Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Układ do pomiaru zespolonego tłumienia napięcia współbieżnego (CMRR) wzmacniaczy operacyjnych i komparatorów napięcia

Wiśniewski Jan

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2022

|

Vol. 63, Nr 6

29--37

PL

W pracy rozważono zagadnienie pomiaru, przy prądzie przemiennym i zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, współczynnika tłumienia napięcia współbieżnego CMRR (z ang.: Common Mode Rejection Ratio) o dużej wartości rzędu 1·104 ÷ 1·108 (tj. (80 ÷ 160) dB) scalonych wzmacniaczy operacyjnych i komparatorów napięcia. W wyniku dokonanej analizy teoretycznej właściwości metrologicznych układu pomiarowego ustalono związek między mierzonym w układzie stosunkiem napięć zależnym od współczynnika CMRR a innymi parametrami badanego wzmacniacza, w tym zwłaszcza wzmocnieniem napięcia różnicowego, stanowiący podstawę ilościowej oceny błędu metody pomiarowej. Bazując na tych wynikach, zaproponowano całkowicie nowe techniczne rozwiązanie układu pomiarowego wyposażonego w specjalny transformator pomiarowy napięcia przemiennego z wtórnymi uzwojeniami o nawoju trifilarnym, co przyczyniło się do wyeliminowania wpływu skończonej wartości wzmocnienia różnicowego badanego wzmacniacza operacyjnego na mierzoną wartość współczynnika CMRR. Zastosowana metoda synchronicznej (fazoczułej, homodynowej) detekcji napięcia przemiennego pozwala na pomiar zarówno stałoprądowej wartości tego współczynnika (CMRR0), jak i trzydecybelowej częstotliwości załamania jego modułu (f0, CMRR). Ponadto przyczynia się do wyeliminowania wpływu zarówno temperaturowych, jak i czasowych, dryftów stałoprądowych parametrów (napięcie offsetu, prądy polaryzacji i prąd offsetu) badanego wzmacniacza oraz jego własnych szumów (termicznych i strukturalnych) a także zakłóceń zewnętrznych na mierzoną wartość współczynnika CMRR.

EN

The paper considers the problem of measuring, at alternating current and closed feedback loop, the CMRR (Common Mode Rejection Ratio) - damping coefficient with a high value of 1·104 ÷ 1·108 (i.e. (80 ÷ 160) dB) integrated operational amplifiers and voltage comparators. As a result of the theoretical analysis of the metrological properties of the measuring system, a relationship was established between the voltage ratio measured in the system depending on the CMRR coefficient and other parameters of the tested amplifier, including in particular the differential voltage gain, which is the basis for the quantitative evaluation of the measurement method error. Based on these results, a completely new technical solution of the measuring system was proposed, equipped with a special AC voltage measuring transformer with secondary windings with trifilar windings, which contributed to the elimination of the influence of the finite differential gain value of the tested operational amplifier on the measured value of the CMRR coefficient. The applied method of synchronous (phase-sensitive, homodyne) detection of alternating voltage allows the measurement of both the constant-current value of this coefficient (CMRR0) and the three-decibel break-down frequency (f0,CMRR) of its module. In addition, it helps to eliminate the influence of both temperature and time drifts of the DC parameters (offset voltage, polarization currents and offset current) of the tested amplifier and its own noise (thermal and structural) as well as external disturbances on the measured CMRR value.

2

Układ do pomiaru zespolonego tłumienia napięcia współbieżnego (CMRR) wzmacniaczy operacyjnych

Wiśniewski J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 1

9--15

PL

W pracy rozważono zagadnienie precyzyjnego pomiaru, przy prądzie przemiennym i zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, współczynnika tłumienia napięcia współbieżnego CMRR (z ang.: Common Mode Rejection Ratio) o dużej wartości rzędu 1∙104 ÷ 1∙108 (tj. (80 ÷ 160)dB) scalonych wzmacniaczy operacyjnych. W wyniku dokonanej analizy teoretycznej właściwości metrologicznych układu pomiarowego ustalono związek między mierzonym w układzie stosunkiem napięć zależnym od współczynnika CMRR a innymi parametrami badanego wzmacniacza, w tym zwłaszcza wzmocnieniem napięcia różnicowego, stanowiący podstawę ilościowej oceny błędu metody pomiarowej. Bazując na tych wynikach, zaproponowano całkowicie nowe techniczne rozwiązanie układu pomiarowego wyposażonego w specjalny transformator pomiarowy napięcia przemiennego z wtórnymi uzwojeniami o nawoju trifilarnym, co przyczyniło się do wyeliminowania wpływu skończonej wartości wzmocnienia różnicowego badanego wzmacniacza operacyjnego na mierzoną wartość współczynnika CMRR. Zastosowana metoda synchronicznej (fazoczułej, homodynowej) detekcji napięcia przemiennego pozwala na pomiar zarówno stałoprądowej wartości tego współczynnika (CMRR0), jak i trzydecybelowej częstotliwości załamania jego modułu (ƒ0,CMRR). Ponadto przyczynia się do wyeliminowania wpływu zarówno temperaturowych, jak i czasowych, dryftów stałoprądowych parametrów (napięcie offsetu, prądy polaryzacji, prąd offsetu) badanego wzmacniacza oraz jego własnych szumów (termicznych i strukturalnych), a także zakłóceń zewnętrznych na mierzoną wartość współczynnika CMRR.

EN

This paper deals with the problem of a precise measurement of the common mode rejection ratio (CMRR) coefficient of high value from the range 1∙104 ÷ 1∙108 (i.e. 80dB to 160dB) of integrated operational amplifiers at alternating current and closed-loop feedback There was performed the theoretical analysis of metrological parameters of a measuring circuit. As a result there was established the relationship between the voltage ratio (measured in the system) dependent on the CMRR coefficient and the other parameters of the tested amplifier, in particular the differential voltage gain (Kr) (Eq. (13)). This relationship is the basis of quantitative evaluation of the measurement method error. Based on these results, a completely new technical solution of the measurement circuit equipped with a special measuring voltage transformer (Tr) with the secondary trifilar windings was proposed (Figs. 4 and 5). It caused elimination of the effect of the differential open-loop voltage gain (Kr) finite value of the tested operational amplifier on the measured value of the CMRR coefficient (Fig. 3). The applied method of synchronous (phase sensitive, homodyne) detection of the alternating output voltage Uwy (Figs. 4 and 5) allows measurement of both the direct current (DC) value of this coefficient (CMRR0) and the three-decibel break-down frequency (ƒ0,CMRR) of the absolute value CMRR. Moreover, it contributes to elimination of the influence of temperature and time dependent drift DC parameters (offset voltage, input bias currents, input offset current) of the tested amplifier as well as its own intrinsic noise (thermal and structural) and external disturbances on the measured value of CMRR. There were made measurements of randomly selected amplifiers of the same type LM741 but from different producers in the number of 100 units. As a result a large scattering value of this factor of up to 10000:1 (from 75dB to 155dB) was found. Three-decibel break-down frequency ƒ0,CMRR of the absolute value CMRR took the values from the range: 10Hz ÷ 3kHz. The measurement results confirmed the hypothesis posed by the author in the second section of the work that the CMRR coefficient has an indefinite sign. The advantage of the proposed by the author measurement circuit is its technical simplicity, easy reproducibility and low price. For these reasons, it may have wide practical application.

3

Układ do pomiaru tłumienia napięcia współbieżnego precyzyjnych komparatorów napięcia typu LM111

Wiśniewski J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 10

1238-1242

PL

W pracy rozważono zagadnienie pomiaru, przy prądzie przemiennym i zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, współczynnika tłumienia napięcia współbieżnego (CMRR) o wartości rzędu 1•105 ÷ 1•107 (tj. (100 ÷ 140) dB) scalonych komparatorów napięcia typu LM111. W wyniku przeprowadzonej analizy teoretycznej właściwości metrologicznych układu pomiarowego ustalono istotny związek między stosunkiem mierzonych w układzie napięć, zależnym od współczynnika CMRR, a innymi parametrami badanego komparatora napięcia, w tym zwłaszcza wzmocnieniem napięcia różnicowego, stanowiący podstawę ilościowej oceny błędu metody pomiarowej. Zaproponowano nowe techniczne rozwiązanie układu pomiarowego zawierające specjalny transformator pomiarowy napięcia przemiennego wyposażony we wtórne uzwojenia o nawoju bifilarnym, co przyczyniło się do wyeliminowania wpływu skończonej wartości wzmocnienia różnicowego badanego komparatora napięcia na mierzoną wartość współczynnika CMRR.

EN

The comparator open-loop common-mode rejection ratio (CMRR) is a measure of the comparator's ability to reject common signals present in equal measure at both inputs. CMRR according to the definition is the ratio of the differential-mode gain to common-mode gain. Often, manufacturer data sheets only give DC CMRR value and CMRR curve over frequency while no measurement methods are given. The present work deals with measurements of common mode rejection ratio of values of the order 1•105 ÷ 1•107 (i.e. (100 ÷ 140) dB) of the voltage comparators type LM111. The present investigation concerns the method of measurement of coefficient CMRR with closed loop feedback of voltage comparator at alternating current. Important relationship between measured output voltage (Uwy) and finite values of parameters of comparator and others parameters of measuring circuit has been discovered by means of detailed analysis (see equations (12) and (17)). This relationship is the basis for quantitative analysis of the error of measuring method. Finally proposed - by author - a new solution of measuring circuit different from others existing up to date offer significant improvements over previous methods and is capable of accurate measurements on high-performance analogue comparators. It is based on special precise inductive voltage transformer with bifilar windings (Tr, Fig. 4). Such the error of measuring method is independent from finite value of differential open loop voltage gain and the output voltage is directly related to CMRR. The unity gain differential amplifier (buffer) which is implemented at input device under test (DUT: KB, Fig. 2÷4) eliminates differential and common-mode input resistances of DUT on measuring output voltage and thereby CMRR.

4

Układ do pomiaru zespolonego wzmocnienia napięcia różnicowego wzmacniaczy operacyjnych

Wiśniewski J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 10

165-168

PL

W pracy rozważono zagadnienie pomiaru, przy sinusoidalnym prądzie przemiennym i zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, stałoprądowego wzmocnienia napięcia różnicowego oraz trzy-decybelowej (3dB) częstotliwości załamania modułu tego wzmocnienia. Zastosowana metoda synchronicznej (fazoczułej) detekcji napięcia przemiennego pozwala na wyeliminowanie wpływu zarówno temperaturowych, jak i czasowych dryftów stało p rad owych parametrów (napięcie offsetu, prądy polaryzacji, prąd offsetu) badanego wzmacniacza oraz jego własnych szumów (termicznych i strukturalnych) oraz zakłóceń zewnętrznych na mierzoną wartość wzmocnienia napięciowego. Zaproponowany układ pomiarowy charakteryzuje się dużą czułością i umożliwia pomiar wzmocnienia napięciowego w zakresie od 10-103V/V do 10-106V/V (tj. 80...140 dB). Zaletą układu jest prostota jego rozwiązań technicznych, łatwa odtwarzalność oraz niska cena. Z tych względów może on znaleźć zastosowanie w wielu laboratoriach elektronicznych, zarówno przemysłowych, jak i studenckich, do pomiaru jednego z najważniejszych parametrów roboczych scalonych wzmacniaczy operacyjnych i komparatorów napięcia.

EN

In this article it has been described-proposed by author - a new circuit for measuring complex differential voltage gain Kr of operational amplifiers which is different from others existing up to date. The present investigation concerns the method of measurement of Kr with closed loop feedback of operational amplifiers and alternating current with using synchronous AC voltage detector. Important relationship between measured output DC voltage and finite complex value Kr of operational amplifier and others parameters of measuring circuit has been discovered by means of detailed analysis. This relationship is the basis for quantitative analysis of the properties of measuring circuit. Implemented new measuring method eliminate internal noise (thermal and structural) and external disturbance at tested gain. This circuit characterize high sensitivity and enable measurement differential DC open loop voltage gain from 10-103V/V to 10-106V/V (80...140 dB). Others advantages include: simple structure, easy reproducing and Iow cost. Because of above - mentioned features this measuring circuit can be applied in many electronic laboratories (also students) to research and exploration the most important parameter of operational amplifiers and comparators.

5

Układ do pomiaru tłumienia napięcia współbieżnego (CMRR) wzmacniaczy operacyjnych

Wiśniewski J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 10

144-148

PL

W pracy rozważono zagadnienie pomiaru, przy prądzie przemiennym i zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, współczynnika tłumienia napięcia współbieżnego CMRR (z ang.: Common Mode Rejection Ratio) o dużej wartości rzędu 1⋅105 do 1⋅107 (tj. (100-140 dB) scalonych wzmacniaczy operacyjnych. W wyniku przeprowadzonej analizy teoretycznej właściwości metrologicznych układu pomiarowego ustalono związek między mierzonym w układzie stosunkiem napięć zależnym od współczynnika CMRR a innymi parametrami badanego wzmacniacza, w tym zwłaszcza wzmocnieniem napięcia różnicowego stanowiący podstawę ilościowej oceny błędu metody pomiarowej. Zaproponowano nowe techniczne rozwiązania układów pomiarowych zawierające indukcyjne transformatory pomiarowe z wtórnymi uzwojeniami o nawoju bifilarnym i trifilarnym, co przyczyniło się do wyeliminowania wpływu skończonej wartości wzmocnienia różnicowego badanego wzmacniacza operacyjnego na mierzoną wartość współczynnika CMRR.

EN

The presented paper deals with measurements of common mode rejection ratio (CMRR) of large values of the order 1⋅105 at 1⋅107 (100-140 dB) of the operational amplifiers. The present investigation concerns the method of measurement of coefficient CMRR with closed loop feedback of operational amplifier and alternating current. Important relationship between measured output voltage and finite values of parameters of operational amplifier and others parameters of measuring circuit has been discovered by means of detailed analysis. This relationship is the basis for quantitative analysis of the error of measuring method. Proposed - by author - a new solutions of measuring circuits are different from others existing up to date. These are based on precise inductive voltage transformers with bifilar and trifilar windings. Because of this the error of measuring method is independent from finite value of differential open loop voltage gain of device under test.