SU1670632A1

SU1670632A1 - Measuring voltage/current source-converter

Info

Publication number: SU1670632A1
Application number: SU874434592A
Authority: SU
Inventors: Владимир Моисеевич Дубовис; Алексей Михайлович Никитин; Александр Олегович Кудинов; Светлана Евгеньевна Фабричнова
Original assignee: Предприятие П/Я А-3390
Priority date: 1987-07-30
Filing date: 1987-07-30
Publication date: 1991-08-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в составе автоматизированных измерительных комплексов дл контрол параметров интегральных микросхем. Цель изобретени - повышение точности и надежности при получении неинвертированного выходного напр жени - достигаетс введением в устройство источника 1 образцового напр жени , цифроаналогового источника 2, источников смешени , резисторов 12, 13, 15, 17, 19, 25, 29, операционных усилителей 14, 16, диодов 20 - 24 и стабилитрона 22. Устройство также содержит резисторы 3, 5, 8, 9, операционные усилители 4, 6, резистор-датчик тока 7, выходной 10, входной 18 и измерительный 26 зажимы и резистор 30 нагрузки. 1 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used as part of automated measuring systems for monitoring the parameters of integrated circuits. The purpose of the invention is to increase accuracy and reliability in obtaining a non-inverted output voltage — by introducing into the device a source 1 of an exemplary voltage, a digital-analogue source 2, sources of mixing, resistors 12, 13, 15, 17, 19, 25, 29, operational amplifiers 14, 16, diodes 20-24 and Zener diode 22. The device also contains resistors 3, 5, 8, 9, operational amplifiers 4, 6, resistor-current sensor 7, output 10, input 18 and measuring 26 terminals and load resistor 30. 1 il.

Description

ёyo

18 318 3

тt

WW

ОABOUT

VI о о со гоVi o o sogo

Изобретение относитс к измерительой технике и может быть использовано в оставе автоматизированных измерительых комплексов дл контрол параметров нтегральных микросхем.The invention relates to a measuring technique and can be used in the remaining automated measuring complexes for monitoring the parameters of integrated circuits.

Цель изобретени - повышение точноти и надежности при получении неинверированного выходного напр жени .The purpose of the invention is to increase accuracy and reliability in obtaining non-inverted output voltage.

На чертеже приведена структурна схеа устройства.The drawing shows the structural scheme of the device.

Измерительный источник-преобразоваель напр жени и тока содержит источник 1 опорного напр жени , цифроанэлоговый преобразователь (ЦАП) 2, первый резистор 3, первый операционный усилитель 4, второй резистор 5, второй операционный усилитель 6, резистор-датчик 7 тока, третий 8 и четвертый 9 резисторы, выходной зажим 10, первый источник 11 смещени , п тый 12 и шестой 13 резисторы, третий операционный усилитель 14, седьмой резистор 15, четвертый операционный усилитель 16, дев тый резистор 17, входной зажим 18, восьмой резистор 19, первый 20 и второй 21 диоды, стабилитрон 22, третий 23 и четвер тый 24 диоды, дес тый резистор 25, измерительный зажим 26, коммутатор 27, второй источник 28 смещени , одиннадцатый резистор 29, а также резистор 30 нагрузки.Measuring source-converter of voltage and current contains source 1 of reference voltage, digital-to-analog converter (DAC) 2, first resistor 3, first operational amplifier 4, second resistor 5, second operational amplifier 6, current-sensor 7, third 8 and fourth 9 resistors, output terminal 10, first bias source 11, fifth 12 and sixth 13 resistors, third operational amplifier 14, seventh resistor 15, fourth operational amplifier 16, ninth resistor 17, input terminal 18, eighth resistor 19, first 20 and second 21 diodes, st abilitron 22, third 23 and fourth diodes 24, tenth resistor 25, measuring terminal 26, switch 27, second bias source 28, eleventh resistor 29, and also load resistor 30.

