Устройство для измерения параметров операционных усилителей Советский патент 1986 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля параметров операционных усилителей; входного тока ( 1 ) на- пряжения смещения (U, ), коэффии иен- та усиления (Ку) и др.

Цель изобретения - повышение производительности труда и расширение функциональных возможностей устрой- ства.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство для измерения параметров операционного усилителя 1 содержит первый 2 и второй 3 программируемые источники питания, программируемый источник 4 напряжения воздействия, задатчик 5 управляющих кодов, пятый 6, третий 7, первый 8, четвертый 9, второй 10 и шестой 11 элементы коммутации, первый операционный усилитель 12, элемент 13 аналоговой памяти, программируемый магазин 14 сопротивлений, второй операционный усилитель 15, измеритель 16 напряжения (например, цифровой вольтметр), преобразователь 17, четвертьй 18, пятый 19, третий 20, седьмой 21, восьмой 22, шестой 23, первый 24, второй 25 и девятый 26 резисторы.

Первый операционный усилитель (ОУ 12 соединен с инвертирующим входом с общей шиной устройства, неинвертирующим входом через первый резистор 24 - с клеммой для подключения выхода измеряемого ОУ 1, через второй резистор 25 - с первым вьшодом переключающего контакта первого элемента 8 коммутации, второй и третий выводы которого соединены соответственно с общей шиной устройства и с первым выходом программируемого источника 4 напряжения воздействия, второй и третий выходы которого сое динены соответственно с входами первого и второго программируемых источников питания, выходы которых соединены соответственно с клеМма- ми для подключения первого и второг выводов питания измеряемого ОУ 1, вход программируемого источника 4 напряжения воздействия соединен с первым выходом задатчика 5 управляющих кодов, выход первого ОУ 12 сое- динен через второй элемент 10 коммутации с входом элемента 13 аналоговой памяти, через третий резистор

20 - с первым выводом четвертого резистора 18, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства и с первым выводом пятого резистора 19, соединенного вторым выводом через параллельно включенные третий элемент 7 коммутации и шестой резистор 23 с клеммой для подключения неин вертирующего входа измеряемого ОУ 1, а через последовательно соединенные седьмой резистор 21 и четвертый элемент 9 коммутации - с выходом элемента 13 аналоговой памяти, клемма для подключения инвертирующего входа измеряемого ОУ 1 соединена через параллельно включенные восьмой резистор 22 и пятый элемент 6 коммута- щш с первым выводом четвертого резистора 18,, неинвертирующий вход второго ОУ 15 соединен с общей шиной устройства,, его выход через параллельно включенные преобразователь 17 и шестой элемент 11 коммутации - с входом измерителя 16 напряжения, инвертирующий вход через девятый резистор 26 - с выходом первого ОУ 12, а непосредственно - с вторым выводом програьи ируемого магазина 14 сопротивлений, соединенного входами с вторыми выходами задатчика 5 уп- равляюш ах кодов.

Устройство работает следующим образом.

Первым по порядку измеряемым параметром является напряжение смещения (и,., ). Для измерения этого параметра замыкаются элементы 6, 7, 10 и 11 коммутации, остальные элементы коммутации разомкнуты при этом через элемент 8 коммутации и резисторы 25 и 24 осуществляется привязка выходного напряжения (U ) ОУ 1 к нулю, а напряжение на его инвертирующем входе равно и. и определяется равенством

и« R, . и,

- .1.«.-. - «А

R, + R,, Х/

F

и„

(1) (2)

Uj - напряжение на выходе

ОУ 12,и RJ - сопротивления резисто- ров 18 и 20 соответ- .ственно.

яжение U К . поступает с ОУ 12 на элемент 13 и запомис инвертированием, одновременподается через резистор 26,

31

ОУ 15 и замкнутый элемент 11 коммутации на вход измерителя 16 напряжения.

