SU1226364A1 - Apparatus for measuring parameters of operational amplifiers - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к конт рольно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  и контрол  параметров операционных усилителей - входного тока, напр жени  смещени , коэф. усилени  и др. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и повьшение производительности труда - достигаетс  путем непосредственного отсчета ве-- личины измер емого параметра и исключени  его зависимости от воздействи  напр жени  во всем диапазоне измерений . Устройство содержит операционный усилитель (ОУ) 1, программируемые источники питани  2 и 3, источник напр жени  4, Датчик управл ющих кодов 5., элементы коммутации 6-11, ОУ 12 и 15, злемент пам ти 13, программируемый магазин сопротивлений 14, измеритель напр жений 16, преобразователь 17, резисторы. 1 ил. i а. с to 1C 05 О5 О5 4ikThe invention relates to a control and measuring technique and can be used to measure and control the parameters of operational amplifiers - input current, bias voltage, coefficient. amplification, etc. The purpose of the invention is to expand the functionality and increase labor productivity by directly counting the value of the measured parameter and eliminating its dependence on the effect of voltage over the entire measurement range. The device contains an operational amplifier (op-amp) 1, programmable power supplies 2 and 3, voltage source 4, control code sensor 5., switching elements 6-11, op-amp 12 and 15, memory element 13, programmable resistance box 14, meter voltage 16, the Converter 17, resistors. 1 il. i a from to 1C 05 O5 O5 4ik

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  и контрол  параметров операционных усилителей; входного тока ( 1 ) на- пр жени  смещени  (U, ), коэффии иен- та усилени  (Ку) и др.The invention relates to instrumentation technology and can be used to measure and control the parameters of operational amplifiers; input current (1) bias voltage (U,), gain factor (Ku), etc.

Цель изобретени  - повышение производительности труда и расширение функциональных возможностей устрой- ства.The purpose of the invention is to increase labor productivity and expand the functionality of the device.

На чертеже приведена схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

Устройство дл  измерени  параметров операционного усилител  1 содержит первый 2 и второй 3 программируемые источники питани , программируемый источник 4 напр жени  воздействи , задатчик 5 управл ющих кодов, п тый 6, третий 7, первый 8, четвертый 9, второй 10 и шестой 11 элементы коммутации, первый операционный усилитель 12, элемент 13 аналоговой пам ти, программируемый магазин 14 сопротивлений, второй операционный усилитель 15, измеритель 16 напр жени  (например, цифровой вольтметр), преобразователь 17, четвертьй 18, п тый 19, третий 20, седьмой 21, восьмой 22, шестой 23, первый 24, второй 25 и дев тый 26 резисторы.A device for measuring the parameters of the operational amplifier 1 contains the first 2 and second 3 programmable power sources, the programmable source 4 of the applied voltage, the control code setting device 5, the fifth 6, the third 7, the first 8, the fourth 9, the second 10 and the sixth 11 switching elements , first operational amplifier 12, analog memory element 13, programmable resistance magazine 14, second operational amplifier 15, voltage meter 16 (e.g., digital voltmeter), converter 17, quarter 18, fifth 5, third 20, seventh 21, eight my 22, sixth 23, first 24, second 25 and ninth 26 resistors.

Первый операционный усилитель (ОУ 12 соединен с инвертирующим входом с общей шиной устройства, неинвертирующим входом через первый резистор 24 - с клеммой дл  подключени  выхода измер емого 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 напр жени  воздействи , второй и третий выходы которого сое динены соответственно с входами первого и второго программируемых источников питани , выходы которых соединены соответственно с клеМма- ми дл  подключени  первого и второг выводов питани  измер емого ОУ 1, вход программируемого источника 4 напр жени  воздействи  соединен с первым выходом задатчика 5 управл ющих кодов, выход первого ОУ 12 сое- динен через второй элемент 10 коммутации с входом элемента 13 аналоговой пам ти, через третий резисторThe first operational amplifier (op-amp 12 is connected to an inverting input with a common bus device, a non-inverting input through the first resistor 24 to the terminal for connecting the output of the measured opamp 1, through the second resistor 25 to the first switching element of the first switching element 8, the second and third the terminals of which are connected respectively to the common bus of the device and to the first output of the programmable source 4 of the applied voltage, the second and third outputs of which are connected to the inputs of the first and second programs, respectively power sources, the outputs of which are connected respectively to the terminals for connecting the first and second power terminals of the measured op-amp 1, the input of the programmable voltage source 4 is connected to the first output of the control code setpoint 5, the output of the first op-amp 12 is connected via the second switching element 10 with the input of the analog memory element 13, through the third resistor

