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

Makromodele i liniowy szerokopasmowy schemat zastępczy wzmacniacza operacyjnego

Wiśniewski J., Mróz P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 1

78-81

PL

Zaproponowano nowe makromodele i liczalny liniowy obwodowy zmiennoprądowy szerokopasmowy schemat zastępczy wzmacniacza operacyjnego, uwzględniające występowanie, w realnym wzmacniaczu napięcia różnicowego, jego niepożądaną właściwość wzmacniania napięcia współbieżnego (w przybliżeniu równego, co do wartości) dla obydwóch jego zacisków (końcówek) wejściowych. Tę niepożądaną właściwość wzmacniacza różnicowego wyraża współczynnik tłumienia napięcia współbieżnego CMRR (ang. Common Mode Rejection Ratio), będący stosunkiem wzmocnienia różnicowego do wzmocnienia współbieżnego. Proponowany schemat zastępczy odwzorowuje częstotliwościowe zależności zarówno wzmocnienia napięcia różnicowego Kr jak i współczynnika tłumienia napięcia współbieżnego CMRR dla otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. W pracy przedstawiono także wyniki analizy komputerowej wzmocnienia napięciowego w zależności od częstotliwości dla wtórnika napięcia (tzw. bufora napięciowego), zbudowanego z użyciem wzmacniacza operacyjnego LM741A.

EN

In this article have been proposed - by the author - a new macromodels (Fig. 2) and linear AC wideband equivalent circuit (diagram, Fig. 3) at alternating current of operational amplifier which take account the existence in the real differential voltage amplifier the undesirable property to gain common voltage (approximately equal to values) for both its input terminals. This undesirable property of the differential amplifier expresses CMRR coefficient which is the ratio of differential voltage gain to common mode voltage gain. The proposed equivalent circuit imitates the frequency dependence of both differential voltage gain Kr and CMRR coefficient for the open-loop feedback of operational amplifier. The results of the computer analysis of the voltage gain and its phase depending on the frequency of the voltage follower, built using the operational amplifier LM741A, are introduced (Fig. 4).

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

Operational amplifier for switched capacitor systems realized in various CMOS technologies

Długosz R., Pawłowski P., Dąbrowski A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 3

67-70

EN

This paper presents a detailed investigation of a two-stage operational amplifier (OA), which is commonly used in switched-capacitor finite impulse response (SC FIR) filters. A proper selection of the OA structure for particular SC FIR filters is an important task, as it has a direct influence on the achievable data rate, power dissipation, chip area, as well as selectivity of the filter. Main parameters of the OA have been compared in the CMOS AMS 0.8 μm, 0.35 μm as well as in the TSMC 0.18 μm technologies. The best performance has been achieved in the 0.18 žm process, as expected. The gain bandwidth product (GBP) equals 1.9 GHz in this case, while the power dissipation is 600 μW at 1.8 V power supply. The chip area of a single OA, which equals 400 μm 2, is approximately 20 times smaller than in the 0.8 μm technology. The corner analysis for different temperatures, supply voltages, and several transistor models for the CMOS 0.18 μm process is also presented in the paper.

PL

W artykule przedstawiono szczegółową analizę dwustopniowego wzmacniacza operacyjnego, powszechnie używanego w filtrach o skończonej odpowiedzi impulsowej wykonanych w technice przełączanych kondensatorów. Dobór właściwego do danego filtru wzmacniacza operacyjnego jest bardzo istotnym elementem projektu. Parametry wzmacniacza pośrednio wpływają na osiągane parametry: szybkość działania, pobór mocy, powierzchnię układu scalonego, a także selektywność filtru. W pracy porównano parametry wzmacniaczy wykonanych w technologiach CMOS AMS 0,8 μm, 0,35 μm, a także TSMC 0,18 μm. Zgodnie z oczekiwaniami najlepsze osiągi uzyskał wzmacniacz wykonany w procesie 0,18 žm. Iloczyn szerokości pasma i wzmocnienia osiągnął wartość 1,9 GHz, przy poborze mocy 600 μW i zasilaniu 1,8 V. Powierzchnia pojedynczego wzmacniacza operacyjnego równa się 400 μm2 i jest około 20-krotnie mniejsza niż w technologii 0,8 μm. Przeprowadzono również analizę zmienności procesu produkcyjnego dla różnych temperatur, napięć zasilania i kilku modeli tranzystorów w procesie CMOS 0,18 μm.

6

Pomiar wzmocnienia napięciowego scalonych wzmacniaczy operacyjnych CMOS w zakresie temperatur od 4,2 K do 300 K

Pająkowski J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2008

|

R. 54, nr 6

371-373

PL

W artykule opisane jest badanie wzmacniaczy operacyjnych CMOS w zakresie temperatur od 4,2 K do 300 K. Charakterystyczną cechą wzmacniaczy operacyjnych CMOS jest histereza wejściowego napięcia niezrównoważenia dla pracy wzmacniacza przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. W artykule opisany jest sposób, który pomimo istnienia histerezy wejściowego napięcia niezrównoważenia, pozwala na wykonanie pomiarów wzmocnienia napięciowego wzmacniaczy operacyjnych CMOS.

EN

The article describes study of the CMOS operational amplifiers within the temperatures ranging from 4,2 K to 300 K. The characteristic feature of CMOS operational amplifiers is hysteresis of input offset voltage for performance of amplifiers with open loop feedback. The method presented allows conducting measurements of voltage gain of CMOS operational amplifiers despite this hysteresis.

7

Wzmacniacz AD8594 w niskich temperaturach

Pająkowski J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 6

156-158

PL

W artykule opisano właściwości wzmacniaczy operacyjnych CMOS AD8594 w zakresie temperatur 4,2...300 K. Przedstawiono charakterystyki trzech podstawowych parametrów w funkcji temperatury: wzmocnienia napięciowego, wejściowego napięcia niezrównoważenia i częstotliwości granicznej trzydecybelowej. W niniejszym artykule pokazano, że możliwa jest praca wzmacniacza AD8594 w temperaturze wrzenia ciekłego helu.

EN

The article describes behaviour of CMOS operational amplifiers AD8594 at temperatures from 4,2 to 300 K. The three basic parameters versus temperature are presented: open loop gain, offset and 3dB limit frequency. The article shows that operation of AD8594 amplifier is possible at temperature of liquid helium.

8

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.