Спосіб визначення власного коефіцієнта підсилення операційного підсилювача

Спосіб визначення власного коефіцієнта підсилення операційного підсилювача, який полягає у тому, що в тест-схемі на операційному підсилювачі за вхідною та вихідною напругами вимірюють реальний коефіцієнт підсилення Ku , який відрізняється тим, що додатково фіксують апріорно відомий опір резисторів R 1 та R 2 , які задають Способи визначення власного коефіцієнта підсилення операційного підсилювача належать до області електроніки, радіоелектроніки й стосуються прецизійного застосування операційних підсилювачів (ОП) при розробці, виробництві та тестуванні електронних компонент. Власний коефіцієнт підсилення операційного підсилювача є основним параметром для пристроїв на активних елементах, але він існує тільки у віртуальному виглядів паспортних даних на ОП. Відомі способи визначення коефіцієнтів підсилення, для розрахунку яких використовують операції порівняння вхідних та вихідних сигналів [Зеленин А.Н. Схемотехника радиоэлектронных устройств на аналоговых ИС. - Xарьков: Телетех, 2003. - 251 с, ил.], який полягає у використанні основної властивості операційного підсилювача, за якою вказаний коефіцієнт встановлюється відношенням вихідної напруги до вхідної. Недоліками таких способів є недостатня точність визначення коефіцієнта підсилення та неможливість його застосування для операційних підсилювачів, у яких цей параметр складає значення 5 6 10 -10 . Такі способи визначення власного коефіцієнта підсилення операційного підсилювача, наразі, мають теоретичну цінність. Найбільш близьким за технічною суттю рішенням є спосіб визначення власного коефіцієнта підсилення операційного підсилювача (варіанти), який полягає у тому, що в тест-схемі на операційному підсилювачі вимірюють реальний коефіцієнт підсилення Кu, визначають абсолютну похибку перетворення, за якої у тест-схемі для різноманітних можливих включень операційного підсилювача встановлюють його власний коефіцієнт підсилення [Патент України № 92385, МПК(2009) H03F3/45; G01R1/00, публ. 25. 10. 2010, Бюл. № 20]. Недоліки відомого способу полягають у тому, що операції з вимірювання параметрів та їх наступного розрахунку для тест-схеми характеризуються складністю. Технічною задачею корисної моделі є спрощення процесу експериментального визначення власного коефіцієнта підсилення операційного підсилювача для поточного контролю у його виробництві, застосуванні у радіоелектронних пристроях й компонентах за умов подавлення синфазної складової. Вказана задача вирішується тим, що у способі визначення власного коефіцієнта підсилення операційного підсилювача, який полягає у тому, що в тест-схемі на операційному підсилювачі за вхідною та вихідною напругами вимірюють реальний коефіцієнт підсилення Ku , згідно з корисною моделлю, додатково фіксують апріорно відомий опір резисторів R 1 та R 2 , які задають підсилення, за їх підсилення, за їх співвідношенням R1 / R 2  1 та співвідношенням R1 / R 2  1 та реальним коефіцієнтом підсилення Ku добутком визначають власний коефіцієнт підсилення операційного підсилювача. (19) UA (11) 63977 (13) U реальним коефіцієнтом підсилення Ku добутком визначають власний коефіцієнт підсилення операційного підсилювача. 