УДК 621.3.049.77.083 : 006.354 Группа 929
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
МИКРОСХЕМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ Методы измерения напряжения и э д с смещения нуля операционных усилителей и компараторов напряжения
Integrated circuits Methods of measuring the operational amplifiers and voltage comparators zero offset voltage and cmf
ГОСТ
23089.3—83
ОКП 62 3100
Срок действия с 01 01.84 до 01.01.94
Настоящий стандарт распространяется на операционные усилители (ОУ) и компараторы напряжения (КН) и устанавливает два метода измерения напряжения смещения нуля UCM и э. д. с смещения нуля Ecill:
метод 1 —■ метод балансировки вспомогательным устройством (ВУБ);
метод 2 — метод с приведением напряжения на инвертирующем входе и нулю.
Общие требования к измерению и требования безопасности — по ГОСТ 23089.0—78.
Стандарт соответствует СТ СЭВ 3411—81 в части метода измерения напряжения смещения нуля (см. приложение 1).
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1. ПРИНЦИП И УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЙ. МЕТОД 1
1.1. Метод основан на компенсации напряжения (э. д. с) смещения нуля с помощью вспомогательного устройства балансировки (ВУБ) и измерении напряжения на его выходе с последующим вычислением напряжения или э. д. с. смещения нуля.
1.2. Электрический режим и условия измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ или КН конкретных типов.
(Измененная редакция, Изм. № 1). * ★
Издание официальное
★
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССР
2. АППАРАТУРА. МЕТОД 1
2.1. Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт. 1.
При измерении ОУ с одним входом резисторы R2 и R4 и коммутационное устройство 52 исключают из структурной электрической схемы установки.
ДА — проверяемый КН или ОУ; А — вспомогательное устройство балансировки <ВУБ); Glt G2, G3 — источники постоянного напряжения; PVJ, PV2 — измерители постоянного напряжения; Rl, R5 — резисторы обр-ат ной связи; R2 — резистор, симметрирующий входные цепи; R3, R — резисторы; al — инвертирующий вход, а2 — инвертирующий вход; SI, S2 — устройства коммутации
Черт. 1
2.2. При измерении на измерительной установке, кроме Uc £см, параметров Ку и и /Сое, сф допускается соединять проверяемый КН или ОУ и вспомогательное устройство балансировки делите* лем, приведенным на черт. 2.
Черт 2
2.3. Источники постоянного напряжения G1 и G2 должна обеспечивать установление и поддержание напряжения питания, установленного в стандартах или технических условиях на ОУ или КН конкретных типов, с погрешностью в пределах ± 1 %.
2.4. Источник постоянного напряжения G3 должен обеспечивать установление и поддержание напряжения покоя на выходе проверяемого ОУ или КН, установленного в стандартах или технических условиях на КН или ОУ конкретных типов, с погрешностью в пределах ± 1 %.
Напряжение источника постоянного напряжения G3 выбирают из условия
при наличии делителя
-т&йГ (1)
при отсутствии делителя
Ug*=U„ (2)
где UG3 — напряжение источника постоянного напряжения G3; Uо — напряжение покоя на выходе проверяемого ОУ или КН, установленного в стандартах или технических условиях на ОУ или КН конкретных типов.
Изменение напряжения источника G3 за время измерения не должно превышать значения
|^G3|<0J001|t/CM,miri|/Cy,C/(TnIn, (3)
где AUgs — изменение напряжения источника G3;
Uсм, mm — минимальное значение напряжения смещения проверяемого ОУ или КН;
Куш и, тт —■ минимальное значение коэффициента усиления проверяемого ОУ или КН.
2.5. Погрешность измерителей PV1, PV2 должна быть в пределах ± 1 %.
2.6. Сопротивление резисторов RI и R2 выбирают из условий (4) и (4а)
ЮОЯ^^сО.ООбЯе,, (4)
и (4а)
где Rn, max — максимальное значение контактных сопротивлений переключателей и соединителей, используемых в измерительной установке;
Rвх — входное дифференциальное сопротивление проверяемого ОУ или КН.
Допустимое отклонение сопротивления резисторов R1 и R2 должно быть в пределах ± 0,5 %.
2.7. Сопротивления резисторов R3 и R4 выбирают из условий (46) и (4в)
-Шг • <46>
Rt=R3, (4 в)
где Rr — эквивалентное сопротивление источника сигнала, установленное в стандартах или технических условиях на ОУ или КН конкретных типов.
Допустимое отклонение сопротивления резисторов R3 и R4 должно быть в пределах ± 0,5 %.
