Устройство измерения временных параметров сверхбыстродействующих операционных усилителей

)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕН(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМПАРАМЕТРОВ СВЕРХБЫСТРОДЕЙСТВУ 10ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к эронной технике и может быть ивано в аппаратуре контроля и иния параметров сверхбыстродейщих операционных усилителей ивых усилителей выборки и хранЦель изобретения - расширениециональных возможностей и пов илиЕННЫХЩИХ лектльз эмере- твую- аналог Функпнение ОПИСАНИЕн двтоесноюю сви,801599 точности - достигается путем использования схемы задержки 1 О, схемы регулировки длительности импульса выборки 11, схемы задержки 12,Формирователя коротких импульсов 1 З,дополнительного усилителя выборки и хранения 15, Фильтра нижних частот 16,вольтметра постоянного тока 17, атакже с помощью инвертирующего сумматора 14 и дополнительного усилителя выборки и хранения 15,образующихсхему уравновешивания, устраняющихвлияние статических погрешностейпроверяемого блока, подключенного кклеммам блока выборки и хранения 3,и уменьшение динамической погрешности измерения за счет снижения в двараза размаха входного напряжения осциллограФа 9, 1 ил.Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в аппаратуре контроля и измеренияпараметров сверхбыстродействующихоперационных усилителей и аналоговыхусилителей выборки и хранения.Целью изобретения является повыше -ние точности измерения и расширениефункциональных возможностей путемуменьшения влияния статических и динамических погрешностей и обеспечения измерения временных параметровсверхбыстродействующих 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 2эталонного перепада напряжения,клемм для подключения проверяемогосверхбыстродействующего блока выборки и хранения (БВХ) ,3, первого резистора 4, ограничительных диодовШоттки 5 и 6, второго резистора 7,повторителя 8 напряжения, осциллографа 9, первого блока 1 О постояннойзадержки 1 О, блока 11 регулировкидлительности импульса выборки, второго блока 12 постоянной задержки,формирователя 13 коротких импульсов,инвертирующего сумматора 14,дополнительного БЗХ 15, фильтра 16 нижнихчастот и вольтметра 17 постоянноготока.Первый выход генератораимпуль"сов соединен с третьим входом осциллографа 9 и через Формирователь 2эталонного перепада напряжения спервым входом проверяемого БВХ З,выходом соединенного с первым входоминвертирующего сумматора 14 и первымвыводом первого резистора 4, вторымвыводом соединенного через повторитель 8 напряжения с вторым входоминвертирующего сумматора 14 и первымвходом осциллографа 9, через ограничительные диоды 111 оттки 5 и 6 - с общей шиной, а через второй резистор7 - с входом фильтра 16 нижних частот, выходом подключенного к вольтметру 17 постоянного тока, и выходомдополнительного БВХ 15, первый вход которого соединен с выходом инвертирующего сумматора 14, а второй входчерез Формирователь 13 коротких импульсов и второй блок 12 постояннойзадержки - с первым выходом генерато"ра 1 импульсов, вторым выходом соединенного через последовательно соединенные первый блок 10 постояннойзадержки и блок 11 регулировки длительности импульса выборки с вторымивходами проверяемого БВХ 3 и с осциллографа 9.Применительно к контролю БВХ 3устройство работает следующим образомНа первом выходе генератора 1 импульсов формируются положительныеимпульсы с периодом Т 1, скважностью 2 и длительностью среза (переход от положительного уровня кнулю) 1. (сС., где й и Е - времяхранения и время выборки БВХ 3 сзаданной погрешностью Р. От среза 25 каждого импульса производится запускосциллограФа 9 по входу внешней синхронизации, а на выходе Формирователя 2 эталонного перепада вырабатывается перепад напряжения п от положительного уровня П ", к нулю с временем установления С у ( /3. Импульсыпоступают на аналоговый входУБХ 3,На втором выходе генератора 1 импульсов формируются импульсы 11 с периодом Т/8 и.скважностью 2, которыечерез блок 10 задержки и блок 11 регулировки длительности импульсов подаются на вход управления БВХ 3. Спомощью блока 10 обеспечиваются совпадения моментов эталонных перепадовП с моментами переходов импульсоввыборки 0 2 БВХ 3 от хранения к выборке. Это необходимо для учета влияния динамических свойств, прежде всего .