SU437107A1

SU437107A1 - Device for evaluating the operating accuracy of operational amplifiers

Info

Publication number: SU437107A1
Application number: SU1836614A
Authority: SU
Inventors: Людмила Александровна Корытная; Андрей Андреевич Проценко; Владислав Владимирович Бурак
Original assignee: Институт кибернетики Академии наук УССР
Priority date: 1972-10-13
Filing date: 1972-10-13
Publication date: 1974-07-25

Description

1one

Изобретение относитс к вычислительной технике, в частности к гибридной.The invention relates to computing, in particular to a hybrid one.

Известны устройства оценки точности работы операционных усилителей, содержащие гармоничеокий осцилл тор и блок сравнени .Devices for estimating the operating accuracy of operational amplifiers are known, which contain a harmonic oscillator and a comparison unit.

Известные устройства отличаютс малым числом контролируемых параметров и узким частотным диапазоном.The known devices are characterized by a small number of monitored parameters and a narrow frequency range.

Предлагаемое устройство дополнительно содержит цифровой блок управлени и обработки , -блок коммутации, два масштабных блока, блок операционных усилителей и блок управлени осцилл тором, причем выходы цифрового блока управлени и обрабожи соответственно соединены с входом блока цифро-аналоговых преобразователей, с входом цифроаналогового преобразовател , с входом блока коммутации. Выход блока цифро-аналоговых преобразователей соединен с входом первого масштабного блока, выход цЕфро-аналогового преобразовател соединен с одним из входов блока сравнени , выход первого масштабного блока соединен с входом блока коммутации, входы и выходы блока коммутации соответственно соединены с входами и выходами блока операционных усилителей, гармоннческото осцилл тора, блока управлени осцилл тором . Кроме того выход блока коммутации соединен с входом второго масштабного блока , выход которого соединен с вторым входомThe proposed device further comprises a digital control and processing unit, a switching unit, two large-scale blocks, an operational amplifier unit and an oscillator control unit, the outputs of the digital control unit and processing, respectively, connected to the input of the digital-to-analog converter unit, to the digital-to-analog converter input, c input switching unit. The output of the digital-to-analog converter unit is connected to the input of the first scale unit, the output of the digital-analog converter is connected to one of the inputs of the comparison unit, the output of the first scale unit is connected to the input of the switching unit, and the inputs and outputs of the switching unit are respectively connected to the inputs and outputs of the operational amplifier unit , harmonic oscillator, oscillator control unit. In addition, the output of the switching unit is connected to the input of the second scale unit, the output of which is connected to the second input

блока сравнени , а выход блока сравнени соединен с входом цифрового блока управлени и обработки.the comparison unit, and the output of the comparison unit is connected to the input of the digital control and processing unit.

На чертеже показана блок-схема устройства .The drawing shows a block diagram of the device.

Она состоит из цифрового блока 1 управлени и обработки, блока 2 цифро-аналоговых преобразователей; цифро-аналогового цреобразовател 3; блока коммутации 4; блокаIt consists of a digital block 1 of control and processing, a block of 2 digital-analog converters; digital-to-analog co-converter 3; switching unit 4; block

сравнени 5; масштабного блока 6; масштабного блока 7; гармонического осцилл тора 8; блока 9 управлени осцилл тором, служащим дл запуска и останова гармонического осцилл тора 8 совместно с провер емым операционным усилителем; блока 10 операционных усилителей , подлежащих проверке.compare 5; scale block 6; scale unit 7; harmonic oscillator 8; an oscillator control unit 9 serving to start and stop the harmonic oscillator 8 together with a test operational amplifier; block 10 operational amplifiers to be tested.