2.8. Сопротивление резистора R5 выбирают из условия
*1
Ri~\~R,
>
U
см, max
и
bwx, max
(4 г)
где Uсм, шах—максимальное значение напряжения смещения нуля проверяемого ОУ или КН;
и^ых шах — максимальное значение выходного напряжения ВУБ. Допустимое отклонение сопротивления резистора Rb должно быть в пределах ± 0,5 %.
2.9. Сопротивления резисторов R6 и R7 выбирают из условий (4д) и (4е)
(4д)
Л7=/?в, (4е)
где Rн — сопротивление нагрузки проверяемого КН или ОУ, установленное в стандартах или технических условиях на ОУ или КН конкретных типов.
Допустимое отклонение сопротивления резисторов R6 и R7 должно быть в пределах ±0,5 %.
2.10. Коэффициент усиления вспомогательного устройства балансировки А выбирают из условия
>
R\-\~R^
~RT~
ю3
к
(4ж)
где K'v v —коэффициент усиления вспомогательного устройства балансировки А.
Вспомогательное устройство балансировки А может быть исключено из схемы измерительной установки, при выполнении условия
£/,mm
Ri^-R >
2.11 Абсолютное значение напряжения
(4и)
смещения вспомога-
тельного устройства балансировки А должно соответствозать условию
|G^|<^0f005|t/CMimin I ’^Су,t/,min * (^К)
где и*ш —напряжение смещения вспомогательного устройства балансировки.
2.12. Значение разности э.д.с. трактов: а 1-—место соединения резисторов /?1, /?5 и а2 — общий проход должно соответствовать условию
£^0>02[£cM,min L (4л)
где Es — разность э.д.с. трактов;
£cM(min — минимальное значение э.д.с смещения нуля проверяе мого ОУ или КН.
2.13. Измерительные приборы и элементы, указанные в элект рической структурной схеме (черт. 1), допускается устанавливать в других местах и заменять другими устройствами, обеспечивающими режимы и точность измерения, указанные в настоящем стандарте.
Разд. 2. (Измененная редакция, Изм. № 1).
3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ. МЕТОД 1
3.1. Подключают ОУ или КН к измерительной установке.
3.2. Подают напряжения на ОУ или КН от источников постоянного напряжения G1, G2, G3.
3.3. Замыкают устройства коммутации SI, S2 и измерителем постоянного напряжения PV2 измеряют напряжение Uxи
3.4. Размыкают устройства коммутации SJ и S2 и измерителем постоянного напряжения PV2 измеряют напряжение Uх2-
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ. МЕТОД 1
4.1. Э.д.с смещения нуля Есм определяют по формуле
Е = _-1__. *£/
Ri~\-R~>
4.2. Напряжение смещения нуля Ucм определяют по формуле
(5)
Ri
■U
R^Rb ~х*'
Разд. 3, 4. (Измененная редакция, Изм. № 1).
(6)
5. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ. МЕТОД 1
5.1. Показатели точности измерений напряжения и э.д.с. смещения нуля должны соответствовать установленным в стандартах
или технических условиях на ОУ или КН конкретных типов.
Граница интервала, в котором с доверительной вероятностью 9,997 находится погрешность измерения, определяют по формуле
где б я—допустимое отклонение сопротивления резисторов R1 и R5;
bpvz — погрешность измерителя PV2;
61 — погрешность установления и поддержания напряжения
питания проверяемого ОУ или КН;
62 — погрешность сигнала на выходе проверяемого ОУ или
КН от наличия разности э. д. с в трактах передачи сигнала низкого уровня;
63 — погрешность сигнала на выходе проверяемого ОУ или
КН от наличия э квивалентного выходного напряжения шумов проверяемого ОУ или КН;
64— погрешность установления и поддержания температуры окружающей среды;
65 — погрешность выделения произведений /ВХ1*#з и /Вх2-^4 при измерении параметра С/см, определяют по формуле (9) или погрешность выделения произведений 7BXi • R\ и /вх! * R2 при измерении параметра ЕСм, определяют по формуле (10)
6В=
'вх,
max
1 и
(9)
см.т т
I
вх.тах
IЕ
см. max
(10)
где /Бх, max — максимальное значение среднего входного тока проверяемого ОУ или КН;
66 — погрешность сигнала на выходе ВУБ от наличия на
пряжения смещения ВУБ;
67 — погрешность суммирования сигналов на входе ВУБ
определяют по формуле
l^e" ^7lmax
(И)
ах — коэффициент влияния напряжения питания проверяемого ОУ или КН на измеряемый параметр; а2 — коэффициент влияния разности э. д. с в трактах передачи сигнала низкого уровня на измеряемый параметр,
а3 — коэффициент влияния эффективного выходного напряжения шумов проверяемого ОУ или КН на измеряемый параметр;
а4 — коэффициент влияния температуры окружающей среды на измеряемый параметр;
аь — коэффициент влияния погрешности произведений /вхi X X R$ И /вх2 ’ R4 ИЛИ ^ вх1 • Я I и /вх2 " измеряемый параметр;
а6 — коэффициент влияния напряжения смещения ВУБ на измеряемый параметр;
а7 — коэффициент влияния погрешности суммирования сигналов на входе ВУБ на измеряемый параметр.