Источник 1 опорного напр жени через ЦАП 2, входной зажим 18 и резистор 3 соединен с неинвертирующим входом усилител 4, первым выводом резистора 9 и первыми выводами диодов 20 и 23, вторые выводы которых соединены с соответствую щими выводами стабилитрона 22,диодов 21 и 24 и через резисторы 19 и 25 - с выходами источников 11 и 28 смещени . Другие выводы диодов 21 и 24 соединены с вторым выводом резистора 9 и с первым выводом коммутатора 27, второй вывод которого соединен с измерительным зажимом 26.The source 1 of the reference voltage through the DAC 2, the input terminal 18 and the resistor 3 is connected to the non-inverting input of amplifier 4, the first terminal of resistor 9 and the first terminals of diodes 20 and 23, the second terminals of which are connected to the corresponding terminals of Zener diode 22, diodes 21 and 24 and through resistors 19 and 25 to the outputs of bias sources 11 and 28. The other terminals of the diodes 21 and 24 are connected to the second terminal of the resistor 9 and to the first terminal of the switch 27, the second terminal of which is connected to the measuring terminal 26.

Третий выход коммутатора 27 соединен с выходом усилител 14 и через резистор 29 - с инвертирующим входом усилител 16, а через резистор 15 - с его выходом и четвертым выводом коммутатора 27, третий вывод которого соединен также через резистор 13 с инвертирующим входом усилител 14 и через резистор 12 - с выходом усилител 4, а через резистор 5 - с неинвертирующим входом усилител 6. Выход последнего че- рез резистор 7 соединен с выходным зажимом 10, а через резистор 17 - с инвертирующим входом усилител 16. Выходной зажим 10 через резистор 8 соединен с инвертирующим входом усилител 6. Неинвертирующие входы усилителей 14 и 16, а также инвертирующий вход усилител 4 соединены с общей шиной устройства.The third output of the switch 27 is connected to the output of the amplifier 14 and through a resistor 29 to the inverting input of the amplifier 16, and through a resistor 15 to its output and the fourth output of the switch 27, the third output of which is also connected via a resistor 13 to the inverting input of the amplifier 14 and through a resistor 12 - with the output of the amplifier 4, and through a resistor 5 - with a non-inverting input of the amplifier 6. The output of the latter through a resistor 7 is connected to the output terminal 10, and through a resistor 17 - to the inverting input of the amplifier 16. The output terminal 10 through a resistor 8 is connected to inverti uyuschim input of the amplifier 6. The non-inverting input of amplifiers 14 and 16, and the inverting input of amplifier 4 connected to a common bus device.

- -

При подаче входного напр жени (Uax) с ЦАП 2 на зажим 18 на выходе усилител 4 формируетс выходной уровень напр жени (Ui), величина которого (при включении в режим выдачи напр жени и измерени тока) определ етс выражением Ri3When the input voltage (Uax) is applied from the DAC 2 to terminal 18, the output voltage level (Ui) is formed at the output of amplifier 4, the value of which (when switched on in the voltage output mode and current measurement) is determined by the expression Ri3

и,и„В|and, and „In |

R12R12

10ten

1515

2020

2525

30thirty

где Ri - определ етс величиной соответствующего резистора.where Ri is determined by the value of the corresponding resistor.

Выходное напр жение на зажиме 10 источника-преобразовател также равно этому значению, так как усилитель 6 включен в режим повторител напр жени .The output voltage at the source converter terminal 10 is also equal to this value, since the amplifier 6 is switched on in the voltage repeater mode.

Выбрав резисторы 5 и 8 больше величины резистора 7, можно скомпенсировать падение напр жени на резисторе 7 от входных токов усилител 6. Обшивка передачи выходного напр жени равна напр жению смещени нул усилител 6, она посто нна и незначительна, что позвол ет ею пренебречь.By choosing resistors 5 and 8 more than the value of resistor 7, you can compensate for the voltage drop across resistor 7 from the input currents of amplifier 6. The output voltage transfer panel is equal to the bias voltage of zero of amplifier 6, it is constant and not significant, which allows it to be neglected.