времени успокоения, входного повторителя БВХ 3 на значения С , времяпреобразования С, временную апертурную нестабильность С(если моментперехода сигнала 0 от хранения квыборке задержан на большой интервалотносительно момента перехода эталонного перепада 0, то не можетбыть определен вклад входного повторителя БВХ 3 в величины указанныхвременных параметров, так как к моменту перехода БВХ 3 к хранению выходное напряжение входного повторителязаведомо установлено с высокой точ 5 159ностью независимо от его времени успокоения), Совпадения моментов входных перепадов Г, БВХ 3 и моментов переходов импульсов выборки П от храгнения к выборке сохраняются в процессе регулировок длительности импульсов выборки У при измерении врегменных параметров.Выбор соотношения периодов входных импульсов Г, БВХ 3 и импульсоввыборки юг равным восьми обусловленследующей причиной, При измерениивременных параметров БВХ 3 необходима поочередная его установка с исходного уровня на конечный и обратно,поэтому период импульсов выборки Пгдолжен быть в несколько раз меньшепериода входных импульсов П БВХ 3,В случае измерения С длительностьСимпульсов выборки П г меньше половины йи даже двух импульсов выборки11 г на исходный уровень перепада 11может оказаться недостаточно для установки БВХ 3 в начальное положение.Поэтому в устройстве период импульсоввыборки П выбран в восемь раз меньше периода входных импульсов БВХ ина исходный уровень П, приходитсячетыре импульса выборки Уг, чем гарантируется надежность установкиБВХ 3 в исходное состояние при регулировке длительности импульсов выбор"ки в широких пределах,В дополнительном БВХ 15 в соответствии с импульсами выборки П с вы 3 хода формирователя 13 коротких импульсов запоминается установившееся значение выходного напряжения инвертируищего сумматора 14, равное сумме установившихся значений выходного напряжения У проверяемого БВХ 3 (ОУ) и выходного напряжения П повторителя 8, взятой с отрицательным знаком. Благодаря наличии отрицательных обратных связей с выхода проверяемого БВХ 3 и с выхода повторителя 8 через инвертируюший сумматор 14 и дополнительный БВХ 15 обеспечиваются установление выходного напряжения П . повторителя 8 к нулю и измерение времени преобразованияи временной апертурной неопределенности СБВХ 3 с высокой точностью независимо от статических погрешностей БВХ 3, диодов 5 и б, резистирного делителя из резисторов 4 и 7 и повторителя Я напряжения,9812Использованием импульсов выборкиПз дополнительного БВХ 15 с периодом Т входного эталонного перепадаУпроверяемого 3 с длительностьюмного меньше периода Т и их задержкой с помощью схемы 12 задержки относительно перепада П БВХ 3 на интервал , много больший,чем время преобразования й БВХ 3 и время успокоения инвертирующего сумматора 14,обеспечивается точное запоминание в дополнительном БВХ 15 инвертированногозначения установившегося выходногонапряжения П БВХ 3 и исключаетсявлияние на точность запоминания времени успокоения инвертирующего сумматора 14, Соответствие выходногонапряжения 11 дополнительного БВХ 15 20 выходному напряжению Упроверяемого БВХ 3 достигается за несколькопериодов импульсов выборки У и вдальнейшем удерживается с погреш.ностью, меньшей, чем динамическая 25 погрешность выборки БВХ 3.Схема уравновешивания из инвертирующего сумматора 14 и дополнительного БВХ 15 работает на интервалахвремени, где выходное напряжение Г,проверяемого БВХ 3 заведомо установилось, а на интервалах непосредственно измерения 1 д и й д выходноенапряжение УБВХ 15 сохраняетсяпостоянным и не влияет на результаты, поэтому схема уравновешиванияв данном случае должна иметь толькоменьшие статические погрешности(напряжение смещения, погрешностькоэффициента 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 5 ет действие переходных процессов навыходе дополнительного БВХ 15 на показания напряжения П 7 по вольтметру 17.