УДК 621 3 049 77 083:006 354 Группа Э29
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
МИКРОСХЕМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ
Метод измерения максимальной скорости и времени нарастания выходного напряжения операционных усилителей
Integrated circuits Method of measuring the operational amplifiers output voltage maximum build-up rate and time
ОКП 62 310]
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 9 сентября 1983 г № 4165 срок действия установлен
Проверен в 1988 г Постановлением Госстандарта СССР от 28 06 88 № 2431 срок действия продлен
до 01 01 94
Настоящий стандарт распространяется на операционные усилители (ОУ) и устанавливает метод измерения максимальной скорости оу и времени нарастания выходного напряжения tHар Общие требования к измерению и требования безопасности — по ГОСТ 23089 0—78.
Стандарт соответствует СТ СЭВ 3411—81 в части метода измерения максимальной скорости и времени нарастания выходного напряжения (см. справочное приложение 1)
ПРИНЦИП И УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ
1.1. Метод основан на определении отношения разности напряжений между уровнями 0,1 UBblK и 0,9 С/Вых ко времени нарастания выходного напряжения ОУ
1 2 Измерение £нар проводят на фронте выходного импульса ОУ при подаче на вход как положительного, так и отрицательного прямоугольного импульса при инвертирующем или неинвертирующем включении ОУ
ГОСТ 23089.10-63 С, 2.
1.3. Коэффициент усиления ОУ, включенного в схему с отрицательной обратной связью, /Су, и,ос, при котором измеряют vu и t»ap, должен быть в пределах 1—10 и указан в стан-
вых
дартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.
1.4. Электрический режим (напряжения питания — Un, сопротивление и емкость нагрузки — RH и Сн) и условия измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.
2. АППАРАТУРА
2.1. Электрическая структурная схема измерительной установки приведена на чертеже.
/?г |
|
Г)А — проверяемый ОУ; Gt — генератор прямоугольных импульсов; G2 и G3 — источники постоянного напряжения, Р — измеритель; DS — устройство выборки и хранения; /О, R2, R3, R5 — резисторы делителей напряжения; R4 — резистор нагрузки 'ОУ, ОI и С2 — шунтирующие конденсаторы; СЗ — конденсатор нагрузки ОУ, и S2 — устройства коммутации, а1 — инвертирующий вход; а2 — неинвертнрующий вход Элементы цепей коррекции не указаны |
2-2. Генератор G1 должен обеспечить установку и поддержание следующих параметров прямоугольных положительных и отрицательных импульсов.
2.2.1. Амплитуда импульсов должна обеспечивать получение на выходе ОУ максимальных выходных напряжений 1/+х т8ч и ^мх, т»х> установленных в стандартах или технических условиях на ОУ, при этом ОУ должен работать в линейном режиме.
Погрешность установки амплитуды импульсов должна быть в пределах ±5 %.
73
С. 3 ГОСТ 23089 10—83
2.2.2. Длительность фронта ti должна удовлетворять условию
т,< -%Е- . (1)
2.2 3 Длительность импульсов тг должна удовлетворять ус-лов ню
т2>5/нар (2)
2 2.4, Выбросы на импульсах должны быть в пределах ±5 % амплитуды импульсов.
2.2.5. Частота следования импульсов f должна удовлетворять условию
1
2т2
2.2.6. Значения перечисленных параметров генератора должны быть указаны в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов
2.3. Источники постоянного напряжения G2 и G3 должны обеспечивать установку и поддержание напряжений питания, установленных в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, с погрешностью в пределах ± 2 %.
2.4. Измеритель Р должен обеспечивать измерение времени нарастания /нар положительного и отрицательного выходных напряжений ОУ между заданными уровнями 0,1 UВых и 0,9 t/вых с погрешностями по напряжению 6и и по времени бt в пределах ±5 % с доверительной вероятностью 0,997.
2 5. Устройство выборки и хранения DS и резистор R5 должны обеспечивать балансировку ОУ с погрешностью, указанной в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.
Устройство DS и резистор R5 исключают из электрической структурной схемы измерительной установки, если напряжение смещения нуля UCu на входе ОУ составляет 0,1 % выходного напряжения ОУ
Uw-Ky.U0c<l % ^b>ix’ (4)
2,6. Сопротивления резисторов Rl, R2 и R3 при инверсном включении ОУ должны быть выбраны из следующих условий.
2 6 1. Для сопротивления резистора R2
/?2> 10i?Bbix,Gl > (3)
где /?вых, gi — выходное сопротивление генератора GL
При этом сопротивление резистора R2 следует выбирать так, чтобы постоянная времени входной цепи ОУ тВх была на порядок меньше времени нарастания ОУ:
74
’^вх'СО» 1 /Нар' (6)
"*'вх= g ’^bj (7)
^'вх=^вх,Ол4-Сп1, (8)
где Свх, da — входная емкость проверяемого ОУ;
Cm — паразитная емкость монтажа входной цепи OV. 2.6.2. Для сопротивления резистора R1:
Яг-Ку.иМЪ+Яшх.т). (9)
2 6.3 Для сопротивления резистора R3:
, _ ftr(Ra+ffBbix,Gl)
3 ^+(R2+/?Bblx>G,)
2.7- Сопротивления резисторов Rl, R2, R3 и R4 при неинверсном включении ОУ с коэффициентом /Су,и,ос > 1 должны быть выбраны из следующих условий.
