СОЮЗА ССР
МИКРОСХЕМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СРЕЗА И ЧАСТОТЫ
ЕДИНИЧНОГО УСИЛЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
Издание официально
е
Цена 5 коп.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москв
а
гост
23089.13-86
с 01.01.88
Методы измерения частоты среза и частоты единичного усиления операционных усилителей
МИКРОСХЕМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ
Integrated microcircuits. Measurement methods of the operational amplifiers cut-off frequency and unitary-gain frequency
ОКП 62 3100
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 26 августа 1986 г. Н2 2485 срок действия установлен
до 01.01.93
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на операционные усилители и устанавливает методы измерения частоты среза fcp3 и частоты единичного усиления fa:
метод 1 — измерение частоты среза с плавным изменением частоты входного сигнала;
метод 2 — измерение частоты единичного усиления на фиксированной частоте.
Расчет значения частоты среза по известным значениям коэффициента усиления на постоянном токе и частоты единичного усиления приведен в справочном приложении 1.
Стандарт соответствует Публикации МЭК 147-2J в части требований к методу измерения частоты среза операционных усилителей (ОУ).
Общие требования к измерению и требования безопасности — по ГОСТ 23089.0—78.
МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СРЕЗА С ПЛАВНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ
ЧАСТОТЫ ВХОДНОГО СИГНАЛА
Принцип, условия и режим измерений
Метод основан на нахождении на амплитудно-частотной характеристике проверяемого ОУ частоты, на которой коэффициент усиления (Ку, и) ОУ уменьшается на 3 дБ относительно значения на заданной частоте f0.
П
Издание официальное
ерепечатка воспрещена© Издательство стандартов, 1986
Электрический режим и условия измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.
Аппаратура
Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на чертеже.
Сопротивление резистора Т?з“Т?4 выбирают из условия
/
(1)
?з<0,01 /?вх,где 7?вх — типовое значение модуля входного сопротивления ОУ.
С
вых, max
max
опротивление резисторов /?і=Т?5 И /?2 выбирают из следующих условий:(2)
где [7см, max — абсолютное максимальное значение напряжения (э. д. с.) смещения нуля проверяемого ОУ; U 'вых, max— абсолютное максимальное значение выходного напряжения вспомогательного устройства балансировки (ВУБ);
£>А—-проверяемый ОУ; G1—источник переменного напряжения; G2, G3—источники постоянного напряжения; А—вспомогательное устройство балансировки (ВУБ); PV1, PV2-H3- мерители переменного напряжения; RltR5—суммирующие резисторы; R2, R3—резисторы входного делителя напряжения; R4— симметрирующий резистор; R6—резистор нагрузки проверяемого ОУ; R7—входной резистор ВУБ; С/—разделительный конденсатор; С2—конденсатор нагрузки проверяемого ОУ; СЗ—конденсатор цепи обратной связи ВУБ; al— инвертирующий вход; а2—неинвертирующий вход; с—суммирующая точка.
(3)
где Rpvj —входное сопротивление измерителя PV1; Rgi —минимальное допустимое сопротивление нагрузки источника переменного напряжения;
(4)
где Rs— минимальное допустимое сопротивление нагрузки ВУБ
(5)
Сопротивление резистора R& выбирают из услови
я
где RPv2 — входное сопротивление измерителя; Ra — модуль входного сопротивления ВУБ; 7?н— сопротивление нагрузки, установленное в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.
Сопротивление резистора Я? выбирают из условия
/?т>2 /?н. (6)
Допустимые отклонения сопротивления резисторов 7?!—Т?7 должны быть в пределах ±0,5%.
Источник переменного напряжения G1 должен обеспечивать установление и поддержание на время измерения переменного напряжения синусоидальной формы U, установленного в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, с погрешностью в пределах ±3% в диапазоне частот от fo до fB.
Частоту fo указывают в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, а частоту fB выбирают из условия
Усрз.шах? (7)
где fB — верхний предел измерения частоты среза ОУ на установке; fcpa, шах — максимальное значение частоты среза проверяемого ОУ.
Нестабильность по напряжению источника переменного напря* жения G1 за время измерения не должна превышать ±2%.
Погрешность установления и поддержания частоты переменного напряжения источника G1 должна находиться в пределах
Источники постоянного напряжения G2 и G3 должны обеспечивать установление и поддержание напряжения питания
,
установленного в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, с погрешностью в пределах ± 1 %.
Е мкость конденсатора Ci выбирают из условия
(8)
Допустимое отклонение емкости конденсатора Ci должно находиться в пределах ±5%.
Емкость конденсатора Сг выбирают из условия
(9)
где Сн — емкость нагрузки, установленная в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов; Сп — паразитная емкость выходной цепи проверяемого ОУ; CpV2 — входная емкость измерителя PV2 С а — входная емкость ВУБ.
Допустимое отклонение емкости конденсатора Сг должно находиться в пределах ±2%.
Емкость конденсатора Сз выбирают из условия
! <0,05Я7, (10)
Допустимое отклонение емкости конденсатора С3 должно находиться в пределах ±5%.
Измеритель переменного напряжения PV1 должен обеспечивать измерение напряжения в суммирующей точке с с погрешностью в пределах ±4% в диапазоне частот от f0до fB.
Измеритель переменного напряжения PV2 должен обеспечивать измерение напряжения ивых на выходе проверяемого ОУ с погрешностью в пределах ±4?% в диапазоне частот от fo ДО /в.
