Устройство измерения времени установления выходного напряжения операционных усилителей Советский патент 1984 года по МПК G01R29/02 

1 Изобретение относится к электронкой технике и может быть использовано в аппаратуре контроля и измерений параметров операционных усилителей Известно устройство измерения времени установления выходного напряжения ОУ, содержащее генератор импульсов, выход которого через резистор соединен с инвертирующим входом исследуемого ОУ или непосред ственно с неинвертирующим входом ОУ, интегратор, вход которого соединен через электронный ключ и дифференцирующее устройство с выходом иссле дуемого ОУ и через резистор и электронный ключ с выходом источник опорного напряжения, устройство фор мирования импульсов коммутации элек TpoHHbfx ключей с управляемой длител ностью импульсов, вход управления которого соединен с выходом интегра тора, а выход - с устройством измер ния временных интepвav oв ij . Недостатком данного устройства является большая погрешность измере ния времени установления выходного напряжения.быстродействующих ОУ, определяемая инерционностью и кЬм мутационными выбросами электронных ключей, инерционностью операционног усилителя, на основе которого строи ся интегратор. Наиболее близким к предлагаемому является устройство измерения време ни установления выходного напряжения ОУ, работающего в режиме повторителя, содержащее генератор импульсов, соединенный с неннвертирующим входом исследуемого ОУ и через резистор с входом дополнительного инвертора, резистивный делитель, один вывод которого соединен с выходом исследуемого ОУ, а второй вывод с выходом инвертора,, измерительный усилительS вход которого подключен к среднему выводу резистивного дели теля, ограничивающие диоды, включен ные между этим же выводом и общей шиной, измеритель временных интервалов., подключенньй к выходу измери тельного усилителя 2. Недостатком этого устройства является погрешность, вносимая допол- нитeJIьным инвертором, определяемая его динамическими свойствами и дрей фом напряжения смещения. 82 Цель изобретения повышение точности измерения и помехозащищенности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство измерения времени установления выходного напряжения операционных усилителей, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с одной клеммой для подключения исследуемого обьекта, резистивный делитель из двух резисторов, один вывод, которого соединен с другой клеммой для подключения исследуемого объекта, измеритель- ный усилитель, вход которого подключен к среднему выводу реэистивного делителя, ограничивающие диоды, включенные между тем же выводом и общей шиной, блок измерения вре- менного интервала, вход которого подключен к выходу измерительного усилителя, введены реверсивный счетчик, цифро- аналоговый преобразователь и компаратор напряжения, выход измерительного усилителя подключен к входу компаратора напряжения, выход которого подключен к вхо ду управления режимом работы реверсивного счетчика, синхровход которого соединен с дополнительным выходом генератора импульсов, а информационные выходы - с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым выводом резистивного делителя. Соединение выхода ЦАП с одним из выходов резистивного делителя обеспечивает устранение скачков напряжения со скоростью нарастания, превьппающей скорость нарастания выходного напряжения исследуемого ОУ, что приводит к более благоприятным условиям работы измерительного усилителя, обаегчающкы устранение колебаний звона) на его выходе. Подключение входа компаратора напряжения к измерительного усипителя и его вь0;ода к управляющещ входу реверсивного счетчика, соединенного с вкодами ЦАП, обеспечивает отслезшванке урсвня устаковнвшегося значения, чт.о устраняет влияиие дрейфа напряжения смеоюния измерительного ОУ, исследуемого ОУ и разброс величгзгг сопротивлений ре-зистивного A3JiHTejn-i. Вклэдчен.гав синровхода реверсивного счетчика с дополнительным входо.ч генератора iifпульсов обеспечивает устранение схеьны следящего уравновешивания на процесс измерения за сче того, что г дополнительного выхода генератора формируется серия импульсов сдвинутая относительно фронта лмпульса, поступающего на вх исследуемого усилителя, на величину, большую времени установления. Возможность изменения полярности напряжения на выходе ЦАП позволяет производить измерение времени установления ОУ, работающего как в режи повторителя, так и в режиме инверто ра. На фиг. 1 изображена электрическ структурная схема предлагаемого устро ства; на фиг. 2 - временные диаграMf.i, поясняющие работу устройства. Устройство состоит из генератора 1импульсов, выход которого соединен с