20 - с первым выводом четвертого резистора 18, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства и с первым выводом п того резистора 19, соединенного вторым выводом через параллельно включенные третий элемент 7 коммутации и шестой резистор 23 с клеммой дл  подключени  неин вертирующего входа измер емого ОУ 1, а через последовательно соединенные седьмой резистор 21 и четвертый элемент 9 коммутации - с выходом элемента 13 аналоговой пам ти, клемма дл  подключени  инвертирующего входа измер емого ОУ 1 соединена через параллельно включенные восьмой резистор 22 и п тый 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 измерител  16 напр жени , инвертирующий вход через дев тый 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- равл юш ах кодов.20 - with the first output of the fourth resistor 18 connected with the second output to the common bus of the device and with the first output of the fifth resistor 19 connected with the second output through the third switching element 7 in parallel and the sixth resistor 23 with the terminal for connecting the non-rotating input of the measured OA 1 and through the series-connected seventh resistor 21 and the fourth switching element 9 to the output of the analog memory element 13, the terminal for connecting the inverting input of the measured OA 1 is connected in parallel the axial resistor 22 and the fifth element 6 switch with the first output of the fourth resistor 18, the non-inverting input of the second op-amp 15 connected to the common bus of the device, its output through a parallel connected converter 17 and the sixth switching element 11 to the voltage meter 16 the inverting input through the ninth resistor 26 is with the output of the first op-amp 12, and directly with the second output of the programmable resistance magazine 14 connected by inputs to the second outputs of the setpoint controller 5 control codes.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Первым по пор дку измер емым параметром  вл етс  напр жение смещени  (и,., ). Дл  измерени  этого параметра замыкаютс  элементы 6, 7, 10 и 11 коммутации, остальные элементы коммутации разомкнуты при этом через элемент 8 коммутации и резисторы 25 и 24 осуществл етс  прив зка выходного напр жени  (U ) ОУ 1 к нулю, а напр жение на его инвертирующем входе равно и. и определ етс  равенствомThe first parameter to be measured is the bias voltage (and,.,). To measure this parameter, the switching elements 6, 7, 10 and 11 are closed, the remaining switching elements are open through the switching element 8 and the resistors 25 and 24, the output voltage (U) of the OU 1 is tied to zero, and the voltage inverting input equals and. and is determined by equality

и« R, . и,and "R,. and,

- .1.«.-. - «А - .one.".-. - "BUT

R, + R,, Х/R, + R ,, X /

F F

и„ and"

(1) (2)(12)

Uj - напр жение на выходеUj - output voltage

ОУ 12,и RJ - сопротивлени  резисто- ров 18 и 20 соответ- .ственно.OU 12, and RJ are the resistances of resistors 18 and 20, respectively.

 жение U К . поступает с ОУ 12 на элемент 13 и запомис инвертированием, одновременподаетс  через резистор 26,U K life. comes from the op-amp 12 to the element 13 and is stored by inverting, simultaneously supplied through a resistor 26,

3131

ОУ 15 и замкнутый элемент 11 коммутации на вход измерител  16 напр жени .OA 15 and the closed switching element 11 to the input of the voltage meter 16.

Напр жение U на входе измерител  16 напр жени  определ етс  равенствомThe voltage U at the input of the voltage meter 16 is determined by the equality

и. Uj к,и, ,„,and. Uj to, and,, „,

(3)(3)

где К - коэффициент передачи операционного усилител  15 с программируемым коэффициентом передачи, который устанавливаетс  в зависимости от диапазона измерени  кратным 10 путем задани  управл ющего кода на магазин 14 сопротивлений с задатчика 5. При измерении электрических параметров ОУ 1: Igj( , KY и др. выключаетс  элемент 10 коммутации и замыкаетс  элемент 9 коммутации, что обеспечивает подачу с элемента 13 аналоговой пам ти через делитель из резисторов 21 и 19 напр жени  смещени  UCM на вход измер емого ОУ 1, и благодар  этому измерение осталь- ньк параметров производитс  при сбалансированном ОУ 1.where K is the transmission coefficient of the operational amplifier 15 with a programmable transmission coefficient, which is set depending on the measurement range by a multiple of 10 by setting the control code to the resistance store 14 from the setting device 5. When measuring the electrical parameters of the op-amp 1: Igj (, KY, etc. switching element 10 and closes switching element 9, which supplies the analog memory from element 13 through a divider from resistors 21 and 19 of the bias voltage UCM to the input of the measured op amp 1, and due to this the rest parameters is performed to the balanced op-amp 1.