На выходе усилител 6 величина напр жени выше на величину, равную произведению тока нагрузки на величину сопротивлени резистора-датчика 7 тока нагрузки .At the output of the amplifier 6, the voltage is higher by an amount equal to the product of the load current and the resistance value of the resistor-sensor 7 of the load current.

В результате на выходе усилител 16 действует напр жение (U2J определ емое падением напр жени на резисторе-датчике тока и пропорциональное протекающему току нагрузки (1Н):As a result, the output of the amplifier 16 has a voltage (U2J determined by the voltage drop across the current sensor resistor and is proportional to the flowing load current (1H):

RisRis

RR

1313

иг(и,)иig (and,) and

4242

RR

МЈMЈ

2929

35 при Ri5 Ri Ri3 Ri2 R29; U2 |HR7.35 at Ri5 Ri Ri3 Ri2 R29; U2 | HR7.

Таким образом обеспечиваетс режим измерени тока при задании напр жени . При переключении контактов коммутатора 27 устройство переходит в режим выдачи и 40 измерени напр жени . Цепь ООС замыкаетс с выхода усилител 16 через резистор 9 на вход усилител 4.In this way, the current measurement mode when setting the voltage is provided. When switching the contacts of the switch 27, the device switches to the voltage output and 40 mode. The OOS circuit is closed from the output of the amplifier 16 through a resistor 9 to the input of the amplifier 4.

В результате напр жение, пропорциональное протекающему току через резистор 45 30 нагрузки, сравниваетс усилителем 4 с напр жением, задаваемым с ЦАП 2. На выходе усилител 4 напр жение примерно равно напр жению на зажиме 10.As a result, the voltage proportional to the current flowing through the load resistor 45 30 is compared by the amplifier 4 with the voltage set by the DAC 2. At the output of the amplifier 4, the voltage is approximately equal to the voltage at terminal 10.

Усилители 4, 14 и 16 включены в инвертирующем режиме, что обеспечивает исключение погрешности, св занной с наличием 5 синфазной составл ющей.Amplifiers 4, 14 and 16 are included in the inverting mode, which ensures that the error associated with the presence of a 5-phase component is eliminated.

Погрешность практически определ етс погрешност ми резисторов, конечными значени ми коэффициентов усилени операционных усилителей без ООС. 10 Дл повышени надежности работы устройство снабжено защитой, образованной включением диодного моста на диодах 20,The error is practically determined by the errors of the resistors, the final values of the gains of the operational amplifiers without NFB. 10 In order to increase the reliability of operation, the device is provided with protection, formed by the inclusion of a diode bridge on diodes 20,

21, 23 и 24 в цепь ООС и заданием напр жений смещени на стабилитрон 22 от источников 28 и 11. Если напр жение на выходе усилителей 14 или 16 не превышает напр жение стабилизации стабилитрона, то диод- ный мост закрыт и схема работает в обычном режиме. Однако при обрыве цепи 30 нагрузки в режиме задани тока напр жение на выходе стремитс к максимуму, что может привести к разрушению источни- ка тока, поэтому при превышении напр жени на выходе усилтел 16 напр жени на стабилитроне параллельно резистору 9 включаетс шунт из диодов моста, что приводит к уменьшению выходного напр же- ни на зажиме 10, т.е. имеет режим ограничени напр жени .21, 23, and 24 into the OOS circuit and setting the bias voltage to the Zener diode 22 from sources 28 and 11. If the output voltage of the amplifiers 14 or 16 does not exceed the stabilization voltage of the Zener diode, the diode bridge is closed and the circuit operates in normal mode . However, when the load circuit 30 is broken in the current-setting mode, the output voltage tends to a maximum, which can lead to the destruction of the current source, therefore, when the output voltage of the amplifier 16 voltage across the Zener diode exceeds, the shunt from the bridge diodes, which leads to a decrease in output voltage at terminal 10, i.e. has a voltage limiting mode.