Напряжение U на входе измерителя 16 напряжения определяется равенством

и. Uj к,и, ,„,

(3)

где К - коэффициент передачи операционного усилителя 15 с программируемым коэффициентом передачи, который устанавливается в зависимости от диапазона измерения кратным 10 путем задания управляющего кода на магазин 14 сопротивлений с задатчика 5. При измерении электрических параметров ОУ 1: Igj( , KY и др. выключается элемент 10 коммутации и замыкается элемент 9 коммутации, что обеспечивает подачу с элемента 13 аналоговой памяти через делитель из резисторов 21 и 19 напряжения смещения UCM на вход измеряемого ОУ 1, и благодаря этому измерение осталь- ньк параметров производится при сбалансированном ОУ 1.

Измерение параметров, определяемых при нулевом напряжении на выходе ОУ 1, рассмотрим на примере измерения входного тока по инвертирующему входу (1 ).

При измерении 1 замыкаются элементы 7, 9 и 11 коммутации. Входной ток ОУ 1, протекающий по резистору 22, вызывает напряжение смещения, ко торое компенсируется напряжением и, с выхода ОУ 12, т.е.

и, 1, R, K,,(4)

где R - сопротивление резистора 22.

Напряжение (U ) на выходе ОУ 15 определится, как

и„

U. IBX-RS (5)

где К - коэффициент усиления ОУ 15.

Выбором сопротивления R резистора 22 и коэффициентов К и К, можно добиться соответствия между значениями измеряемого параметра и показаниями измерителя 16 напряжения.

Аналогичным образом измеряются электрические параметры, определяемые при нулевом выходном напряжении измеряемого ОУ 1, например входной ток по неинвертирующему входу, разность токов и др.

Измерение параметров, определяемых при заданном напряжении на выходе ОУ 1, рассмотрим на примере измерения коэффициента усиления Ку. В

1

226364 -

этом случае замыкаются элементы 6-9 коммутации. По коду задатчика 5 с программируемого источника 4 воздействия задается требуемое напряжение 5 бога - выходе измеряемого ОУ 1 . Амплитуда этого напряжения определяется поступающим с задатчика 5 кодом по формуле

Ue,j А и„,(6)

10 где А - суммарный цифровой код напряжения .воздействия; и,, - напряжение, соответствующее единице младшего разряда кода. J5 ОУ 12 автоматически задает на

вход измеряемого ОУ 1 такое смещение, чтобы напряжение на его выходе (U ) бьшо равно Ujoj. .. Если сопротивление резистора 25 (R/,) равно сопротивле- 20 нию резистора 26 (R,,), то

4 Vr

(7)

откуда

и.

К,..

--.. «.ъ.«.м.

к.

к„

(8)

На ОУ 13 С программируемым козф- фицентом передачи при измерении К с задатчика 5 подается цифровой код А, соответствующий установленному Q напряжению воздействия (выходному напряжению измеряемого ОУ 1).

Коэффициент передачи К ОУ 15 с программируемым коэффициентом передачи, как видно из чертежа, определяется соотношением

35

К 5fi5:.i

R.

(9)

где Rg5 g - суммарное сопротивление параллельно включенных в соответствии с указанным кодом резисторов программируемого магазина 14 сопротивлений,

R.«.6. RO/A, (10)

где R - сопротивление резистора магазина 14, соответствующее единичному коду. При измерении К R.

к„

(11)

AR/

Величина напряжения U определяется равенством

и к и -А г-АКд

К. Ку R g

(12)

Из равенства (12) следует, что напряжение на выходе ОУ 15 обратно пропорционально Ку и не зависит от установленного напряжения воздеист- ния.

Напряжение U на выходе преобразователя 17 определяется соотношением

и K,/U , ,(13)

где К - постоянный коэффициент, который задается параметрами преобразователя 17. Из формул (12) и (13) имеем,что напряжение U, измеряемое измерителем 16, равно

II Sj.i5a. ч т тт р

(14)

K,U,R,

т.е. прямо пропорционально измеряемому коэффициенту усиления К.

Выбором коэффициентов К,, К и К и номиналов R и R сопротивлений резисторов в соотношении (14) можно добиться прямого соответствия между показаниями измерителя 16 напряжения и значениями измеряемого К, а при использовании цифрового вольтметра в качестве измерителя 16 можно по его табло вести непосредственный отбой К.