Цифровой блок 1 управлени и обработки предназначен дл выдачи через блОК коммутации 4 начальных условий и входных сигналовDigital control and processing unit 1 is designed to issue 4 initial conditions and input signals through the switching block of 4

на провер емые операционные усилители блока операционных усилителей 10 и на операционные усилители гармонического осцилл тора 8; дл управлени блоком коммутации 4 при различных вариантах пе| эеключений; дл the tested opamps of the op amp assembly 10 and the opamps of the harmonic oscillator 8; to control the switching unit 4 with different options ne | eklyucheny; for

пуска и останова гармонического осцилл тора 8 и при замене в его структуре одного из операционных усилителей провер емым операционным усилителем блока 10 операционных усилителей, дл выдачи эталонной кривой вstarting and stopping the harmonic oscillator 8 and replacing one of the operational amplifiers with the operational amplifier being checked by the operational amplifier in its structure, for issuing a reference curve in

дискретном коде на цифро-аналоговый преобразователь 3; дл съема результатов контрол с блока сравнени б; дл анализа результатов контрол и выдачи их «а цифро-течать. Блок 2 цифро-аналоговых преобразователей предназначен дл выдачи начальных условий и входных аналоговых сигналов на опе,рационные усилители блока 10 олерациониых усилителей и .на операционные усилители гармонического осцилл тора 8. Цифро-аналоговый И|реобразователь 3 предназначен дл преобразовани эталонной кривой в дискретном коде, эквивалентной выходному сигналу иа выходе операционного усилител гори работе гармонического осцилл тора 8, в аналоговые сигналы и выдачи их на блок сравнени 5. Блок коммутации 4 предназначен дл подключени операционных усилителей блока 10 операционных усилителей и операционных усилителей гармонического осцилл тора 8 к выходам блока 2 цифро-аналоговых преобразователей , дл подключени каналов управлени цифрового блока 1 улравлени и обработки К блоку уцравлени осцилл тором 9, дл подключени вместо одного из операционных усилителей гармонического осцилл тора 8 провер емого операционного усилител блока операционных усилителей 10, дл подключени каналов выхода провер емых усилителей блока операционных усилителей на масштабный блОК 7. Блок сравнени 5 предназначен дл сравнени аналоговых величин эталонной кривой с определенным шагом дискретности, выдаваемой цифро-аналоговым преобразователем 3, с аналоговыми сигналами, поступаюш,ими с выхода масштабного блока 7, и дл выдачи результатов контрол в цифровой блок 1 управлени и обработки. Масштабный блок 6 .предназначен дл согласовани масштабов выходных сигналов блока цифро-аналоговых преобразователей 2 с входными сигналами провер емых операционных усилителей блока операционных усилителей и операционных усилителей гармонического осцилл тора 8. Масштабный блок 7 предназначен дл согласовани масштабов выходных сигналов провер емых операционных усилителей блока операционных усилителей с входным сигналом блока сравнени 5. Гармонический осцилл тор 8 предназначен дл проверки работы операционного усилител блока операционных усилителей, подключенного в гармонический осцилл тор 8 вместо одного .из его операционных усилителей. Предлагаемое устройство работает следуюШ .ИМ с разом. При работе в ре симе оценки точности .провер емых операционных усилителей каждый провер емый операционный усилитель блока операционных усилителей поочередно (Подключаетс с помош,ью блока коммутации 4 цифровым блоком управлени и обработки 1 в гармонический осцилл тор 8 вместо одного из операционных усилителей. работающих в режиме интегратора. ОперациОнные усилители самого гармонического осцилл тора 8 вл ютс эталонными. Гармонический осцилл тор 1ПрИ этом решает дифференциальное уравнение ;/ + u)i/ 0.(1) Выходной сигнал провер емого операционного усилител при решении уравнени (1) будет представл ть синусоидальное выходное Напр жение. Гармонический -осцилл тор 8 вырабатывает гармонические синусоидальные колебани и вл етс весьма чувствительным инди1катором , обнаруживаюш,им дополнительные фазовые сдвиги в используемых в гармоническом осцилл торе онерационных усилител х. Фазовую погрешность эталонных усилителей гармонического осцилл тора можно определ ть заранее и затем вычислить фазовую логрешность провер емого операционного усилител . Дл осуществлени цикла проверки точности операционного усилител блока операционных усилителей ГО с помош,ью цифрового блока 1 управлени и Обработки и блока коммутации 4 набираетс гармонический осцилл тор 8 соБместно с провер емым операционным усилителем блока операционных усилителей, выдаютс определенные входные значени и начальные услови на операционные усилители набранного гармонического осцилл тора 8 и через блок уцравлени осцилл тора 9 занускаетс набранный гармонический осцилл тор. С выхода провер емого онерационного усилител блока операционных усилителей 10 через масштабный блок 7 на один из входов блока сравнени 5 начинают поступать непрерывные аналоговые сигналы в виде синусоидальных колебаний определенной амплитуды. Одновременно с запуском гармо.нического осцилл тора 8 от цифрового блока 1 управлени и обработки с определенным шагом дискретности через цифро-аналоговый преобразователь 3 на второй вход блока сравнени 5 начинают поступать дискретные по времени аналоговые сигналы, эквивалентные эталонному решению уравнени (1). Выдача аналоговых сигналов с цнфро-аналогового преобразовател 3 на блок Сравнени 5 синхронна по времени и равна в определенные моменты времени мгновенным значени м непрерывного аналогового сигнала, поступаюш,его в виде эталонного реени (1) с выхода гармонического осцилл тора 8. Таким Образом, на блоке сравнени 5 осуш,ествл етс сравнение синхронных по времени мгновенных значений эталонного и рабочего решений уравнени (1). Все результаты сравнени записываютс в процессе решени уравнени гармо.ничеоким осцилл тором 8 в чейки пам ти цифрового управлени и обработки 1. Проверка точности о.перационных усилнтеей блока 10 операционных усилителей осуш ,ествл етс 1В два этапа.На первом этапе осуествл етс проверка амплитудных погрешностей этих аперационных усилителей, котора заключаетс в том, что каждый провер бмый операционный усилитель, как было оиисано , -подключаетс в гармонический осцилл тор 8 и нрове,р етс по выходным значени м его сигналов иа интервале времени работы гармонического осцилл тора 8, равном одному периоду синусоидальных колебаний данного гармонического осцилл тора 8. Цифровой блок 1 управлени и обработки обеспечивает вывод па цпфро-печать данных, характеризуюш ,их точность изменени формы кривой синусоидального напр жени «а выходе провер емого опе,рацио.