Аналогично действуют при превышении заданного выходного уровн в режиме задани напр жени и измерени тока, однако в качестве датчика используетс выход усилител 14.Similarly, they act when the specified output level is exceeded in the mode of setting voltage and current, however, the output of amplifier 14 is used as a sensor.

Claims

Формула изобретени Измерительный источник-преобразователь напр жени и тока, содержащий вход- ной, выходной и измерительный зажимы, первый и второй операционные усилители, коммутатор, резистор нагрузки, первый, второй, третий и четвертый резисторы, резистор-датчик тока, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности за счет защиты от перегрузок и точности за счет исключени вли ни сопротивлени нагрузки, в него введены источник образцового напр жени , цифроаналоговый преоб- разователь, п тый, шестой, седьмой, восьмой, дев тый, дес тый, одиннадцатый, двенадцатый резисторы, первый, второй, третий и четвертый диоды, стабилитрон, третий и четвертый операционные усилите- Claims A measuring source of voltage and current, containing input, output and measuring terminals, first and second operational amplifiers, a switch, a load resistor, first, second, third and fourth resistors, a current sensor resistor, characterized in that , in order to increase reliability due to overload protection and accuracy by eliminating the influence of load resistance, a source of exemplary voltage, a digital-to-analog converter, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, de fifth, eleventh, twelfth resistor, the first, second, third and fourth diodes, a zener diode, the third and fourth operational amplifiers

ли и первый и второй источники смещени , причем выход источника образцового напр жени соединен с входом цифроанало- гового преобразовател , выход которого через первый резистор соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилител , анодом третьего и катодом четвертого диода и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с выходом коммутатора, анодом первого и катодом второго диодов, катоды первого и третьего диодов соединены с катодом стабилитрона и через третий резистор - с первым источником смещени , аноды второго и четвертого диодов соединены с анодом стабилитрона и через четвертый резистор - с вторым источником смещени , выход первого операционного усилител соединен через п тый резистор с неинвертирующим входом второго операционного усилител и через шестой резистор с инвертирующим входом третьего операционного усилител и первым выводом седьмого резистора, второй вывод которого соединен с вторым входом коммутатора и первым выводом второго резистора, а также выходом третьего операционного усилител , выход второго операционного усилител соединен с первым выводом резистора-датчика тока и через дев тый резистор - с неинвертирующим входом четвертого операционного усилител и первым выводом дес того резистора, второй вывод которого соединен с выходом четвертого операционного усилител и через одиннадцатый резистор - с выходным зажимом , первым выводом резистора нагрузки и вторым выводом резистора-датчика тока, причем неинвертирующие входы первого, второго, третьего и четвертого операционных усилителей соединены с общей шиной.and the first and second bias sources, the output of the reference voltage source being connected to the input of a digital-to-analog converter, the output of which through the first resistor is connected to the non-inverting input of the first operational amplifier, the third anode and the cathode of the fourth diode and the first output of the second resistor, the second output of which connected to the output of the switch, the anode of the first and the cathode of the second diode, the cathodes of the first and third diodes are connected to the cathode of the Zener diode and through the third resistor to the first source shifted the anodes of the second and fourth diodes are connected to the anode of the Zener diode and through the fourth resistor to the second bias source, the output of the first op amp is connected via the fifth resistor to the non-inverting input of the second opamp and the sixth resistor to the inverting input of the third opamp and the first output of the seventh resistor whose second output is connected to the second input of the switch and the first output of the second resistor, as well as the output of the third operational amplifier, the output of the second opera The amplifier is connected to the first output of the current sensor resistor and through the ninth resistor to the non-inverting input of the fourth operational amplifier and the first output of the tenth resistor, the second output of which is connected to the output of the fourth operational amplifier and through the eleventh resistor to the output terminal load and the second output of the resistor-current sensor, and the non-inverting inputs of the first, second, third and fourth operational amplifiers are connected to a common bus.