Устройство для определения характеристик операционных усилителей

Союз Советских оциалистических Республик,(23) Приоритет далем иэобретеиий и открытий убликовано 30.12,82. Бюллетень Я ата опубликования описания 06.01. 53) УДК 681.3вский, Г, И. Рачитский, В. С, РТкаченко и В.И. Филь Инс проблем моделирования в энергАН Украинской ССР(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙотносится к аналогоьной технике и может Изобретени вой вычислите быть использо параметров опИзвестно у резисторы, ко ный усилитель ровки, ключев напряжения и 15 лиющииго с выи сс извано в системах контрол ерационных усилителей. стройство, содержащее нтролируемый операционусилитель автобаланси е элементы, источники измерительные элементы. 8 этом устроистве источники напря жения через ключевой элемент и резис тор подсоединены к инвертирующему вхо ду усилителя автобалансировки, неинвертирующий вход которого через резистор соединен с выходом контролиру емого операционного усилителя и резистором нагрузки, к входам контро руемого операционного усилителя подсоединены резисторы, а инвертиру вход его через резистор соединен ходом усилителя автобалансировки ключевым элементом, соединенным мерительными элементами 13 2Недостатком известного устройства является низкая точность измерениямалых значений коэффициента усиления напряжения, что особенно проявляется при измерении на высоких частотах, иопределения амплитудно-частотной характеристики,Известно также устройство, содержащее резисторы, контролируемый операционный усилитель, усилитель авто- балансировки, источник напряжения, измерительный элемент, в котором источ" ник напряжения через резистор подсоединен к точке соединения резистора и инвертирукнцего входа усилителя авто- балансировки, 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 под3 . 9857974,соединен к точке соединения двух резисторов 2 .Недостатком известного устройстваявляется также низкая тоцность измерения малых знацений коэффициента усиления напряжения, особенно на высокихчастотах, и определения амплитудноцастотной характеристики.Наиболее близким к предлагаемомупо техническому решению является уст- Оройство, 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 отрицательной2 ообратной связи, усилителя автобалансировки, инвертирующий вход которогосоединен с первым. выводом третьегомасштабного резистора, неинвертирующий вход усилителя автобалансировкисоединен с выходом контролируемогооперационного усилителя, .к которомуподключен резистор нагрузки, выходусилителя автобалансировки через второй,масштабный резистор соединен с инзовертирующим входом контролируемогооперационного усилителя, к которомуподсоединен первый масштабный резистор, к неинвертирующему входу контролируемого операционного усилителя подсоединен симметрирующий резистор,Недостатками известного устройства являются низкая точность измерениямалых значений коэффициента усилениянапряжения и низкая точность опредеаоления амплитудно-частотной характерис.тики операционных усилителей, особенно в области высоких частот.Цель изобретения - повышение точности определения малых значений коэффициента усиления напряжения и амплитудно-цастотной характеристики операционных усилителей,Поставленная цель достигается тем,что устройство для определения характеристик операционных усилителей, со- одержащее первый, второй, третий, четвертый масштабные резисторы, симметрирующий резистор, резистор нагрузки,генератор синусоидальных напряжений,усилитель автобалансировки, измери"тельный элемент, корректирующий конденсатор, включенный параллельно счетвертым масштабным резистором в цепь отрицательной обратной связи усилителя автобалансировки, инвертирующий вход которого соединен с первымвыводом третьего масштабного резистора, неинвертирующий вход усилителяавтобалансировки соединен с выходомконтролируемого операционного усилителя, к которому подключен резисторнагрузки, выход усилителя автобалансировки через второй масштабный резистор соединен с инвертирующим входом контролируемого операционного уси"лителя, соединенным через первый мас"штабный резистор,с шиной нулевого потенциала, неинвертирующий вход контролируемого операционного усилителячерез симметрирующий резистор соединен с шиной нулевого потенциала, дополнительно содержит блок амплитудной демодуляции, вычитатель, ПИ-регулятор, перемножитель и два ключевыхэлемента, первый вывод первого ключевого элемента соединен с выходом усилителя автобалансировки., второй выводпервого ключевого элемента соединенс входом измерительного элемента ипервым выводом второго клюцевого элемента, второй вывод которого соединен с выходом контролируемого операционного усилителя, к которому присоединенвход блока амплитудной демодуляции,соединенного выходом с первым входомвычитателя, 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-регуляторасоединен с первым входом перемножителя, к второму входу которого присоединен выход генератора синусоидальныхнапряжений, выход перемножителя соединен с вторым выводом третьего масштабного резистора. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для определения характеристик операционных усилителей.Устройство содержит масштабные резисторы 1-1,. симметрирующий резистор 5, контролируемый операционный усилитель 6, резистор 7 нагрузки, блок 8 амплитудной демодуляции, вычитатель 9, ПИ-регулятор 10, перемножитель 11, генератор 12 синусоидальных наряжений, усилитель 13 автобалансировки, коррек. тирующий конденсатор 11, ключевые элементы 15 и 16, измерительный элемент 17.9857Масштабные резисторы 1 и 2 присоединены к инвертирующему входу контролируемого операционного усилителя 6, к неинвертирующему входу которогоприсоединен симметрирующий резистор 3, зк выходу контролируемого операционного усилителя присоединены резистор 7 нагрузки, неинвертирующий вход усили.