- Tytuł:
-
Układ do pomiaru zespolonego tłumienia napięcia współbieżnego (CMRR) wzmacniaczy operacyjnych
A circuit for measuring the complex common mode rejection ratio (CMRR) of operational amplifiers - Autorzy:
- Wiśniewski, J.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/152332.pdf
- Data publikacji:
- 2013
- Wydawca:
- Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
- Tematy:
-
miernictwo układów scalonych
układy scalone
wzmacniacze operacyjne
integrated circuits
measurements of integrated circuits
operational amplifiers - Opis:
-
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.
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. - Źródło:
-
Pomiary Automatyka Kontrola; 2013, R. 59, nr 1, 1; 9-15
0032-4140 - Pojawia się w:
- Pomiary Automatyka Kontrola
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł