Собственный коэф-т усиления ОУ, Замер Кус. Опции

[Пацаев]

Пытался построить передаточную характристику ОУ без ОС при линейно (более или менее) изменяющемся входном сигнале. Разнополярное питание подавал с Keithley 2602 (не помню точно, какие хар-ки по пульсациям и стабильности, но явно все лучше, чем 1% от задаваемых, а 1% - из ГОСТа, насколько помню). Входное напряжение выдавал калибратор В2-43 (погрешность выдачи в идеальных условиях +-1 мкВ, если верить документам). Корпус микросхемы находился в контактирующем устр-ве, которое короткими проводками соединялось с маленькой платой. На плате разъем - к его штырькам сразу напаивал кондеры по питанию и нагрузку. Цеплял приборы к компу, с большим шагом проходил отрезок примерно от -10мВ до +10мВ, чтобы определить, где находится напр. смещения, затем с более мелким шагом (а точнее 10 мкВ) снимал хар-ку так, чтобы Uсм находилось примерно посередине графика, а справа и слева ОУ выходил в насыщение. Линейной характристики все равно не получилось Шумы. Весь, в идеале, линейный наклонный участок изрезан колебаниями напряжения так, что нельзя судить о линейности. Можно грубо аппроксимировать, но кому это надо. Поделитесь, кто измерял собс.коэф.ус., как правильно?

Забыл добавить, все дело положил в металлический ящик (термокамера под рукой оказалась), провода приборов просовывал в дыру в переборке ящика. Все одно, результат тот же, хотя слегка менее шумно, все же, стало.

[kovigor]

Поделитесь, кто измерял собс.коэф.ус., как правильно?

Так ведь есть же ГОСТ:
http://standartgost.ru/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%2023089.1-83
Есть книжки по ОУ, тот же Достал и проч. Неужели там ничего нету ?
http://lord-n.narod.ru/walla.html

[Пацаев]

Может и есть, но я не нашел, пока что. Несколько книг просмотрел. Например, Алексеев А. Г. "ОУ и их применение", там пару страниц обсуждается замер Кус без обратной связи. Охранное кольцо даже нарисовано вокруг входов ОУ. Приведена схема. Но на вход усилителя подается сигнал с делителя, а не с прибора напрямую. И в ГОСТе - там есть корректирующий ОУ, есть ОС. Мне же нужно снять передаточную хар-ку автоматически, и без использования формул.

[Herz]

Мне же нужно снять передаточную хар-ку автоматически, и без использования формул.

Но хотя бы с использованием серого вещества? А для чего всё это нужно, не раскроете?

[Пацаев]

для чего всё это нужно?

Мне немного непросто раскрыть целесообразность ввиду ее неярковыраженности, как говорится. Но одна из причин - кто-то этот самый Кус все-таки измерял (именно с прямой подачей входного напряжения с прибора), значит, это возможно. Во-вторых, хочется посмотреть, действительно ли так линейно изменяется Кус в диапазоне (например, -200 мкВ < Uсм < 200 мкВ. А вдруг, там ступеньки? Да и удобно это - автоматически снять хар-ку, а не настраивать вход переменным резистором, чтобы одну точку хар-ки поймать. И приборы не абы какие, насколько понимаю, с их помощью еще можно на что-то путнее надеяться.

[Пацаев]

Вот, кстати, схема из Алексеев А. Г. "ОУ и их применение":

[Plain]

Очевидно же, что усиление равно отношению полного размаха выхода к соответствующему входному.

[Пушкарев Михаил]

Да глупая это затея. Если для первого интегрального операционного усилителя Боба Видлара, а может и для К140УД6 это еще и было в какой-то степени рационально, то с нынешними-то ОУ с коэффициентом усиления в сотни тысяч зачем мучаться.

[Пацаев]

с коэффициентом усиления в сотни тысяч зачем мучаться.

Ожидаемый не более 30 тысяч, поэтому мучаюсь)

[_Ivana]

Что-то мне подсказывает, что если написать формулу коэффициента усиления черного ящика, охваченного ООС, то в неё будут входить Кус самого ящика без ООС и Кос. Соответственно, зная Кос и измерив итоговый коэффициент усиления, можно вычислить собственный Кус. Да, сопротивление резисторов придется измерить поточнее, и задать Кос не слишком глубоким, чтобы поймать Кус.

[Пацаев]

зная Кос и измерив итоговый коэффициент усиления, можно вычислить собственный Кус. Да, сопротивление резисторов придется измерить поточнее, и задать Кос не слишком глубоким, чтобы поймать Кус.