пного усилител блока 10 операционных усилителей на первом этане работы «абраиного гармонического осцилл тора 8. Это дает возможность с дить об отклонени х амллитуды напр жени на выходе провер емого операционного усилител блока 10 операционных усилителей от эталонных значений.discrete code on the digital-to-analog converter 3; to retrieve the control results from the comparison unit b; for analyzing the results of control and issuing them “a digital to flow. Block 2 of digital-analog converters is designed to output initial conditions and input analog signals to operational amplifiers of a block of 10 optical amplifiers and operational amplifiers of a harmonic oscillator 8. Digital-analogue And | converter 3 is designed to convert a reference curve in a discrete code, equivalent to the output signal and the output of the operational amplifier, operating the harmonic oscillator 8, into analog signals and outputting them to the comparison unit 5. The switching unit 4 is intended to connect Tutorial of operational amplifiers of block 10 of operational amplifiers and operational amplifiers of a harmonic oscillator 8 to the outputs of block 2 of digital-analog converters, for connecting control channels of digital control and processing unit 1 To the control unit of oscillator 9, to connect instead of one of operational amplifiers of a harmonic oscillator 8 tested opamp unit of opamp 10 for connecting channels of output amplifiers of opamp unit to large scale th block 7. Comparative unit 5 is designed to compare analog values of a reference curve with a certain step of discreteness output by a digital-analog converter 3 with analog signals received by them from the output of scale unit 7, and to output control results to digital block 1 of control and processing. The scale unit 6 is designed to match the scales of the output signals of the block of digital-analog converters 2 with the input signals of the tested operational amplifiers of the block of operational amplifiers and operational amplifiers of the harmonic oscillator 8. The scale block 7 is designed to match the scales of the output signals of the tested operational amplifiers of the block of operational amplifiers with the input signal of the comparison unit 5. Harmonic oscillator 8 is designed to test the operation of the operational amplifier unit o operational amplifiers connected to a harmonic oscillator 8 instead of one of its operational amplifiers. The proposed device works the following .Im with time. When operating in the evaluation of the accuracy of the tested operational amplifiers, each tested operational amplifier of the operational amplifier unit is alternately (Connected with a switching unit 4 by a digital control and processing unit 1 to a harmonic oscillator 8 instead of one of the operational amplifiers operating in the integrator. The operational amplifiers of the harmonic oscillator 8 itself are reference. The harmonic 1PrId solves the differential equation; / + u) i / 0. (1) The output signal is verified For an operational amplifier, solving equation (1) will represent a sinusoidal output voltage. The harmonic oscillator 8 generates harmonic sinusoidal oscillations and is a very sensitive indicator, which reveals to them additional phase shifts in the on-off amplifiers used in the harmonic oscillator. The phase error of the reference amplifiers of the harmonic oscillator can be determined in advance, and then the phase log resolution of the tested operational amplifier can be calculated. To carry out a cycle of checking the accuracy of the operational amplifier of the GO operational amplifier unit using a digital control unit 1 and the Processing and switching unit 4, a harmonic oscillator 8 is recruited in conjunction with the operational amplifier unit being tested, certain input values and initial conditions for the operational amplifiers are given dialed harmonic oscillator 8 and dialed harmonic oscillator across the oscillator 9 control unit. From the output of the tested on-amplifier amplifier of the block of operational amplifiers 10, through the scale block 7, continuous analog signals in the form of sinusoidal oscillations of a certain amplitude begin to flow to one of the inputs of the comparison block 5. Simultaneously with the launch of the harmonic oscillator 8 from the digital control and processing unit 1 with a certain discrete step through the digital-to-analog converter 3, time-discrete analog signals equivalent to the reference solution of equation (1) begin to arrive at the second input of the comparator unit 5. The output of analog signals from a digital-to-analog converter 3 to Comparison 5 is synchronous in time and equal at certain instants to the instantaneous values of a continuous analog signal received by it in the form of reference speed (1) from the output of a harmonic oscillator 8. Thus, The comparison unit 5 dried, comparing the time synchronous instantaneous values of the reference and working solutions of equation (1). All results of the comparison are recorded in the process of solving the equation of a harmonic oscillator 8 in the digital control and processing memory cells 1. Verifying the accuracy of the operational amplifiers of the 10 operational amplifiers of the drying stage 1B two stages. In the first stage, the amplitude errors are checked These aerial amplifiers, which consist in the fact that each tested operational amplifier, as it was determined, is connected to a harmonic oscillator 8 and a level, is outputted from its output signals The time interval of operation of the harmonic oscillator 8, equal to one period of sinusoidal oscillations of the given harmonic oscillator 8. Digital control and processing unit 1 provides output of the passport digital printing data, characterizing your accuracy of changing the shape of the sinusoidal voltage curve at the output of the checked operation, of a rational amplifier of a block of 10 operational amplifiers on the first stage of operation of an abrasive harmonic oscillator 8. This makes it possible to determine the voltage deviations at the output of the checked operation onnogo amplifier unit 10 from the operational amplifiers the reference values.