инвертирующим входом исследуе мого объекта - ОУ 2 (при работе в режиме инвертора) или с его неинвер тирующим входом при работе в режиме повторителя J, выход ОУ 2 соединен с одним из выводов резистивноро делителя, состоящего из резисторов 3 и 4, к среднему выводу резистивного делителя подключены измеритель ный усилитель 5 и ограничивающие диоды 6 и 7, вторые злектроды которых подключены к общей шине, выход измерительного усилителя 5 подключен к входу блока 8 измерения време ного интервала и входу компаратора напряжения, выход которого соединен с входом V управления режимом работ реверсивного счетчика 10, синхровход которого соединен с дополнительным выходом генератора 1 импульсов, а выходы реверсивного счетчика 10 соединены с входами цифро-аналогово го преобразователя 11, выход ЦА11 I соединен с вторым выводом резистора 3 резистивного делителя. Устройство работает следующим образом. Предварительно на выходе ЦАП 11 устанавливается напряжение, примеряо равное установившейся величине выходного напряжения исследуемого О 2V ц. . При нулевом напряжении на выходе исследуемого ОУ в средней точке а резистивного делителя устанпвится напряжение V, равное выходному напряжению ЦАП 11 (для упрощения рассмотрения ограничивающее действие диодов не учитываются. В момент t. -на выходе генератора 1 формируется импульс, скорость нарастания напряжения на фронте которого намного превышает скорость нарастания выходного напряжения ОУ. Под воздействием этого сигнала на выходе ОУ через время t, -afj устанавливается напряжение V-(t )Vyf,lf где заданная зона отклонения от установившегося значения. Результат вычитания на резистивном делителе выходного напряжения ОУ из величины напряжения - изменение напряжения на входе измерительного, усилителя - VjjCt) - показан на временной диаграмме. Через время установления t. напряжение равняется VQ(t,,c,T ) гДе iVq включает в себя погрешность первоначальной установки напряжения на выходе ЦАП 11, напряжение смещения исследуемого усилителя, приращение напряжения, определяемое разбросом вели- чин сопротивлений резисторов 3 и 4 делителя, кроме того, сюда же следует отнести величину напряжения смещения измерительного усилителя, проявление которого на его выходе можно привести к точке а, Через интервал времени (t +t) дополнительном входе генератора I формируется пачка импульсов Vg , воздействующая на синхровод реверсивного счетчика. В зависимости от знака погрешности uVg и, соответственно, от состояния сигнала на выходе компаратора 9 происходит приращение содержимого счетчика яаи его уменьшение. Момент. равенства погрешности й нулю фиксируется компаратором 9. Если количества импульсов пачки недостаточно для полного уравновешивания за один такт, то для этого может быть использовано несколько измерительных тактов. Дрейф напряже-i ния смещения таким образом постоянно отслеживается цифровой схемой уравновешивания, которая быстро может переводиться из режима следящего уравновешивания в режим хранения и тем самым не влияет на динамические процессы, происходящие в исследуемом усилителе в переходном режиме. Как следует из временных диаграмм, на входе измерительного усилите-

jifi в такте измерения отсутствует изменение напряжения с крутыми фронтаN j, присущими импульсам генератора импульсов.

Сосбственно время установления tycT, измеряется блоком 8 измерения временного интервала, в качестве которого может использоваться осцил лограф или специальный измеритель.

Предлагаемое устройство позволяет в 3-5 раз повысить точность измерения по сравнению с серийно выпускаемым устройством 14КШ1 300-2, а такАе надежность измерений и универсальность применения.

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с одной клеммбй для подключения исследуемого объекта, резистивный делитель из двух резисторов, один вывод которого соединен с другой клеммой для подключения исследуемого объекта, измерительный усилитель, вход которого подключен к среднему выводу резистивного делителя, ограничивающие диоды, вкгаочен- ные между тем же выводом и общей шиной, блок измерения временного интервала, вход которого подключен к выходу измерительного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения h помехозащищенности, в него введены реверсивный счетчик, цифрово-аналого- в-1Й преобразователь и компаратор напря- « жения, выход измерительного усилителя подключен к входу компаратора напряжения,выход которого подклю чен к входу управления режимом работы р ® реверсивного счетчика,синхровход которого соединен с дополнительным выходом генератора импульсов, а информационные выходы - с входа цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым выводом резистивного делителя.