УДК 621.3.049.77.083:006.354 Группа Э29
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
МИКРОСХЕМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ
Метод измерения времени установления выходного напряжения операционных усилителей
Integrated circuits. Method of measuring the operational amplifiers output voltage settling time
ГОСТ
23089.6—83
0КП 62 3100
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 9 сентября 1983 г. № 4165 срок действия установлен
с 01.01.84
Проверен в 1988 г. Постановлением Госстандарта СССР от 28.06.88 № 2429 срок действия продлен
до 01.01.94
Настоящий стандарт распространяется на операционные усилители (ОУ) и устанавливает метод измерения времени установления выходного напряжения £уст.
Общие требования к измерению и требования безопасности — по ГОСТ 23089.0—78.
Стандарт соответствует СТ СЭВ 3411—81 в части метода измерения времени успокоения выходного напряжения (см. приложение 1).
1. ПРИНЦИП И УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ
1.1. Метод основан на измерении интервала времени ^уст от момента пересечения входным импульсным напряжением ОУ уровня отсчета 0,5 UBXi а до момента последнего пересечения переходным процессом на вершине выходного напряжения ОУ уровня отсчета UBых+е или UBUX—е, где UBX>Gi — амплитуда входного прямоугольного импульса; Овых —- у:тановившееся значение выходного напряжения ОУ; — граничные значения зоны допустимого отклонения.
1.2. Параметр tycт измеряют в схеме инвертирующего усилителя с отрицательной обратной связью с коэффициентом усиления
Издание официальное ★
Переиздание. Декабрь 1991 г.
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССР
Ку, £/, ос=1 при положительном и отрицательном входном импульсном напряжении.
1.3. Значения е задают в процентах от установившегося значения выходного напряжения ОУ и они должны выбираться из ряда: ± 1,00; ± 0,10; ± 0,01 % Uw%.
1.4. Электрический режим (напряжение питания Un, сопротивление и емкость нагрузки Rtt и Сн) и условия измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ конкретны-х типов.
2. АППАРАТУРА
2.1. Электрическая структурная схема измерительной установки приведена на черт. 1.
DA — проверяемый ОУ; GI — генератор прямоугольных импульсов; G2 и G3 — источники постоянного напряжения; Р — измеритель; Rl, R2 и R3 — резисторы делителей напряжения; R4 — резистор нагрузки ОУ; CI и С2 — шунтирующие конденсаторы; СЗ — конденсатор нагрузки ОУ; S — устройство коммутации; а! — инвертирующий вход; а2 ~ неинвертирующий вход. Элементы цепей коррекции не указаны
Черт. 1
2.2. Генератор G1 должен обеспечивать установку и поддержание следующих параметров прямоугольных положительных и отрицательных импульсов.
2.2.1. Амплитуда импульсов должна обеспечивать получение на выхсде ОУ максимальных выгодных напряжений t/+ вых> шах И
U-вых. max, установленных в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов и при этом ОУ должен работать в линейном режиме.
Погрешность установки амплитуды импульсов должна быть в пределах ±5 %.
2.2.2. Длительность фронта п должна удовлетворять условию
И =
(1)
где tHap — время нарастания выходного напряжения ОУ.
2.2.3. Длительность импульсов т2 должна удовлетворять условию
yen*
2.2.4, Время установления тз удовлетворять условию
т3<
импульса
^усп
“ ■
(2)
генер атор а дол жно
(3)
2.2.5. Выбросы на импульсах должны быть в пределах ±5 % от амплитуды импульсов.
2.2.6. Частота следования импульсов f должна удовлетворять условию
<4>
2.2.7. Значения перечисленных параметров генератора должны быть установлены в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.
2.3. Источники постоянного напряжения G2 и G3 должны обеспечивать установку и поддержание напряжений питания с погрешностью в пределах ±2 %.
2.4. Измеритель Р должен обеспечивать измерение интервалов времени при нарастании положительного и отрицательного выходных напряжений ОУ (черт. 2) с погрешностью по напряжению б и в пределах ±(10 % |е[+0,4 мВ) и погрешностью по времени б* в пределах ±5 % ^уст с доверительной вероятностью 0,997.
Способы построения измерителей времени установления выходного напряжения ОУ приведены в справочном приложении 2.
2.5. Сопротивления резисторов Rl, R2 и R4 следует выбирать из условий
R%^> lO-/?Bbtx,Gl 5 (3)
Я2“Ь^ВЫХ,Й1 = /?!, (6)
где /?Вых gi — выходное сопротивление генератора G1.
