Устройство для оценки точности работы операционных усилителей Советский патент 1974 года по МПК G06J1/00 G06G7/12 

1

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к гибридной.

Известны устройства оценки точности работы операционных усилителей, содержащие гармоничеокий осциллятор и блок сравнения.

Известные устройства отличаются малым числом контролируемых параметров и узким частотным диапазоном.

Предлагаемое устройство дополнительно содержит цифровой блок управления и обработки, -блок коммутации, два масштабных блока, блок операционных усилителей и блок управления осциллятором, причем выходы цифрового блока управления и обрабожи соответственно соединены с входом блока цифро-аналоговых преобразователей, с входом цифроаналогового преобразователя, с входом блока коммутации. Выход блока цифро-аналоговых преобразователей соединен с входом первого масштабного блока, выход цЕфро-аналогового преобразователя соединен с одним из входов блока сравнения, выход первого масштабного блока соединен с входом блока коммутации, входы и выходы блока коммутации соответственно соединены с входами и выходами блока операционных усилителей, гармоннческото осциллятора, блока управления осциллятором. Кроме того выход блока коммутации соединен с входом второго масштабного блока, выход которого соединен с вторым входом

блока сравнения, а выход блока сравнения соединен с входом цифрового блока управления и обработки.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Она состоит из цифрового блока 1 управления и обработки, блока 2 цифро-аналоговых преобразователей; цифро-аналогового цреобразователя 3; блока коммутации 4; блока

сравнения 5; масштабного блока 6; масштабного блока 7; гармонического осциллятора 8; блока 9 управления осциллятором, служащим для запуска и останова гармонического осциллятора 8 совместно с проверяемым операционным усилителем; блока 10 операционных усилителей, подлежащих проверке.

Цифровой блок 1 управления и обработки предназначен для выдачи через блОК коммутации 4 начальных условий и входных сигналов

на проверяемые операционные усилители блока операционных усилителей 10 и на операционные усилители гармонического осциллятора 8; для управления блоком коммутации 4 при различных вариантах пе| эеключений; для

пуска и останова гармонического осциллятора 8 и при замене в его структуре одного из операционных усилителей проверяемым операционным усилителем блока 10 операционных усилителей, для выдачи эталонной кривой в

дискретном коде на цифро-аналоговый преобразователь 3; для съема результатов контроля с блока сравнения б; для анализа результатов контроля и выдачи их «а цифро-течать. Блок 2 цифро-аналоговых преобразователей предназначен для выдачи начальных условий и входных аналоговых сигналов на опе,рационные усилители блока 10 олерациониых усилителей и .на операционные усилители гармонического осциллятора 8. Цифро-аналоговый И|реобразователь 3 предназначен для преобразования эталонной кривой в дискретном коде, эквивалентной выходному сигналу иа выходе операционного усилителя гори работе гармонического осциллятора 8, в аналоговые сигналы и выдачи их на блок сравнения 5. Блок коммутации 4 предназначен для подключения операционных усилителей блока 10 операционных усилителей и операционных усилителей гармонического осциллятора 8 к выходам блока 2 цифро-аналоговых преобразователей, для подключения каналов управления цифрового блока 1 улравления и обработки К блоку уцравления осциллятором 9, для подключения вместо одного из операционных усилителей гармонического осциллятора 8 проверяемого операционного усилителя блока операционных усилителей 10, для подключения каналов выхода проверяемых усилителей блока операционных усилителей на масштабный блОК 7. Блок сравнения 5 предназначен для сравнения аналоговых величин эталонной кривой с определенным шагом дискретности, выдаваемой цифро-аналоговым преобразователем 3, с аналоговыми сигналами, поступаюш,ими с выхода масштабного блока 7, и для выдачи результатов контроля в цифровой блок 1 управления и обработки. Масштабный блок 6 .предназначен для согласования масштабов выходных сигналов блока цифро-аналоговых преобразователей 2 с входными сигналами проверяемых операционных усилителей блока операционных усилителей и операционных усилителей гармонического осциллятора 8. Масштабный блок 7 предназначен для согласования масштабов выходных сигналов проверяемых операционных усилителей блока операционных усилителей с входным сигналом блока сравнения 5. Гармонический осциллятор 8 предназначен для проверки работы операционного усилителя блока операционных усилителей, подключенного в гармонический осциллятор 8 вместо одного .из его операционных усилителей. Предлагаемое устройство работает следуюШ.ИМ с разом. При работе в реясиме оценки точности .проверяемых операционных усилителей каждый проверяемый операционный усилитель блока операционных усилителей поочередно (Подключается с помош,ью блока коммутации 4 цифровым блоком управления и обработки 1 в гармонический осциллятор 8 вместо одного из операционных усилителей. работающих в режиме интегратора. ОперациОнные усилители самого гармонического осциллятора 8 являются эталонными. Гармонический осциллятор 1ПрИ этом решает дифференциальное уравнение ;/ + u)i/ 0.(1) Выходной сигнал проверяемого операционного усилителя при решении уравнения (1) будет представлять синусоидальное выходное Напряжение. Гармонический -осциллятор 8 вырабатывает гармонические синусоидальные колебания и является весьма чувствительным инди1катором, обнаруживаюш,им дополнительные фазовые сдвиги в используемых в гармоническом осцилляторе онерационных усилителях. Фазовую погрешность эталонных усилителей гармонического осциллятора можно определять заранее и затем вычислить фазовую логрешность проверяемого операционного усилителя. Для осуществления цикла проверки точности операционного усилителя блока операционных усилителей ГО с помош,ью цифрового блока 1 управления и Обработки и блока коммутации 4 набирается гармонический осциллятор 8 соБместно с проверяемым операционным усилителем блока операционных усилителей, выдаются определенные входные значения и начальные условия на операционные усилители набранного гармонического осциллятора 8 и через блок уцравления осциллятора 9 занускается набранный гармонический осциллятор. С выхода проверяемого онерационного усилителя блока операционных усилителей 10 через масштабный блок 7 на один из входов блока сравнения 5 начинают поступать непрерывные аналоговые сигналы в виде синусоидальных колебаний определенной амплитуды. Одновременно с запуском гармо.нического осциллятора 8 от цифрового блока 1 управления и обработки с определенным шагом дискретности через цифро-аналоговый преобразователь 3 на второй вход блока сравнения 5 начинают поступать дискретные по времени аналоговые сигналы, эквивалентные эталонному решению уравнения (1). Выдача аналоговых сигналов с цнфро-аналогового преобразователя 3 на блок Сравнения 5 синхронна по времени и равна в определенные моменты времени мгновенным значениям непрерывного аналогового сигнала, поступаюш,его в виде эталонного реения (1) с выхода гармонического осциллятора 8. Таким Образом, на блоке сравнения 5 осуш,ествляется сравнение синхронных по времени мгновенных значений эталонного и рабочего решений уравнения (1). Все результаты сравнения записываются в процессе решения уравнения гармо.ничеоким осциллятором 8 в ячейки памяти цифрового управления и обработки 1. Проверка точности о.перационных усилнтеей блока 10 операционных усилителей осуш,ествляется1В два этапа.На первом этапе осуествляется проверка амплитудных погрешностей этих аперационных усилителей, которая заключается в том, что каждый проверябмый операционный усилитель, как было оиисано, -подключается в гармонический осциллятор 8 и нрове,ряется по выходным значениям его сигналов иа интервале времени работы гармонического осциллятора 8, равном одному периоду синусоидальных колебаний данного гармонического осциллятора 8. Цифровой блок 1 управления и обработки обеспечивает вывод па цпфро-печать данных, характеризуюш,их точность изменения формы кривой синусоидального напряжения «а выходе проверяемого опе,рацио.пного усилителя блока 10 операционных усилителей на первом этане работы «абраиного гармонического осциллятора 8. Это дает возможность с дить об отклонениях амллитуды напряжения на выходе проверяемого операционного усилителя блока 10 операционных усилителей от эталонных значений.