Далее через п циклов работы гармонического осцилл тора 8 а налогич ым способом осуществл етс анализ фазовой погрешности гармонического осцилл тора. В давном случае используетс вление .наколлени фазовой погрешности при п- кратном повторении решени на гармоническом осцилл торе, характеризуемое декрементом затухани амплитуды выходного .синусоидального колебани га-рмонического осцилл тора а определенном промежутке времени его фуц.кционировани .Further, through the n cycles of operation of the harmonic oscillator 8a, the phase error of the harmonic oscillator is analyzed using a taxic method. In the old case, the phenomenon of phase separation errors is used when the solution is repeated multiple times on a harmonic oscillator, characterized by a decrement of the amplitude of the output. Sinusoidal oscillation of a harmonic oscillation decay at a certain time interval of its function.

Число решений уравнени на гармоническом осцилл торе может быть определено по формулеThe number of solutions of an equation on a harmonic oscillator can be determined by the formula

е 2-/гй(ш)%,(2)e 2- / gy (w)%, (2)

где е - относительна погрешность решени where e is the relative solution error

уравнени (1) п - число решений,Equations (1) n is the number of solutions,

б(со)- коэффициент демпфировани (дл полистироловых конденсаторов 2 10-4) b (co) –damping coefficient (for polystyrene capacitors 2 10-4)

При -м цикле решени уравнени (1) На набранном га|рмоническом осцилл торе при оценке фазовой погрешности, кроме результатов решени уравнени (1), учитываетс также допустимый декремент затухани амплитуды выходного сигнала тфовер емого операционного усилител при р-еиении уравнени (1) в реальных услови х.In the cycle of solving the equation (1) On the dialed | rmonic oscillator, when estimating the phase error, besides the results of solving equation (1), the allowable damping decrement of the amplitude of the output signal of the tf realm amplifier when considering equation (1) in real world conditions.