теля 13 автобалансировки, ключевой .элемент 16 и вход блока 8 амплитуд О ной 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 поопорному напряжению, вход .ПИ-регулятора 10 присоединен к выходу вычитателя 9, выход ПИ-регулятора соединен с первым входом перемножителя 11, к 20 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 1 и корректирующий конденсатор 1 ч, к выходу усилителя 13 автобалансировки подсоединен ЗО масштабный резистор 2 и ключевой элемент 15, соединенный с ключевым элементом 16 и входом измерительного элемента 17. 97 6 ного напряжения усилителя 13 авто" балансировки. Величину коэффициента усиления напряжения К(У) контролируемого операционного усилителя 6 определяют по ФормулеК (Г):"" - в " ф-Щ- (1)М й., Ахгде Р.1 - сопротивление резистора 1;Р - сопротивление резистора 2.Измерение амплитудно-частотной характеристики состоит в определении значений коэффициента усиления напря" жения К,(1) при ряде фиксированных значений частоты т выходного сигнала, поэтому при снятии амплитудно-частотной характеристики с помощью предлагаемого устройства, генератор 12 си" Устройство работает следующим образом.В исходном положении ключевой элемент 15 разомкнут, ключевой элемент 16 замкнут. На неинвертирующий вход вычитателя 9 и вход задания начальных40 условий ПИ-регулятора 10 задают опорное напряжение О , величина которого ,равна значению амплитуды А ь, выходного напряжения контролируемого операционного усилителя 6, при которой45 производят измерение коэффициента уси,ления напряжения К(Г), 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 Оее,.Блок 8:амплитудной демодуляции выделяет модуль огибающей выходного напряжения контролируемого операционного усилителя 6, значение которого подается на инвертирующий вход вычитате- ля 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 Ооп, Выходное напряжение ПИ-регулято" ра 10 перемножается с синусоидальным напряжением, поступающим с выхода генератора 12 синусоидальных напряжений,в перемножителе 11, задавая напряже"ние на его выходе в соответствии свеличиной сигнала рассогласования.Выходное напряжение перемножителя 11через масштабный резистор 3 передается на вход усилителя 13 автобалансировки, с учетом связей предлагаемогоустройства и на выход контролируемо"го операционного усилителя 6. Сигналрассогласования становится равным нулю, когда. на выходе контролируемогооперационного усилителя 6 устанавливается напряжение с заданным значением амплитуды А =Ооп, которое затемподдерживается на .заданном уровне.После окончания переходного процесса,которое контролируется измерительнымэлементом 17, ключевой элемент 15 замыкают, а ключевой элемент 16 размы-кают и измеряют измерительным элемен" том 17 амплитудное значение Ах выходнусоидальных напряжений последователь" но настраивают на требуемую частотуизмерения после определения очередноно значения коэффициента усиления на 985797пряжения К(Г) контролируемого операционного усилителя 6.Введение в устройство для определения характеристик операционных усилителей блока амплитудной демодуляции, вычитателя, ПИ-регулятора, перемножителя, двух ключевых элементовопределенным образом соединенных между собой, позволяет повысить точностьизмерения малых знацений коэффициентафусиления напряжения и определения амплитудно-частотной характеристики операционных усилителей за счет тогочто 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 20,ключения его ключевыми элементами измеряются выходные напряжения контролируемого операционного усилителя иусилителя автобалансировки.В кацестве блока амплитудной демодуляции может быть использован любойиз известных блоков подобного типа,например, детектор огибающей амплитудно-модулированных сигналовили преобразователь средневыпрямленных или ЭОамплитудных значенийПИ-регуляторможет быть выполнен с помощью анало"говых интеграторов-сумматоров,35Формула изобретенияУстройство 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 О дом третьего масштабного резистора, неинвертирующий вход усилителя авто- балансировки соединен с выходом контролируемого операционного усилителя, к которому подключен резистор нагруз 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 ц а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения малых значений коэффициента усиления напряжения и амплитудно-частотной характеристики операционных усилителей, в него введены блок амплитудной демодуляции, выцитатель ПИ-регулятор, перемножитель и два клюцевых элемента, первый вывод первого ключевого элемента соединен свыходом усилителя автобалансировки, второй выход первого ключевого элемента соединен с входом измерительного элементаи первым выводом второго ключевогоэлемента, второй вывод которого соединен с выходом контролируемого операционного усилителя, к которому присоединен вход блока амплитудной демодуляции, соединенного выходом с первымвходом вычитателя, второй вход которого соединен с входом .задания начальных условий ПИ-регулятора и подклюценк шине опорного напряжения устройства,вход ПИ-регулятора приСоединен к выходу вычитателя, выход ПИ-регуляторасоединен с первым входом перемножителя, к второму входу которого присоединен выход генератора синусоидальныхнапряжений, выход перемножителя соединен с вторым выводом третьего масштабного резистора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, 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, фиг. 5-49,3. Р 1 азваап Ч. 61 ое Х.-Н, Ме 8 дега 1 тцг Орегай 1 опз - Чег 51 аг 1 егКеппдайеп . - "Е 1 е 1 С гоп 1 1979, 28,М 66-69 Г 19. 3 (прототип).985797 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений. и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб д.