Измерение параметров, определ емых при нулевом напр жении на выходе ОУ 1, рассмотрим на примере измерени  входного тока по инвертирующему входу (1 ).Measurement of parameters determined at zero voltage at the output of OU 1, let us consider an example of measuring the input current using the inverting input (1).

При измерении 1 замыкаютс  элементы 7, 9 и 11 коммутации. Входной ток ОУ 1, протекающий по резистору 22, вызывает напр жение смещени , ко торое компенсируетс  напр жением и, с выхода ОУ 12, т.е.When measuring 1, the switching elements 7, 9 and 11 are closed. The input current of the op-amp 1 flowing through the resistor 22 causes a bias voltage, which is compensated by the voltage and, from the output of the op-amp 12, i.e.

и, 1, R, K,,(4)and, 1, R, K ,, (4)

где R - сопротивление резистора 22.where R is the resistance of the resistor 22.

Напр жение (U ) на выходе ОУ 15 определитс , какThe voltage (U) at the output of the op-amp 15 is determined as

и„and"

U. IBX-RS (5)U. IBX-RS (5)

где К - коэффициент усилени  ОУ 15.where K is the gain factor of the shelter 15.

Выбором сопротивлени  R резистора 22 и коэффициентов К и К, можно добитьс  соответстви  между значени ми измер емого параметра и показани ми измерител  16 напр жени .By choosing the resistance R of the resistor 22 and the coefficients K and K, a correspondence can be achieved between the values of the parameter being measured and the readings of the voltage meter 16.

Аналогичным образом измер ютс  электрические параметры, определ емые при нулевом выходном напр жении измер емого ОУ 1, например входной ток по неинвертирующему входу, разность токов и др.The electrical parameters determined at zero output voltage of the measured op-amp 1, for example, the input current at a non-inverting input, the difference of currents, etc., are measured in the same way.

Измерение параметров, определ емых при заданном напр жении на выходе ОУ 1, рассмотрим на примере измерени  коэффициента усилени  Ку. ВMeasurement of the parameters determined at a given voltage at the output of the op-amp 1, consider the example of measuring the gain Qu. AT

1one

226364 -226364 -

этом случае замыкаютс  элементы 6-9 коммутации. По коду задатчика 5 с программируемого источника 4 воздействи  задаетс  требуемое напр жение 5 бога - выходе измер емого ОУ 1 . Амплитуда этого напр жени  определ етс  поступающим с задатчика 5 кодом по формулеIn this case, switching elements 6-9 are closed. According to the code of the setting device 5 from the programmable source 4, the required voltage 5 God is set - the output of the measured OU 1. The amplitude of this voltage is determined by the code arriving from setpoint 5 using the formula

Ue,j А и„,(6)Ue, j A and „, (6)

10 где А - суммарный цифровой код напр жени  .воздействи ; и,, - напр жение, соответствующее единице младшего разр да кода. J5 ОУ 12 автоматически задает на10 where A is the total digital code of the voltage; and ,, is the voltage corresponding to the unit of the lower order code. J5 op-amp 12 automatically sets to

вход измер емого ОУ 1 такое смещение, чтобы напр жение на его выходе (U ) бьшо равно Ujoj. .. Если сопротивление резистора 25 (R/,) равно сопротивле- 20 нию резистора 26 (R,,), тоthe input of the measured op amp 1 is such an offset that the voltage at its output (U) is equal to Ujoj. .. If the resistance of the resistor 25 (R /,) is equal to the resistance of the resistor 26 (R ,,), then

4 Vr  4 Vr

(7)(7)

откудаfrom where

и.and.

К,..  TO,..

--.. «.ъ.«.м. - .. “.”. “. M.

к.to.

к„to"

(8)(eight)

На ОУ 13 С программируемым козф- фицентом передачи при измерении К с задатчика 5 подаетс  цифровой код А, соответствующий установленному Q напр жению воздействи  (выходному напр жению измер емого ОУ 1).At the OU 13 With a programmable transfer rate when measuring K, the setpoint generator 5 is supplied with a digital code A corresponding to the set Q influence voltage (output voltage of the measured OU 1).