Коэффициент усиления вспомогательного устройства балансировки (ВУБ) на частоте f0 должен удовлетворять условию
/
(11)
Гу,о>10,где К'у.о —коэффициент усиления ВУБ на частоте fQ.
ВУБ, резистор R7 и конденсатор СЗ исключают из схемы из^ мерительной установки, если выполняется условие
см, max
вых, max»
(12)
где С/ВЫх,тах — абсолютное максимальное значение выходного напряжения ОУ.
При этом выход проверяемого ОУ подсоединяют к правому по схеме выводу резистора /?5. В этом случае значение сопротивления резистора /?б вместо условия (5) выбирают из условия
П од готовка и проведение измерений
Подключают ОУ к измерительной установке.
На ОУ подают напряжение питания от источников G2 и G3.
От источника G1 подают переменное напряжение с частотой /0.
Измеряют напряжение 17с, 0 в суммирующей точке с измерителем PV1 и напряжение І7вых,о на выходе ОУ измерителем PV2.
Увеличивают частоту переменного напряжения источника G1 до такого значения частоты f, на которой выполняется условие
=0,707
^вых, о ^с.о
(14)
^вых, /
Регистрируют частоту переменного напряжения, равную частоте среза /срз проверяемого ОУ.
Показатели точности измерений
Показатели точности измерения частоты среза должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов с доверительной вероятностью 0,95.
Границы интервала, в котором находится погрешность измерения, определяют по формулам приложения 2.
МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ЕДИНИЧНОГО УСИЛЕНИЯ
НА ФИКСИРОВАННОЙ ЧАСТОТЕ
Принцип, условия и режим измерений
Метод основан на измерении коэффициента усиления проверяемого ОУ на фиксированной частоте fQ и дальнейшем вычислении частоты единичного усиления.
Значение частоты fo должно находиться в пределах линейного участка спада амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) проверяемого ОУ и должно выбираться из ряда 10п кГц, где п = 0, 1, 2, 3 ...
Электрический режим и условия измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ, конкретных типов.
Метод необходимо применять для ОУ, имеющих спад АЧХ в области высоких частот, равный 20 дБ/дек.
Для ОУ, у которых спад амплитудно-частотной характеристики в области высоких частот отличен от 20 дБ/дек, рекомендуется применять метод измерения частоты единичного усиления с плавным изменением частоты входного сигнала по рекомендуемому приложению 3.
Аппаратура
Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на чертеже.
Сопротивления резисторов R1—R7 должны удовлетворять требованиям пп. 1.2.2—1.2.6.
Источник переменного напряжения G1 должен обеспечивать установление и поддержание на время измерения переменного напряжения синусоидальной формы установленного в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, с погрешностью в пределах ±3%.
Частоту переменного напряжения Jo выбирают по п. 2.1.2.
Нестабильность по напряжению источника переменного напряжения G1 за время измерения не должна превышать ±2%.
Погрешность установления и поддержания частоты переменного напряжения источника G1 должна находиться в пределах ±2%.
Источники постоянного напряжения G2 и G3 должны удовлетворять требованиям п. 1.2.8.
Емкости конденсаторов С1 — СЗ должны удовлетворять требованиям пп. 1.2.9—1.2.11.
Измеритель переменного напряжения PV1 должен обеспечивать измерение напряжения Uc в суммирующей точке с с погрешностью в пределах ±2% на частоте f0.
Измеритель переменного напряжения PV2 должен обеспечивать измерение напряжения (7Вых на выходе проверяемого ОУ с погрешностью в пределах ±2% на частоте
Подготовка и проведение измерений
Подключают ОУ к измерительной установке.
На ОУ подают напряжение питания от источника G2 и G3.
От источника G1 подают переменное напряжение с частотой /о-
Измеряют напряжение Uc в суммирующей точке с измерителем PV1.
Измеряют напряжение І7вых на выходе проверяемого ОУ измерителем PV2
.
Обработка результатов измерений
Частоту единичного усиления ОУ fi определяют по формуле
(15)
2^5. Показатели точности измерений
2.5.1. Показатели точности измерения частоты единичного уси
ления проверяемого ОУ должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов с доверительной вероятностью 0,95.
Границы интервала, в котором находится погрешность изме
рения, определяют по формулам рекомендуемого приложения 2.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
РАСЧЕТ ЗНАЧЕНИЯ ЧАСТОТЫ СРЕЗА И ЧАСТОТЫ ЕДИНИЧНОГО
УСИЛЕНИЯ ОУ ПО ИЗВЕСТНОМУ ЗНАЧЕНИЮ КОЭФФИЦИЕНТА
УСИЛЕНИЯ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
Для ОУ, имеющих однополюсную АЧХ со спадом 20 дБ/дек, частота среза может быть определена по известному значению коэффициента усиления на ПОСТОЯННОМ токе Ку, V И частоты единичного усиления fl по формуле
/срз
Коэффициент усиления на ПОСТОЯННОМ токе Ку, и может быть определен по ГОСТ 23089.1—83, а частота единичного усиления fi — по методу 2 или рекомендуемому приложению 3 настоящего стандарта
'М ! і
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рекомендуемое
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ
ЕДИНИЧНОГО УСИЛЕНИЯ И ЧАСТОТЫ СРЕЗА