Аналогично ведется отсчет других параметров ОУ 1, при измерении которых нормируется напряжение воздействия, например коэффициента ослабления синфазного сигнала (. и др. Таким образом, за счет введения ОУ 15, резистора 26 и магазина 14 сопротивлений обеспечивается воз можность непосредственного отсчета величины измеряемого параметра ОУ 1 по шкале измерителя 16 напряжения, независимо от величины Ug.g. При этом не требуется для определения величины nat аметра вьшолнения дополнительного пересчета по формуле с учетом значения Ug как в известном устройстве, что существенно повышает производительность труда при измерениях.

Кроме того, за счет введения преобразователя 17 обеспечивается исключение обратно пропорциональной звисимости напряжения на входе измерителя 16 напряжения от {,„,„ и превращение ее в прямо пропорциональну Это обеспечивает возможность отсчета по шкале измерителя 16 напряжения значений параметра практически во всем диапазоне значений Ug , в том числе и для значений U. ,, блиВо.

ких к нулю, что позволяет осуществлять снятие зависимости величины па0

5

0

5

0

5

5

0

5

раметра от U;; и расширяет таким образом функцион альные возможности устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров операционных усилителей, содержащее измеритель напряжения, первый операционный усилитель, соединенный инвертирующим входом с общей шиной устройства, неинвертирующим входом через первый резистор - с клеммой для подключения выхода измеряемого операционного усилителя, через второй резистор - с первым выводом переключающего контакта первого элемента коммутации, второй и третий выводы которого соединены соответственно с общей шиной устройства и с первым выходом программируемого источника напряжения воздействия, второй и третий выходы которог о соединены соответственно с входами первого и второго программируемых источников питания, выходы которых соединены соответственно с клеммами для подключения первого и второго выводов питания измеряемого операционного усилителя, вход программируемого источника напряжения воздействия соединен с первым выходом за- датчика управляющих кодов, выход первого операционного усилителя соединен через второй элемент коммутации с входом элемента аналоговой памяти, через третий резистор - с первым выходом четвертого резистора, соединенного вторьм выводом с общей шиной устройства.и с первым выводом пятого резистора, соединенного вторым выводом через параллельно включенные третий элемент коммутации и шестой резистор с клеммой для подключения инвертирующего входа измеряемого операционного усилителя, а через последовательно соединенные седьмой резистор и четвертый элемент коммутации - с вькодом элемента аналоговой памяти, клемма для подключения инвертирующего входа измеряемого опера- дионного усилителя соединена через параллельно включенные восьмой резистор и пятый элемент коммутации с первым выводом четвертого резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности труда за счет обеспечения возможноети непосредственного отсчета величины измеряемого параметра и расширения функциональных возможностей устройства nyteM обеспечения возможности снятия зависимости измеряемого параметра от воздействующего напряжения практически во всем диапазоне значений, в него введены второй операционный усилитель, девятый резистор, преобразователь, программируемый магазин сопротивлений и шестой элемент коммутации, причем неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с общей шиной

ор Н.Яцола 2127/44

Составитель В.Дворкин Техред И.Попович

Корре

.

Подпи

Тираж 728 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

устройства, его выход - непосредственно с первым выводом программнру- емого магазина сопротивлений, а через параллельно включенные преобразователь и шестой элемент KOMMjrra- ции - с входом измерителя напр жения, инвертирующий вход через девятый резистор соединен с выходом первого

операционного усилителя, а непосредственно - с вторым выводом программируемого магазина сопротивлений , соединенного входами с .вторыми выходки i задатчика управляющих

одов.

Корректор Л .Патай

. V

Подписное

Изобретение относится к конт рольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля параметров операционных усилителей - входного тока, напряжения смещения, коэф. усиления и др. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повьшение производительности труда - достигается путем непосредственного отсчета ве-- личины измеряемого параметра и исключения его зависимости от воздействия напряжения во всем диапазоне измерений. Устройство содержит операционный усилитель (ОУ) 1, программируемые источники питания 2 и 3, источник напряжения 4, Датчик управляющих кодов 5., элементы коммутации 6-11, ОУ 12 и 15, злемент памяти 13, программируемый магазин сопротивлений 14, измеритель напряжений 16, преобразователь 17, резисторы. 1 ил. i а. с to 1C 05 О5 О5 4ik