Далее через п циклов работы гармонического осциллятора 8 а налогичяым способом осуществляется анализ фазовой погрешности гармонического осциллятора. В давном случае используется явление .наколления фазовой погрешности при п- кратном повторении решения на гармоническом осцилляторе, характеризуемое декрементом затухания амплитуды выходного .синусоидального колебания га-рмонического осциллятора яа определенном промежутке времени его фуц.кционирования.

Число решений уравнения на гармоническом осцилляторе может быть определено по формуле

е 2-/гй(ш)%,(2)

где е - относительная погрешность решения

уравнения (1) п - число решений,

б(со)- коэффициент демпфирования (для полистироловых конденсаторов 2 10-4)

При я-м цикле решения уравнения (1) На набранном га|рмоническом осцилляторе при оценке фазовой погрешности, кроме результатов решения уравнения (1), учитывается также допустимый декремент затухания амплитуды выходного сигнала тфоверяемого операционного усилителя при р-еиении уравнения (1) в реальных условиях.

По количеству точек, вышедших из до нустимой зоны при сравнении, можно судить о состоянии элементов проверяемого олерационного усилителя блока операционных усилителей, поскольку фазовые погреигности остальных

операционных усилителей гармонического осциллятора заранее определены.

Даплые о результатах оценки фазовой погрешности проверяемого операционного усилителя блока операционных усилителей при пкратном решении уравнения (1) гармоническим осциллятором выводятся на цифролечать. После проверки точности одного из операционных зсилителей блока операционных усилителей с помош.ью цифрового блока управления и обработки осуш,ествляется подключение в гармонический осциллятор очередного операционного усилителя блока операционных

усилителей и выполняется весь цикл нредыдупдих проверок с выходом всех результатов оценки точности работы данного операционного усилителя на цифропечать. Полный цикл работы устройства обеспечивает проверку

всех операционных усилителей блока операционных усилителей. При этом информация о состоянии проверяемых усилителей выводится на цифролечать.

Предмет изобретения

25

Устройство для оценки точности работы операционных усилителей, содержаш.ее гармонический осциллятор, блок сравнения, отличаюш;ееся тем, что, с целью увеличения числа контролируемых параметров и расширения частотного диапазона устройства, оно дополнительно содержит цифровой блок управления и обработки, блок дифро-аналоговых преобразователей, цифро-аналоговый преобразователь, блок коммутации, два масштабных блока и блок управления осциллятором; причем выходы цифрового блока управления и обработки соответственно соединены с входом блока цифро-аналоговых преобразователей, с входом цифро-аналогового преобразователя, с входом блока, коммутации, выход блока цифро-аналоговых преобразователей соединен со входом первого масштабного блока, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с одним из входов блока сравнения, выход первого масштабного блока соединен со входом блока коммутация, входы и выходы блока коммутации соответственно соединены с входами и выходами контролируемого блока Операционных усилителей, гармонического осциллятора, блока управления осцилпяторОМ, кроме того выход блока коммутации соединен со входом второго мас птабного блока, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения, а выход блока сравнения соединен со входом цифрового блока управления и обработки.