12 и цифроаналоговый преобразователь 13. Введение измерительного.усилителя 5, пассивного фильтра 9нижних частот, формирователя 16 эталонного перепада напряжения, элемента 15 регулируемой задержки, резистора 1 и образование новых функциональных связей позволяет достичь по1/К) шю и мвваи е ееФ1/К,+1/К +1/К +1/К К, - сопротивление резистора 3; К - сопротивление резистора 4; К - сопротивление резистора 14 К - сопротивление нагрузки (вданном устройстве это входное сопротивление усилителя 10, когда /ц /сс ц - напряжение отпирания диодов 7 и 8).Полагая ККК, = К 2, а /Ц 2/= =/Ц/Ц, = О, находим, чтоК= К - 0,5 и Ц = 0,5 Ц 2. Выходное напряжение усилителя 10 ц .- К (О 5 ц + Цсм где К 4 э Цсм эффициент йередачи и напряжение смещения нуля усилителя 1 О (диаграмма г, фиг.2). 1 13189Изобретение относится к электронной технике и может быть использованов аппаратуре. контроля и измеренийпараметров быстродействующих операционных усилителей (ОУ). 5Целью изобретения является повышение точности измерения времениустановления выходного напряжениябыстродействующих ОУ.На фиг,1 изображена электрическая 1 цструктурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство, содержит генератор 1импульсов,первый выход которого соединен с входом исследуемого ОУ 2,выходом подключенного к первому выводу резистивного делителя на резисторах 3 и 4 и входу второго измерительного усилителя 5, выходом подключенного к первому входу осциллографа 6,ограничивающие диоды 7 и 8 Шоттки,первые электроды которых подключенык общей шине а вторые электроды -Эг 5к среднему выводу резистивного делителя, к которому подключен вход фильтра 9 нижних частот, выходом соединенного с входом первого измерительногоусилителя 10, выход которого подключен к второму входу осциллографа 6 ипервому входу компаратора 11 напряжения, второи вход которого соединен с общей шиной, а выход - с входомуправления режимом раооты реверсивного счетчика 12, синхровход которого 35 соединен с вторым выходом генератора 1, а информационные .выходы - с входами цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 13, выход которого через резистор 14 соединен со средним выводом 40 резистивного делителя, третий выход генератора 1 импульсов соединен с входом элемента 15 регулируемой задержки, выходом подключенного к входу формирователя 16 эталонного 45 перепада напряжения, выход которого соединен с вторым выводбм резистора 4 резистивного делителя1При включении исследуемого ОУ врежиме неинвертирующего повторителяна перепаде напряжения от ц. к 0 устройство работает следующим образом.Предварительно на выходе ЦАП 13устанавливается напряжение Ц , Напря жению ц, на первом выходе генераторам1 (диаграмма а, фиг.2) соответствуетМ оНапряжение ц 2 + ц 2 на выходе ОУ 2(диаграмма б, фиг.2), а напряжению 39 2Ц на втором выходе генератора 1,равному логической "1" (диаграмма е,фиг.2), - отрицательное напряжение Ц"на выходах формирователя 16 перепада (диаграмма ж, фиг.2). Результирующее напряжение ц на среднем выводереэистивного делителя (диаграмма в,фиг.2) определяется какЦ,=К, (Ц", + Ц,)-К,Ц,"-К,ЦК 1/К1/К+1/К .+1/К,+1/К,1 /К 21/К 1 +1/К +1/К+1/К В соответствии с перепадом напряжения Ц, от Ц, к 0 на первом выходемгенератора 1 на выходе ОУ 2 устанав-.ливается напряжение смещения нуляоц , а в соответствии с перепадомнапряжения от логической "1" к логическому 0 на втором выходе генератора 1 на выходе формирователя 16 перепада устанавливается нулевое напряжение, при этом на среднем выводе резистивного делителя формируетося напряжение ц , а на выходе усилиотеля 10 - напряжение Ц , НапряжениеоЦ, обусловлено напряжейиями смещения нуля Ц и Ц, ОУ 2 .и усилителя 10.После установления напряженийс оц, ,ц ,ц на тРетьем выходе генератора 1 формируется пачка импульсовнапряжения ц (диаграмма д,фиг,2), воздействующая на синхровход реверо сивного счетчика 12. При Ц ) О на выходе компаратора 11 - логический "0" и в соответствии с импульсами напряжения ц происходит уменьшение содержимого счетчика 12, выходноенапряжение Ц ЦАП 13 изменяется до тех пор, пока напряжение Б не дос-: тигнет нуля. Момент равенства П, =0 фиксируется компаратором 11 (при Б с 0 на выходе компаратора 11 - логическая "1" и содержимое счетчика 12 в соответствии с импульсами 06 увеличивается).Если количество импульсов пачки недостаточно для полного уравновешивания эа один такт, то для этого может быть использовано несколько тактов. Дрейф напряжений ОУ 2 и усилителя 10 таким образом постоянно отслеживается цифровой схемой уравно,вешивания, включающей компаратор 11, счетчик 12, ЦАП 13, резистор 14, которая быстро может переводиться из режима следящего уравновешивания в режим хранения и тем самым не влияет на динамические процессы, происходящие в исследуемом ОУ 2 в переходном режиме. Сопротивление резистора 14 в устройстве выбрано намного больше, чем сопротивление резисторов 3 и 4,Отак как напряжение Б обычно не превышает 100 мВ, а ЦАП 13 может быть взят с максимальным напряжением Ь,/ д 10 В.В момент 1, на первом выходе гене. ратора 1 вырабатывается перепад нампряжения Б, от Б к О, в ответ на который на выходе ОУ 2 формируетсямперепад напряжения от Б к напряжеонию смещения нуля ОУ 2 11, при этом выполняются условия , т 1 38, 8,;3, =" Е, /1", 8, = Е,/Ц, где й,ст, ц ЕСт, 3 Е, времена и относительные погрешности установления напряжений, допустимые отклонения напряжений от установившихся значений на первом выходе генератора 1 и выходе ОУ 2.