От К\ до Ki — предельные коэффициенты, зависящие от закона
распределения соответствующей погрешности от 6i до 67. К\ = К2 = Къ = К4 = К5 = /Те - *7 = 1J3; К$ = 3.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
6. МЕТОД 2*
6.1. Принцип и условия измерения
6.1.1. Метод основан на компенсации напряжения или э. д. с. смещения нуля ОУ или КН, включенных по схеме с отрицательной обратной связью по напряжению с помощью устройства выборки и хранения с последующим измерением напряжения компенсации и вычислением напряжения или э. д.с. смещения нуля.
6.1.2. Электрический режим и условия измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ и КН конкретных типов.
6.2. Аппаратура
6.2.1. Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт. 3.
6.2.2. Источники постоянного напряжения G1, G2 и измеритель PV2 должны соответствовать требованиям пп. 2.3 и 2.5.
6.2.3. Сопротивления резисторов R1 и R2 выбирают из условий (12) и (13)
А/вх.шах * Я1<0,01£см>т|П, (12)
(13)
где Д/вх> шах — максимальное значение разности входных токов
проверяемого ОУ или КН;
£СМ(min-—минимальное значение э. д. с. смещения нуля проверяемого ОУ или КН.
* Применяют для измерения микросхем на установках, разработанных до 01.01.82.
R2
DA — проверяемый ЖН вди. ОУ, G( и G2 — источники постоянного напряжения; DS — устройство выборки и хране ния; PV2 — измеритель постоянного напряжения; Rl> R5 — резисторы делителя напряжения ZXS; R2, R3, R4 — резисторы, а/ — инвертирующий вход; а2 — неинвертирующий вход; SI и S2 — устройства коммутации
Черт. 3
Допустимое отклонение сопротивления резисторов Rl н R2 должно быть в пределах ± 0,5 %.
6.2.4. Сопротивления резисторов R3 и R4 выбирают из условий (14) и (15)
R^Rr-Rt, (14)
*«=■*», П5)
где Rr—эквивалентное сопротивление источника сигнала, установленное в стандартах или технических условиях на ОУ или КН конкретных типов.
Допустимое отклонение сопротивления резисторов R3 и R4 должно быть в пределах ± 5 %.
6.2.5. Сопротивление резистора R5 выбирают из условий (16) и (17)
Рх ^ В
Rl+R', ' I^OS.maxl
Д=|£сМ,та*1+ у
U, trim
Об)
(17)
где Uds, шах — максимальное выходное напряжение устройства
DS;
Есм, шах — максимальное значение э. д. с. смещения нуля проверяемого ОУ или КН;
U0 — напряжение покоя на выходе проверяемого ОУ или КН, установленное в стандартах или технических условиях на ОУ или КН конкретных типов;
Ку, и, mm — минимальное знач ение коэффициента усиления проверяемого ОУ или КН.
Допустимое отклонение сопротивления резистора RS должно быть в пределах ± 0,5 %,
6.2.6. Устройство выборки и хранения DS должно обеспечивать установление напряжения покоя на выходе и компенсацию напряжения смещения нуля проверяемого ОУ или КН и хранение напряжения выборки на время измерения.
Максимальное выходное напряжение устройства выборки и хранения DS должно соответствовать условию
\UDs,m^\>B- (18)
Изменение выходного напряжения устройства выборки и хранения DS за время измерения не должно превышать значения
|H^sl<0,001- -)^5- -р\, (19)
где &Uds — изменение выходного напряжения устройства DS\
U — напряжение или э. д. с. смещения нуля проверяемого ОУ или КН.
6.2.7. Значения разности э. д. с. трактов: а\ — место соединения резисторов R2, R3 и а2 — общий провод — должны соответствовать условию
£5<0,02|£ш.т1П|, (20)
где Es — разность э. д. с. трактов.
6.2.8. Измерительные приборы и элементы, указанные в элект
рической структурной схеме (черт. 3), допускается устанавливать в других местах и заменять другими устройствами, обеспечивающими режимы и точность измерения, указанные в настоящем
стандарте.