При контроле времени успокоения 5 О С выходного напряжения операционного усилителя (ОУ) 3 процесс уравновешивания осуществляется так же,как при проверкеБВХ. На интервалах, где выходное напряжение ОУ 3 за-:ведомо установилось, осуществляется коррекция выходного напряженияП дополнительного БВХ 15 так,чтобыустановившееся значение выходногонапряжения У повторителя 8 было рав 599812но нулю. На интервалах, где производится непосредственно измерениевыходное напряжение П дополнительного БВХ 15 постоянно. Ввиду отсутствия у ОУ 3 второго входа (вход,управления) соответствующая клеммаустройства при проверке ОУ 3 не используется и длительность импульсоввыборки П значения не имеет.Непосредственное измерение временных параметров БВХ 3 производитсяв следующем порядке. По осциллографу9 устанавливается длительность импульсов выборки П БВХ 3 равной 2Зйв, при этом по вольтметру 1 7фиксируется показание напряжения7Длительность импульсов выборки Пуменьшается до тех пор, пока показание вольтметра не уменьшится на значение допустимой динамической погрешности выборки Я проверяемогоБВХ 3, где Я связана с относительной динамической погрешностью выборки выражением сР= Е /П ф 1007. Поосциллографу.9 измеряется длительность импульсов выборки гг, котораяи принимается равной времени выборкиБВХ 3.Сохраняя длительность импульсоввыборки П равной йна осциллографу 9 определяется интервал времени1 с от момента перехода импульса выборки П,г от хранения в выборке,совпадающего с моментом эталонного перапада П, БВХ 3, до установлениявыходного напряжения П повторителя 3 с погрешностью д П = К, гдеК учитывает отличие коэффициентовпередачи резистивного делителя нарезисторах 4 и 7 (при равных резисторах 4 и 7 он равен 1/2) и повторителя 8 от 1. Из измеренного интервала времени Сс учетом задержек всоединительных кабелях повторителя8 и резистивном делителе (4 и 7) находится время преобразованияя ГВХ 3Уменьшением длительности импульсоввыборки П,1 добиваются установленияпоказания вольтметра 17, равным П/2,По осциллографу 9 измеряется нестабильность выходного напряжения Гповторителя 8 после окончания переходного процесса. Временная апертурная нестабильность находится из выРажениЯ й Пц/К . гр, где ,Гр - скорость нарастания эталонного перепада П 1 БВХ 3,При измерении времени успокоения1 усе ПУ, как и при измеренииБВХ 3, определяется интервал времени 1от момента перехода импульса выборки П, совпадающего с моментом эталонного перепада П , до момента установления выходного напряжения П повто 5рителя 8 с погрешностью дП, С учетом задержек в кабелях повторителя 8 и резистивном делителе из 1 находитсяФормула изобретения15Устройство измерения временныхпараметров сверхбыстродействующихоперационных усилителей, содержащеегенератор импульсов, первым выходом 20соединенный через Формирователь эталонного перепада напряжения с первойклеммой для подключения исследуемого объекта, вторая клемма для подключения исследуемого объекта соеди нена с первым выводом первого резистора, вторым выводом соединенногочерез ограничительные диоды Шотткис общей шиной, второй резистор,повторитель напряжения, выходом соединенный с первым входом осциллографа, отличающееся тем,что, с целью повышения точности ирасширения функциональных возможностей, в него введены инвертируюшийсумматор, дополнительный блок выборки и храненйя, фильтр нижних частот,вольтметр постоянного тока, блок регулировки длительности импульсов выборки, формирователь коротких им пульсов, первый и второй блоки постоянной задержки, причем второй выход генератора импульсов соединенчерез последовательно соединенныепервый блок постоянной задержки и 45 блок регулировки длительности импульсов выборки к второму входу осциллографа и третьей клемме для подключения исследуемого объекта, втораяклемма для подключения исследуемого 50объекта соединена с первым входоминвертирующего сумматора, вторым входом соединенного с выходом повторителя напряжения, а выходом - с первым входом дополнительного блока выборки и хранения, второй вход которого через последовательно включенныеформирователь коротких импульсови вторую схему постоянной задержкисоединеи с первым выходом генератораСоставитель КриновТехред Л,Олийнык Корректор ТеИалец Редактор А.Лежнина Подписное Заказ 3141 Тираж 556 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 9 1599812 1 Оимпульсов, 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.