3 63977 На кресленні наведена принципова тест-схема на операційному підсилювачі при наявності вхідних напруг U1 , U2 та напруги на виході U3 . Тест-схема за кресленням складається з симетричного каскаду на вхідних резисторах 1.1, 1.2, таких, що R1.1  R1.2  R1 , резисторах зворотного ОП-3 з напругою U5 через резистор 1.2 підключено до входу 9 тест-схеми зі вхідною напругою U2 , а через резистор зворотного зв'язку 2.2 з'єднано з виходом 6 ОП-3. Спосіб визначення власного коефіцієнта підсилення операційного підсилювача можна обґрунтувати та описати його функціонування за допомогою аналітичного моделювання відносно тестсхеми (див. креслення) наступним чином: Відносно напруг входу і виходу U1 та U2 , на зв'язку 2.1, 2.2, відповідно R 2.1  R 2.2  R 2 , та на операційному підсилювачі ОП-3. Неінвертуючий вхід 4 ОП-3 з напругою U 4 через резистор 1.1 підключено до входу 5 тест-схеми зі вхідною напругою U1 , а через резистор зворотного зв'язку 2.1 з'єднано з виходом 6 ОП-3 та виходом 7 тестсхеми з вихідною напругою U3 . Інвертуючий вхід 8 U4  4 резисторах R1.1 та R 2.2 створено подільник з напругою U 4 у точці ділення, тому R1.1  U3 R U R 2.1  U1 R U   2 1  1 3 . (1) R1.1  R 2 R1.1  R1.2 R1  R 2 R1  R 2 За аналогією з (1) для подільника на резисторах R1.2 та R 2.2 відносно напруг U2 та U3 напругу U5 можна визначити таким чином: U5  R1.2  U3 R U R 2.2  U1 R U   2 1  1 3 . (2) R1.2  R 2.2 R1.2  R 2.2 R1  R 2 R1  R 2 За основною властивістю операційного підсилювача U3  K ОП  (U4  U5 ) , де K ОП - власний коефіцієнт підсилення ОП, можна отримати: , або R1  U3 R1  U3 R2  U1 R2  U2 R2  U1 R2  U2 U3  K ОП  ( R1  R2 U3   R1  R2  R1  R2 K ОП  R1  R2 )  K ОП  ( R1  R2  R1  R2 ) K ОПR 2  (U1  U2 )  K U  (U1  U2 ) . (3) R1  R 2 З підсумкового виразу (3) можна визначити вираз коефіцієнта підсилення K u тест-схеми: KU   K ОПR 2 , R1  R 2 тоді K U  (R1  R 2 ) R  K U  ( 1  1) . (4) R2 R2 Отже, порядок здійснення запропонованого способу полягає у наступній послідовності дій у часі. 1. Для тест-схеми класично визначають коефіцієнт K U підсилення за напругою відносно реальної вихідної U3 та установленої вхідної ( U1  U2 ) напруг. При цьому констатуємо відсутність впливу синфазної складової не тільки через різницю у вхідній напрузі, але й з урахуванням наступного подавлення цієї складової, власне, самим операційним підсилювачем. 2. Для апріорно відомих опорів резисторів R1.1  R1.2  R1 та R 2.1  R 2.2  R 2 , що встановлюють підсилення, розраховуємо співвідношення R1 / R 2  1 , яке вказує, у скільки разів власний коефіцієнт підсилення K ОП більше, ніж коефіцієнт підсилення за напругою K U , тобто є коефіцієнтом редукції. 3. Добутком співвідношення R1 / R 2  1 відомих резисторів R1, R2 та реального коефіцієнта підсилення K U за напругою у тест-схемі однозначно визначають власний коефіцієнт підсилення K ОП операційного підсилювача. Таким чином, запропонований спосіб визначення власного коефіцієнта підсилення операційного підсилювача вирішує поставлену задачу простими засобами, виконує експериментальне визначення найважливішого показника елементної бази аналогової техніки, який, наразі, наводиться на операційні підсилювачі у довідковій літературі теоретичними значеннями паспортних даних, до того ж приблизно, а саме з дискретністю у десятки, 3 6 сотні разів у діапазоні 10 -10 . Розглянутий спосіб визначення власного коефіцієнта підсилення операційного підсилювача може бути використаний в області радіоелектроніки при схемотехнічній побудові пристроїв та в електроніці при виготовленні і контролі параметрів електронних компонент. 5 Комп’ютерна верстка В. Мацело 63977 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601