Коэффициент передачи К ОУ 15 с программируемым коэффициентом передачи , как видно из чертежа, определ етс  соотношениемThe transmission coefficient K OU 15 with a programmable transmission coefficient, as can be seen from the drawing, is determined by the ratio

3535

К 5fi5:.iK 5fi5: .i

R.  R.

(9)(9)

где Rg5 g - суммарное сопротивление параллельно включенных в соответствии с указанным кодом резисторов программируемого магазина 14 сопротивлений,where Rg5 g is the total resistance connected in parallel in accordance with the indicated code of resistors of the programmable magazine 14 resistances,

R.«.6. RO/A, (10)R. “. 6. RO / A, (10)

где R - сопротивление резистора магазина 14, соответствующее единичному коду. При измерении К R.where R is the resistance of the resistor store 14 corresponding to a single code. When measuring K R.

к„to"

(11)(eleven)

AR/AR /

Величина напр жени  U определ етс  равенствомThe magnitude of the voltage U is determined by the equality

и к и -А г-АКд and to and -and Mr. AKD

К. Ку R g K. Ku R g

(12)(12)

Из равенства (12) следует, что напр жение на выходе ОУ 15 обратно пропорционально Ку и не зависит от установленного напр жени  воздеист- ни . It follows from equality (12) that the voltage at the output of the OU 15 is inversely proportional to Q and does not depend on the voltage determined.

Напр жение U на выходе преобразовател  17 определ етс  соотношениемThe voltage U at the output of the converter 17 is determined by the ratio

и K,/U , ,(13) and K, / u,, (13)

где К - посто нный коэффициент, который задаетс  параметрами преобразовател  17. Из формул (12) и (13) имеем,что напр жение U, измер емое измерителем 16, равноwhere K is a constant factor, which is defined by the parameters of the converter 17. From formulas (12) and (13), we have that the voltage U, measured by the meter 16, is equal to

II Sj.i5a. ч т тт р II Sj.i5a. h tt r

(14)(14)

K,U,R,K, U, R,

т.е. пр мо пропорционально измер емому коэффициенту усилени  К.those. Directly proportional to the measured gain factor K.

Выбором коэффициентов К,, К и К и номиналов R и R сопротивлений резисторов в соотношении (14) можно добитьс  пр мого соответстви  между показани ми измерител  16 напр жени  и значени ми измер емого К, а при использовании цифрового вольтметра в качестве измерител  16 можно по его табло вести непосредственный отбой К.By choosing the coefficients K ,, K and K and the nominal values R and R of the resistors in relation (14), a direct correlation can be obtained between the voltage meter 16 and the values of the measured K, and using a digital voltmeter as the meter 16 his scoreboard to carry out a direct end to K.

Аналогично ведетс  отсчет других параметров ОУ 1, при измерении которых нормируетс  напр жение воздействи , например коэффициента ослаблени  синфазного сигнала (. и др. Таким образом, за счет введени  ОУ 15, резистора 26 и магазина 14 сопротивлений обеспечиваетс  воз можность непосредственного отсчета величины измер емого параметра ОУ 1 по шкале измерител  16 напр жени , независимо от величины Ug.g. При этом не требуетс  дл  определени  величины nat аметра вьшолнени  дополнительного пересчета по формуле с учетом значени  Ug как в известном устройстве, что существенно повышает производительность труда при измерени х.Similarly, the readout of other parameters of the op-amp 1 is measured, the measurement of which normalizes the impact voltage, such as the common-mode attenuation coefficient (. Et al.) Thus, by introducing the op-amp 15, resistor 26 and resistance box 14, it is possible to directly measure the value of the measured parameter OS 1 on the scale of the voltage meter 16, regardless of the value of Ug.g. It is not required to determine the value of nat meter to perform additional recalculation using the formula taking into account the Ug value as in the well-known which significantly increases labor productivity in measuring.

Кроме того, за счет введени  преобразовател  17 обеспечиваетс  исключение обратно пропорциональной звисимости напр жени  на входе измерител  16 напр жени  от {,„,„ и превращение ее в пр мо пропорциональну Это обеспечивает возможность отсчета по шкале измерител  16 напр жени  значений параметра практически во всем диапазоне значений Ug , в том числе и дл  значений U. ,, блиВо .In addition, by introducing converter 17, it is possible to eliminate the inversely proportional dependence of the voltage at the input of the meter 16 voltage from {, „,“ and make it directly proportional. This allows the meter 16 to read the value of the parameter over almost the whole range Ug values, including those for U. ,, bliVo.