6.3. Подготовка и проведение измерений
6.3.1. Подключают ОУ или КН к измерительной установке.
6 3.2. Подают напряжение на ОУ или КН от источников постоянного напряжения G1 и G2.
6.3.3. Компенсируют устройством DS напряжение на выходе проверяемого ОУ или КН до значения покоя, для чего устройство включают в режим выборки
6.3.4. Переводят устройство DS в режим хранения.
6.3.5. Измеряют напряжение Uxi на выходе устройства DS измерителем постоянного напряжения PV2.
6.3.6. Переводят устройство DS в режим выборки.
6.3.7. Замыкают устройства коммутации 51 и S2.
6.3.8. Переводят устройство DS в режим хранения.
6.3.9. Измеряют напряжение UX2 на выходе устройства DS измерителем постоянного напряжения PV2.
6.4. Обработка результатов
6.4.1. Э. д. с. смещения нуля Есм определяют по формуле
Е"= -и*'- '2,)
6.4.2. Напряжение смещения нуля UCM определяют по формуле
U = _Вл_
Ri+R 5
■ U
Х2
(22)
6.5. Показатели точности измерений 6.1—6.5. (Введены дополнительно, Изм. № 1).
6.5.1. Показатели точности измерений напряжений э. д. с. и смещения нуля должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ или КН конкретных типов.
Границы интервала, в котором с доверительной вероятностью 0,997 находится погрешность измерения, определяют по формуле
(23)
(24)
где 5r — допустимое отклонение сопротивления резисторов R1 и R5\
6pv2 — погрешность измерения PV2;
61 — погрешность установления и поддержания напряжения
питания проверяемого ОУ или КН;
62 — погрешность сигнала на выходе проверяемого ОУ или
КН от наличия разности э. д. с. в трактах передачи сигнала низкого уровня;
63 — погрешность сигнала на выходе проверяемого ОУ или
КН от наличия эквивалентного выходного напряжения шумов проверяемого ОУ или КН;
64 — погрешность установления и поддержания температуры
окружающей среды;
65—погрешность выделения произведений /вх1 •/?з и /в*з * R4 при измерении параметра £/см, определяют по формуле (25) или погрешность выделения произведений /вх 1-R1
и /вх2*^2 при измерении параметра Есм, формуле (26)
6,
вх, шах
\и
см.тт1
8*= 4-
вх.тах
\£
см, mint
определяют по
(25)
(26)
где Iвх, шах — максимальное значение среднего входного тока проверяемого ОУ или КН;
66—погрешность установления и поддержания напряжения покоя на выходе проверяемого ОУ или КН;
ах — коэффициент влияния напряжения питания проверяемого ОУ или КН на измеряемый параметр;
а2 — коэффициент влияния разности э. д. с в трактах передачи сигнала низкого уровня на измеряемый параметр;
а3 — коэффициент влияния эффективного выходного напряжения шумов проверяемого ОУ или КН на измеряемый параметр;
а4 — коэффициент влияния температуры окружающей среды на измеряемый параметр;
аъ — коэффициент влияния погрешностей произведений /вх-&з и /вх2*^?4 или /ВХ1 • Rx и /Вх2 * R2 на измеряе-мый параметр;
а6— коэффициент влияния измерения напряжения покоя на выходе измеряемого ОУ или КН на измеряемый параметр.
От Ki до Кв — предельные коэффициенты, зависящие от закона
распределения соответствующей погрешности от 81 Iдо 6б
К,^ К2- Кз-Ка^ Кб= 1,73,
*5 = 3.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
ПРИЛОЖЕНИЕ i Справочное
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ ГОСТ 23G89.3—83
СТ СЭВ 3411—81
ГОСТ 23089 3—83 соответствует п 1 3 СТ СЭВ 3411—81. ПРИЛОЖЕНИЕ 2. (Исключено, Изм. № 1).
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 09.09.83 № 4165
2. Срок проверки — 1992 г.
3. Стандарт соответствует СТ СЭВ 3411—81 в части метода измерения напряжения смещения нуля
4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обоана чен не НТД на который дана ссылка
Номер пункта
ГОСТ 23089 0—78
Вводная часть
6. Переиздание (декабрь 1991 г.) с Изменениями № 1, № 2, утвержденными в феврале 1986 г., августе 1989 г. (ИУС 6—86, 12—89)
7. Проверен в 1988 г. Срок действия продлен до 01.01.94 (Постановление Госстандарта СССР от 28.06.88 № 2428)