Сопротивление резистора RH равно сопротивлению параллельного соединения резисторов Rl, R4 и /?вх,я, где /?вх, р ■— входное
сопротивление измерителя Р. При этом сопротивление резистора R1 следует выбирать так, чтобы постоянная времени входной цепи ОУ Твх была на порядок меньше, чем время нарастания ОУ:
T'bx^^j 1 ^нар ■» | (7) |
т = -С * ЬВЧ 2 ив\> | (8) |
xtQA -f-Cnl1 | (9) |
где Свх, da — входная емкость ОУ;
Сп1 — паразитная емкость монтажа входной цепи ОУ.
2.6. Сопротивление резистора R3 следует выбирать из условия
я3= . (Ю)
2.7. Сопротивление резисторов R1—R4 следует указывать в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов и допустимое отклонение их должно быть в пределах ±0,5 %.
2.8. Емкости конденсаторов С1 и С2 должны обеспечивать на питающих выводах ОУ пульсацию напряжений не более значений, установленных в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, во всей полосе пропускания ОУ.
2.9. Емкость конденсатора СЗ следует выбирать из условия
С3—Сн—СП2—С
в Х,Р>
(И)
где СП2 — паразитная емкость монтажа выходной цепи ОУ;
С„х, р — входная емкость измерителя с учетом емкости соединительного кабеля.
Допустимое отклонение емкости конденсатора СЗ должно быть в пределах ±2
2.10. 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.
3.2. Подают на ОУ напряжения питания от источников G2 и G3.
3.3. Подают от генератора G1 через резистор R2 на инвертирующий вход ОУ входные прямоугольные импульсы.
3.4. Измеряют измерителем Р время установления tycT от момен-та пересечения входным сигналом уровня 0,5 t/BX, Gi (переключатель S в положении 1) до момента последнего пересечения входным напряжением ОУ уровней отсчета С/ВЫх-|-е или UBых—в (переключатель 5 в положении 2).
4. ПОКАЗАТЕЛИ точности измерении
4.1. Погрешность измерения времени установления выходного напряжения ОУ должна быть в пределах ±10 % с доверительной вероятностью 0,997.
Определение показателей точности измерения приведено в приложении 3.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ ГОСТ 23089 6—83 СТ СЭВ 3411—81
ГОСТ 23089 6—83 соответствует п 17 СТ СЭВ 3411—81
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОУ
Измерители времени успокоения выходного напряжения строят двумя способами
1- й способ — выделение переходного процесса с помощью алгебраического сложения на резистивном делителе входного и выходного напряжении проверяемого ОУ, включенного по схеме инвертирующего усилителя с отрицательной обратной связью с коэффициентом усиления Ку ь, ос — 1. В этом случае выделяют переходный процесс на уровне нуля, а его исследуют и измеряют /уСт приборами широкого применения (осциллографами) или измерителями динамических параметров,
2- й способ — дифференциально-интегральный, заключающийся в определении значений заряда, проходящего через конденсатор в течение времени от исследуемой точки переходного процесса до установившегося значения выход-ваго напряжения ОУ.
ПРИЛОЖЕНИЕ * Рекомендуемое
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОУ
1 Составляющие суммарной погрешности измерения
1.1. Относительную инструментальную погрешность 6Р измерителя Р определяют по формуле
бр — ]/" » (1)
где б и — относительная погрешность, вызванная погрешностью формирования временного интервала по заданным уровням 0,5£/ВХ(С1 и UВых =te,
3* — относительная погрешность, вызванная погрешностью измерения вре
менного интервала tycт *
Значения 6 и и 6* указаны в п 24 настоящего стандарта
1.2, Относительная методическая погрешность бмет состоит из следующих составляющих
L2 1 Погрешность 6i, вызванная влиянием длительности фронта Ti вход-лого импульса
1.2 2 Погрешность 62, вызванная неточностью установки и поддержания напряжений питания Uп проверяемого ОУ
12.3 Погрешность 63, вызванная конечным значением коэффициента усиления /Су, И" ос схемы включения ОУ.
1.2 4. Погрешность б4, вызванная отклонением емкости нагрузки Сн проверяемого ОУ
1.2 5 Погрешность 65, вызванная отклонением элементов фазо-частотной коррекции ОУ.
12.6 Составляющую погрешности 6* (t = 11 2, .. , 5) определяют по формуле
^уст, I
Ь
уст,mm
(2)
гдеД/усТЧ* — абсолютное значение изменения времени успокоения выходного
напряжения ОУ, вызванное отклонением соответствующего параметра по пп. 1.2.1—1.2.5 настоящего приложения; iycT.min — минимальное значение времени успокоения выходного напряжения ОУ.
1.3. Суммарную методическую погрешность 6мет s определяют по формуле
бМет,*=± V 6?+62+ei+a24+a2s . О)
2. Суммарная погрешность измерения
2.1. Суммарную погрешность измерения времени успокоения выходного напряжения ОУ определяют по формуле
вц-* l/4+SUs • <4>