ких к нулю, что позвол ет осуществл ть сн тие зависимости величины па0to zero, which allows the dependence of the value of pa0 to be removed

5five

00

5five

00

5five

5five

00

5five

раметра от U;; и расшир ет таким образом функцион альные возможности устройства.rameter meter from U ;; and thus expands the functionality of the device.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  измерени  параметров операционных усилителей, содержащее измеритель напр жени , первый операционный усилитель, соединенный инвертирующим входом с общей шиной устройства, неинвертирующим входом через первый резистор - с клеммой дл  подключени  выхода измер емого операционного усилител , 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 напр жени  воздействи , второй и третий выходы которог о соединены соответственно с входами первого и второго программируемых источников питани , выходы которых соединены соответственно с клеммами дл  подключени  первого и второго выводов питани  измер емого операционного усилител , вход программируемого источника напр жени  воздействи  соединен с первым выходом за- датчика управл ющих кодов, выход первого операционного усилител  соединен через второй элемент коммутации с входом элемента аналоговой пам ти, через третий резистор - с первым выходом четвертого резистора, соединенного вторьм выводом с общей шиной устройства.и с первым выводом п того резистора, соединенного вторым выводом через параллельно включенные третий элемент коммутации и шестой резистор с клеммой дл  подключени  инвертирующего входа измер емого операционного усилител , а через последовательно соединенные седьмой резистор и четвертый элемент коммутации - с вькодом элемента аналоговой пам ти, клемма дл  подключени  инвертирующего входа измер емого опера- дионного усилител  соединена через параллельно включенные восьмой резистор и п тый элемент коммутации с первым выводом четвертого резистора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности труда за счет обеспечени  возможноети непосредственного отсчета величины измер емого параметра и расширени  функциональных возможностей устройства nyteM обеспечени  возможности сн ти  зависимости измер емого параметра от воздействующего напр жени  практически во всем диапазоне значений, в него введены второй операционный усилитель, дев тый резистор , преобразователь, программируемый магазин сопротивлений и шестой элемент коммутации, причем неинвертирующий вход второго операционного усилител  соединен с общей шинойA device for measuring the parameters of operational amplifiers, containing a voltage meter, the first operational amplifier connected by an inverting input to the common bus of the device, a non-inverting input through the first resistor to a terminal for connecting the output of the measured operational amplifier, to the second resistor to the first output of the first contact switching element, the second and third terminals of which are connected respectively to the common bus of the device and to the first output of the programmable source voltage and the effects, the second and third outputs of which are connected respectively to the inputs of the first and second programmable power sources, the outputs of which are connected respectively to the terminals for connecting the first and second power terminals of the measured operational amplifier, the input of the programmable voltage source is connected to the first output terminal of the control code sensor, the output of the first operational amplifier is connected via the second switching element to the input of the analog memory element, through the third resistor to the input the output of the fourth resistor connected by the second output to the common bus of the device; and the first output of the fifth resistor connected by the second output through the third switching element connected in parallel and the sixth resistor to the terminal for connecting the inverting input of the measured operational amplifier, and connected through the seventh resistor and the fourth switching element - with the code of the analog memory element; the terminal for connecting the inverting input of the measured op- tional amplifier is connected via An eighth resistor and a fifth switching element are connected with the first output of the fourth resistor, characterized in that, in order to increase labor productivity by providing perhaps a network of direct measurement of the measured parameter and expanding the functionality of the nyteM device to make it possible to remove the dependence of the measured parameter on acting voltage in almost the entire range of values, the second operational amplifier, the ninth resistor, b, the programmed resistance and a sixth switching element, wherein the non-inverting input of the second operational amplifier is connected to the common bus ор Н.Яцола 2127/44Or N.Yazola 2127/44 Составитель В.Дворкин Техред И.ПоповичCompiled by V.Dvorkin Tehred I.Popovich КорреCorre .. ПодпиSign up Тираж 728 ВНИИПИ Государственного комитета СССРCirculation 728 VNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4 устройства, его выход - непосредственно с первым выводом программнру- емого магазина сопротивлений, а через параллельно включенные преобразователь и шестой элемент KOMMjrra- ции - с входом измерител  напр жени , инвертирующий вход через дев тый резистор соединен с выходом первогоdevice, its output is directly with the first output of the software resistive store, and through a parallel-connected converter and the sixth KOMMjrratio element, with the input of a voltage meter, the inverting input is connected to the output of the first resistor операционного усилител , а непосредственно - с вторым выводом программируемого магазина сопротивлений , соединенного входами с .вторыми выходки i задатчика управл ющихoperational amplifier, and directly - with the second output of the programmable resistance box, connected by inputs with the second tricks i of the control unit одов.ode Корректор Л .ПатайProofreader L .Patay . V. V ПодписноеSubscription