государственный СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
МИКРОСХЕМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ
Метод измерения максимальной скорости и времени нарастания выходного напряжения операционных
усилителей
ГОСТ
23089 10—8 3
Integrated circuits Method of measuring the operational amplifiers output voltage maximum build-up rate and time
ОКП 62 31C3
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от д сентября 1983 г Ла 4165 срок действия установлен
Проверен в 1988 г Постановлением Госстандарта СССР от 28 06 88 № 2431 срок действия продлен
Настоящий стандарт распространяется на операционные усилители (ОУ) и >станавливает метод измерения максимальной скорости и с/ и времени нарастания выходного напряжения tHар Общие требования к измерению и требования безопасности — по ГОСТ 23089 0—78.
Стандарт соответствует СТ СЭВ 34П—81 в части метода измерения максимальной скорости и времени нарастания выходного напряжения (см. справочное приложение 1)
1.1. Метод основан на определении отношения разности напряжений между уровнями 0,1 С/Вык 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
с 01 01 84
до 01 01 94
1 ПРИНЦИП И УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ
1.3. Коэффициент усиления ОУ, включенного в схему с отрицательной обратной связью, Ку, и,ос, при котором измеряют '«и и tHap, должен быть в пределах 1—10 и указан в стан-
дартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.
1.4. Электрический режим (напряжения питания — Un, сопротивление и емкость нагрузки — Яи 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.
т
ПА — проверяемый ОУ; G} — генератор прямоугольных импульсов; G2 и Сз — источники постоянного напряжения, Р — измеритель; DS — устройство выборки и хранения; /? 1, R2t R3t R5 — резисторы делителей напряжения; R4 — резистор нагрузки ОУ. О! и С2 — шунтирующие конденсаторы; СЗ — конденсатор нагрузки ОУ, 51 и 52 — устройства коммутации, а/ — инвертирующий вход; п2 — 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 i/+ и
д ных, та ч 1
та*> 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 %.
2.2.2. Длительность фронта ti должна удовлетворять усло
вию
т,< . (1)
О
2.2 3 Длительность импульсов тг должна удовлетворять ус-лов ИЮ
T2>^Hap (2)
2 2.4. Выбросы на импульсах должны быть в пределах ±5 % амплитуды импульсов.
2.2.5. Частота следования импульсов f должна удовлетворять условию
/< (3)
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 ивых и 0,9 Uвых с погрешностями по напряжению 6а и по времени б* 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 R3 исключают из электрической структурной схемы измерительной установки, если напряжение смещения нуля UCu на входе ОУ составляет 0,1 % выходного напряжения ОУ
^см*^Су,С/.ос <1 % £/B>ix- (4)
2,6. Сопротивления резисторов Rl, R2 и R3 при инверсном вкпючении ОУ должны быть выбраны из следующих условий.
2 6 1. Для сопротивления резистора R2
р2 ^ Ю/?вых,С?1 5 (5)
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:
'ВЧ
ТВх
:о,НнаР
с
В
Г —г
L вх — ^ВХ
,ол-ЬСп1,
(6)
(7)
(8)
где СЕХ, da — входная емкость проверяемого ОУ;
Cm — паразитная емкость монтажа входной цепи OV.
2.6.2. Для сопротивления резистора R1:
Яа-.Ку.и.ос^+Явых.Сп). (9)
2 6.3 Для сопротивления резистора R3:
П _ ^1-(^2 + ^вых ,
Ri + {R2+Rmx,gO ' у '
2.7* Сопротивления резисторов Rl, R2, R3 и R4 при неинверсном включении ОУ с коэффициентом /Су, с/, ос > 1 должны быть выбраны из следующих условий.
2.7.1. Для сопротивления резистора R3:
Я3>Ю/?ЕЫх,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)],
твч=Яз-Свх. (12)
2.7.2. Для сопротивлений резисторов Rl, R2y R4:
R1
nip _ R1 'R%
А 3 “р^Хвых ,G1
(13)
(И]
где R.вх, ds — входное сопротивление устройства выборки и хранения DS.
Сопротивление нагрузки Rn равно сопротивлению параллельного соединения резисторов Rl, R4% RBX, р, Rвх, ds, где Rbx, 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 ZXS исключены.
Сопротивление резистора R4 следует выбирать из условия
R& ‘Rbx,P R^Rbk,P
(15)
2.9 Сопротивления резисторов RJ—R4 должны быть указаны в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.
Допустимые отклонения сопротивлений резисторов R1—R4 должны быть в пределах ±0,5 %.
2.10. Сопротивление резистора R5 следует выбирать из условия
№
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=Сн—СП2 -Свх.р—CBXtps , (17)
где Сп2 паразитная емкость монтажа выходной.цепи ОУ;
Свк, р — входная емкость измерителя Р с учетом емкости соединительного кабеля;
Св*, 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 ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Подключают ОУ к измерительной установке.
3.1.1. Устанавливают переключатели S1 и S2 в положение / для измерения ^£/ВЬ1х и /нар при инверсном включении ОУ.
3.1.2. Переводят переключатели S1 и S2 в положение 2 для измерения у^вых и /нар при неинверсном включении ОУ с коэффициентом Ку, V, ос>1.
ЗЛ.З. Переводят переключатель SI в положение 2, а 52 — в положение 3 для измерения vu и /нар ври неинверсном вклю-
3 ых
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 UBtitx.
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Максимальную скорость нарастания выходного напряжения ОУ определяют по формуле
/0,9<УВЫХ—0 ,Ш вых!
и
вых
(18)
нар
5. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИИ
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
йр ]/" , (i)
где би — относительная погрешность, вызванная погрешностью формирования
временного интервала по заданным уровням 0,ШВЫх и 0,9£/Вых; б f — относительная погрешность, вызванная погрешностью измерения временного интервала /нар .
Значения б и и б t указаны в п. 2.4 настоящего стандарта.
1 2. Относительная методическая погрешность бМет состоит из следующих составляющих.
1 2Л. Погрешность бь вызванная влиянием длительности фронта ti входного импульса.
1.2.2. Погрешность б2> вызванная влиянием напряжения смещения нуля Uсм приведенного к выходу проверяемого ОУ
12 3. Погрешность б3, вызванная неточностью установки и поддержания напряжения питания Un проверяемого ОУ
12 4 Погрешность 64, вызванная конечным значением коэффициента усиления /Су> ос схемы включения ОУ.
125 Погрешность 65, вызванная отклонением емкости нагрузки Сн проверяемого ОУ.
12 6. Погрешность бе, вызванная отклонением элементов фазо-частотной коррекции ОУ.
12 7. Составляющую погрешности 6* (г = 1, 2, . . . , 6) определяют по формуле
б,-
Avu
В
vu
Rbix.mm
(2)
где Av п —абсолютное значение изменения максимальной скорости па
евых , i
растания выходного напряжения ОУ, вызванное отклонением
соответствующего параметра по пп. 1 2 1—1 2 6,
i—минимальное значение максимальной скорости нарастания вы-Ьвых, п-'п
ходного напряжения проверяемого ОУ.
1 3 Суммарную методическую погрешность 6 Мет определяют по формуле
;;т=± у
П)
2 Суммарная погрешность измерения
2 1 Суммарную погрешность измерения максимальной скорости нарастания выходного напряжения ОУ определяют по формуле