Теоретически да, все выглядит возможным. Например, для схемы неинвертирующего усилителя вот такого (если не особо обращать внимания на параметры макромодели ОУ):


Сигнал на входах осциллографа и АЧХ будет выглядеть приметно следующим образом:


Формула для определения Кус, видимо, выглядит так:


Подавая синус разной частоты и амплитуды c довольно точного прибора Г3-122 (дискретность изменения уровня выходной синусоиды 1 мкВ, начиная с 200 мкВ (имеется в виду действующее амплитудное значение, оно же и будет фигурировать далее)), посмотрим, что покажет осцилл-ф (замеряемое действующее значение входного сигнала ОУ, которое показывает осциллограф, несколько иное, нежели то, что выдает Г3-122, но как-то больше доверия генератору , его выходное значения я и использовал в формуле):

Uвх=200uV, Uвых=610mV, Кус=5818, fвх=10Hz (довольно-таки грязный выходной сигнал, входной выглядит лучше выходного)


500uV, 1.48V, 6176, 10Hz (Кус поменялся, хотя, судя по идеальной АЧХ, Кус на такой низкой частоте, вплоть до 100 Гц примерно, не имеет колебаний)


800uV, 2.10V, 8418, 10Hz


1mV, 1.65V, 9406, 1kHz (увеличели частоту, Кус стал больше)


1mV, 1.15V, 2704, 2kHz (снова увеличили частоту, Кус упал, т.е. тот идеальный вариант модели сильно отличается, видимо. Там Кус начинает падать уже со 100 Гц)


1mV, 2.07V, 60030, 100Hz (снизили частоту и Кус взлетел при 1 мВ на входе, причем видно, что осциллограмма срезается, ОУ временами переходит в насыщение, т.е. входной сигнал слишком большой. Но питание ОУ в размахе сост-ет 6 В (+-3В), по идее, он еще не должен ограничивать выходной сигнал.


700uV, 1.62V, 14780, 100Hz (снизим уровень входного сигнала, частоту оставим 100 Гц, на выходе увидим что-то не совсем стабильное как буд-то несколько синусоид накладываются.


Вывод из всего исследования - мне не понятно, какой же все-таки Кус и что я делаю неправильно.

И еще одна деталь - то, как реагирует формула на изменение выходного напряжения (которое измеряется осциллом, напомню). Если взять вариант {800uV, 2.10V, 8418}. Изменим в выходном напряжении десятую долю на единицу: {800u V, 2.20V, 7347}, т.е. Кус стал меньше почти на 1000. У осцилла на экране сигнал постоянно плавает, еле заметно, но есть такое дело. Иногда не то, что сотые доли меняются, но и десятые прыгают. Какой же все-таки Кус?

Напряжение смещения каждый раз компенировал с помощью уже когда-то объявленного калибратора В2-43. Но опять же, компенсировал визуально, по осциллу.

Дико извиняюсь, что столько картинок понаставил, но без них как-то не очень понятная картина создалась бы.

Да, кстати, если эта же самая схема включения ОУ, но на вход подавать напряжение постоянного тока, то болтанка сигнала на выходе вообще ужасная. Мало того, я не смог скомпенсировать напряжение смещения - оно плавает.

Сообщение отредактировал Пацаев - Sep 8 2012, 18:13

[Plain]

Всё это смахивает на приёмку компонента для затопления очередного спутника.

Повторяю, измерьте вход между насыщениями выхода.

[Пацаев]

Повторяю, измерьте вход между насыщениями выхода.

Уважаемый Plain, я в ОУ не много что понимаю, в ветку для начинающих с вопросами полез, Вы немного раскройте, что означает измерить вход между насыщениями выхода. Что такое, когда ОУ в насыщении, я немного представляю. Вы предлагаете на графике с входной и выходной осциллограммами взять любую точку, где ОУ не в насыщении (может, провести вертикальную прямую, соединяющую оба графика) и что делать дальше? Какая схема включения ОУ имеется в виду?

[SyncLair]

Коэффициент усиления ОУ без ОС будет жутко зависеть от температуры.

[Plain]

раскройте, что означает измерить вход между насыщениями выхода

На входе треугольный сигнал, на выходе чистый прямоугольный с размахом полного питания.

Входной треугольный можно получить классическим генератором на интеграторе и оконном компараторе.

Чистый прямоугольный можно получить, например, RS-триггером, на входы которого поданы сигналы двух частотных детекторов верхнего и нижнего насыщений, т.е. триггер переключается, только когда выход ОУ находится в одном из двух состояний определённо долгий интервал.