2.7.1. Для сопротивления резистора R3:
Яз>ЮЯЕых,С1 (И)
При этом сопротивление резистора R4 следует выбирать так, чтобы постоянная времени входной цепи ОУ тВх была на порядок меньше времени нарастания ОУ [см. формулу (6)1,
Твк=Яз-Свх. (12)
2.7.2. Для сопротивлений резисторов Rl, R2, R4:
^—
где Rbx, ds — входное сопротивление устройства выборки и хранения DS.
Сопротивление нагрузки RH равно сопротивлению параллельного соединения резисторов Rl, R4, R*x, р, R*x,ds, где Явх, р — входное сопротивление измерителя Р.
2 8. Сопротивления резисторов R1 и R3 при неинверсном включении ОУ с коэффициентом Ку, и, ос=1 должны быть равны нулю, а резисторы R2, R5 и устройство выборки и хранения DS исклю
чены.
Сопротивление резистора R4 следует выбирать из условия
2.9 Сопротивления резисторов 7?/—R4 должны быть указаны в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных ти
Допустимые отклонения сопротивлений резисторов /?/—R4 должны быть в пределах ±0,5 %.
2.10. Сопротивление резистора R5 следует выбирать из условия
П6>\Ша. {\Ь)
2.11. Емкости конденсаторов С1 и С2 должны обеспечивать на питающих выводах ОУ пульсацию напряжений не более значений, указанных в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, во всей полосе пропускания ОУ.
2.12. Емкость конденсатора СЗ следует выбирать из условия
С3=С„—СП1 — Свх.р—CBX,os , (17)
где Сиг — паразитная емкость монтажа выходной.цепи ОУ;
Свж, р — входная емкость измерителя R с учетом емкости соединительного кабеля;
См, os — входная емкость устройства выборки и хранения DS.
Допустимое отклонение емкости конденсатора СЗ должно быть в пределах ±2 %.
2.13. Значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов цепей фазо-частотной коррекции ОУ должны быть указаны в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.
3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИИ
3.1. Подключают ОУ к измерительной установке.
3.1.1. Устанавливают переключатели S1 и S2 в положение I для измерения vvttblK и /аар при инверсном включении ОУ.
3.1.2. Переводят переключатели S1 и S2 в положение 2 для измерения vuBhlK и /нар при неинверсном включении ОУ с коэффициентом Ку, U, ос>1.
3.1.3. Переводят переключатель 5/ в положение 2, a S2 — в аоложение 3 для измерения ооВЬ1х и /нар при неинверсном вклю-
ении ОУ с коэффициентом Ку, и, ос = 1.
3.2. Подают на ОУ напряжения питания от источников G2 и G3.
3.3- Включают устройство выборки и хранения DS в режим выборки и компенсируют напряжение смещения ОУ, при этом амплитуда импульса генератора G1 должна быть равна нулю.
3.4. Переводят устройство DS в режим хранения.
3.5. Подают от генератора G1 входные импульсы.
3.6. Измеряют измерителем Р время нарастания /нар выходного напряжения ОУ между уровнями отсчета 0,1 UBых и 0,9 UBblx.
76
ГОСТ 23089 to—83 С. 6
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Максимальную скорость нарастания выходного напряжения ОУ определяют по формуле
— /°*9^вых"0,Швых1 ([g)
вых /нар
5. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
5.1. Погрешность измерения максимальной скорости нарастания выходного напряжения ОУ должна быть в пределах ±10 % с доверительной вероятностью 0,997.
5.2. Определение показателей точности измерения приведено в приложении 2.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ ГОСТ 23089.10-83
СТ СЭВ 3411-81
ГОСТ 23089.10-83 соответствует п. 17 СТ СЭВ 34Ц—81.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Рекомендуемое
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ НАРАСТАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОУ
1. Составляющие суммарной погрешности измерения 1.1. Относительную инструментальную погрешность бр измерителя Р определяют по формуле
вр =--t у 6^+6? , О)
где би — относительная погрешность, вызванная погрешностью формирования временного интервала по заданным уровням 0,ШВых и 0,9£/вых; б i — относительная погрешность, вызванная погрешностью измерения временного интервала /нар »
Значения б ц и б / указаны в п. 2.4 настоящего стандарта.
77
12. Относительная методическая погрешность 6 мет состоит из следующих составляющих.
1 2.1. Погрешность би вызванная влиянием длительности фронта п входного импульса.
1.2.2. Погрешность б2, вызванная влиянием напряжения смещения нуля исы приведенного к выходу проверяемого ОУ
1 2 3. Погрешность вызванная неточностью установки и поддержания на-пряжения питания Un проверяемого ОУ
1 2 4 Погрешность б4, вызванная конечным значением коэффициента усиления К у ос схемы включения ОУ.
125 Погрешность 65, вызванная отклонением емкости нагрузки Сн проверяемого ОУ.
1 2 6. Погрешность бб, вызванная отклонением элементов фазо-частотной коррекции ОУ.
12 7. Составляющую погрешности б£ (1= 1, 2, . . . , 6) определяют по формуле
Av,
вых.пип
-абсолютное значение изменения максимальной скорости нарастания выходного напряжения ОУ, вызванное отклонением соответствующего параметра по пп. 1 2 1—1 2 6,
^Ьвых irr минимальное значение максимальной скорости нарастания выходного напряжения проверяемого ОУ.
1 3 Суммарную методическую погрешность 6 Мет определяют по формуле
где Av и
П)
2 Суммарная погрешность измерения
2 1 Суммарную погрешность измерения максимальной скорости нарастания выходного напряжения ОУ определяют по формуле
(4)