С опережением на интервал 1 (диаграмма е, фиг.2) относительно момента Т на втором выходе генератора 1 вырабатывается перепад напряжения П, от логической "1" к логическому пО", в ответ на который на выходе формирователя 16 перепада формируетг. м ся перепад напряжения П от минус П 8 к нулю, при этом выполняются условия "элистауст 13 з - а 1 ь -/П Где С ъ ст 3 ф Я время и относительная погрешность установления напряжения, допустимое отклонение напряжения от установившегося значения на выходе формирователя 1640 45 50 установления напряжений Б ,Б вблизи их,установившихся значений.55 10 15 20 перепада. В течение интервалов цна первом выходе генератора 1 удер".живается нулевое напряжение, на втором выходе генератора 1 - логический"0", на интервалах Т - Сц на перМомвыходе генератора 1 удерживаетсянапряжение П а на втором выходе -млогическая "1", причем 1, Т -2 ст фСинхронно, с перепадом выходногомнапряжения 1 от Б к 0 ОУ 2 формируется перепад отрицательного вым ходного напряжения 1 от минус П к нулю формирователя 16 перепада, а на среднем выводе резистивного делителя вырабатывается разностное напряжение П , размах которого ограничен диодами 7 и 8 Шоттки до 0,8 В (+0,4 В). Элемент 15 задержки регулируется до совпадения момента перем пада напряжения 1 от минус П к нулю с моментом достижения выходнымм напряжением П ОУ 2 уровня 0,5 Бмпри перепаде от Б к нулю, .при этом напряжение Б имеет форму двух выбросов противоположной полярности, примерно равной длительности, и размахом 0,8 В. После положительного выброса наблюдается процесс установления напряжения П , соответствующий установлению напряжения П вблизи установившегося значения. На практике элемент 15 задержки регулируется до момента, когда выбросы напряженияна выходе усилителя 10 будут иметь равную длительность и амплитуду (диаграмма з, фиг.2),Введением фильтра 9 нижних частот, на выходе которого формируется напряжение П., достигается эффективное уменьшение размаха выбросов напряжения П, благодаря чему устраняется перегрузка осциллографа 6, усилитель 10 переводится в режим работы по малому сигналу, снижается скорость изменения напряжения на его входе,за счет чего исключаются звонынапряжения 11. При правильно выбранной частоте среза фильтра 9 процессустановления напряжения Б вблизиего установившегося значения незначительно отличается от процессов Начальный момент отсчета времени установления определяется по первому каналу осциллографа 6, подключенному для развязки через второй измеритель8939 5 131 ный усилитель 5 к выходу ОУ 2. По первому каналу осциллографа б установлен коэффициент отклонения (0,1- 1 В) В/см и осциллограф 6 работает без перегрузки. Начальный момент от счета времени установления ОУ 2-мо" мент пересечения напряжением П ОУ 2м. уровня 0,9 0 при передаче напряже" ния от П" к нуПо осц ографу 6 определяется интервал времени й от начального момента отсчета (диаграмма о , Фиг.2) до установления напряжения на выходе первого измерительного усилителя 10 с заданной погрешностью Е (диаграмма з, фиг.2), из которого с учетом задержек в гервом и втором измерительных усилителях 10 и 5, фильтре 9 находится время установления Г, ОУ 2. При определении момента установления напряжения П . необходимо учитывать соотношение погрешности установленных Е напряжения П и заданной погрешности установления Я выходного напряжения П ОУ 2, связанных формулой Я = КК Г, Установление напряжения Б определяется относительно его нулевого уровня. Формула изобретения Устройство измерения времени установления выходного напряжения быстродействующих операционных усилителей, содержащее генератор импульсов, первый выход которого соединен с одной клеммой для подключения исследуемого объекта, резистивный делитель из двух резисторов, один вывод которого соединен с другой клеммой для подключения исследуемого объекта, ограничивающие диоды Шоттки, включенные между средним выводом резистивного делителя и общей шиной, первый измерительный усилитель, выход которого подключен к первому входу осциллографаи первому входу компаратора напряжения, второй вход которого соединен 10 с общей шиной, а выход - с входомуправления режимом работы реверсивного счетчика, синхровход которогоподключен к второму выходу генератораимпульсов, а информационные выходы к входам цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности, внего введены второй измерительныйусилитель, Формирователь эталонного 20 перепада напряжения, пассивный фильтрнижних частот, элемент регулируемойзадержки, резистор, причем входвторого измерительного усилителясоединен с выходом исследуемого операционного усилителя, а выход - свторым входом осциллографа, выходцифроаналогового преобразователячерез резистор подключен к среднемувыводу резистивного делителя, к кото. 0 рому подключен вход фильтра нижнихчастот, выходом подключенного квходу первого измерительного усилителя, третий выход генератора импульсов соединен с входом элемента регу лируемой задержки, выход которогосоединен с входом формирователя эталонного напряжения, выходом подклю-.ченного к второму выводу резистивного делителя..Решетник т ратилл каз 2506/39 Тираж 730 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаП сноеССР омитет открытии ская наб 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4