По количеству точек, вышедших из до нустимой зоны при сравнении, можно судить о состо нии элементов провер емого олерационного усилител блока операционных усилителей, поскольку фазовые погреигности остальныхBy the number of points that emerged from the presumed zone when comparing, it is possible to judge the state of the elements of the tested amplifier of the block of operational amplifiers, since the phase amplitudes of the rest

операционных усилителей гармонического осцилл тора заранее определены.Harmonic oscillator operational amplifiers are predefined.

Даплые о результатах оценки фазовой погрешности провер емого операционного усилител блока операционных усилителей при пкратном решении уравнени (1) гармоническим осцилл тором вывод тс на цифролечать . После проверки точности одного из операционных зсилителей блока операционных усилителей с помош.ью цифрового блока управлени и обработки осуш,ествл етс подключение в гармонический осцилл тор очередного операционного усилител блока операционныхThe results of the evaluation of the phase error of the tested operational amplifier of the block of operational amplifiers at the time of solving equation (1) by a harmonic oscillator are displayed on the digital pulse. After checking the accuracy of one of the operational zsilitel of the block of operational amplifiers with the help of a digital block of control and processing of drying, the connection of the next operational amplifier of the operating block to the harmonic oscillator is established

усилителей и выполн етс весь цикл нредыдупдих проверок с выходом всех результатов оценки точности работы данного операционного усилител на цифропечать. Полный цикл работы устройства обеспечивает проверкуthe amplifiers, and the entire cycle of pre-checks checks is performed with the output of all the results of evaluating the accuracy of the operation of this operational amplifier on digital printing. A full cycle of the device provides verification

всех операционных усилителей блока операционных усилителей. При этом информаци о состо нии провер емых усилителей выводитс на цифролечать.all operational amplifiers block operational amplifiers. In this case, the status information of the amplifiers to be tested is displayed on the digital printing.

Предмет изобретени Subject invention

2525

Устройство дл оценки точности работы операционных усилителей, содержаш.ее гармонический осцилл тор, блок сравнени , отличаюш;еес тем, что, с целью увеличени числа контролируемых параметров и расширени частотного диапазона устройства, оно дополнительно содержит цифровой блок управлени и обработки, блок дифро-аналоговых преобразователей, цифро-аналоговый преобразователь , блок коммутации, два масштабных блока и блок управлени осцилл тором; причем выходы цифрового блока управлени и обработки соответственно соединены с входом блока цифро-аналоговых преобразователей , с входом цифро-аналогового преобразовател , с входом блока, коммутации, выход блока цифро-аналоговых преобразователей соединен со входом первого масштабного блока , выход цифро-аналогового преобразовател соединен с одним из входов блока сравнени , выход первого масштабного блока соединен со входом блока коммутаци , входы и выходы блока коммутации соответственно соединены с входами и выходами контролируемого блока Операционных усилителей, гармонического осцилл тора, блока управлени осцилп торОМ, кроме того выход блока коммутации соединен со входом второго мас птабного блока, выход которого соединен со вторым входом блока сравнени , а выход блока сравнени соединен со входом цифрового блока управлени и обработки.A device for evaluating the operating accuracy of operational amplifiers, containing a harmonic oscillator, a comparison unit, is different because, in order to increase the number of monitored parameters and expand the frequency range of the device, it additionally contains a digital control and processing unit, a diffracted-analog unit converters, a digital-to-analog converter, a switching unit, two large-scale blocks and an oscillator control block; the outputs of the digital control and processing unit are respectively connected to the input of the digital-to-analog converter unit, to the digital-to-analog converter input, to the block input, switching, the output of the digital-to-analog converter block is connected to the input of the first scale unit, the digital-to-analog converter output is connected to one of the inputs of the comparison unit, the output of the first scale unit is connected to the input of the switching unit, the inputs and outputs of the switching unit are respectively connected to the inputs and outputs monitored In addition, the output of the switching unit is connected to the input of the second scale unit, the output of which is connected to the second input of the comparison unit, and the output of the comparison unit is connected to the input of the digital control and processing unit.