allgosts.ru31. ЭЛЕКТРОНИКА31.200. Интегральные схемы. Микроэлектроника

ГОСТ 23089.13-86 Микросхемы интегральные. Методы измерения частоты среза и частоты единичного усиления операционных усилителей

Обозначение:
ГОСТ 23089.13-86
Наименование:
Микросхемы интегральные. Методы измерения частоты среза и частоты единичного усиления операционных усилителей
Статус:
Действует
Дата введения:
01/01/1988
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
31.200

Текст ГОСТ 23089.13-86 Микросхемы интегральные. Методы измерения частоты среза и частоты единичного усиления операционных усилителей



Цена 5 коп.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ стандарт

СОЮЗА ССР

МИКРОСХЕМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СРЕЗА И ЧАСТОТЫ ЕДИНИЧНОГО УСИЛЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

ГОСТ 23089.13-86

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

УДК 621.3.049.77.083:006.354    Группа Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

МИКРОСХЕМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ

Методы измерения частоты среза и частоты единичного усиления операционных усилителей

Integrated microcircuits. Measurement methods of the operational amplifiers cut-off frequency and unitary-gain frequency

гост

23089.13-86

ОКП 62 3100

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 26 августа 1986 г. № 2485 срок действия установлен

с 01.01.88 до 01.01.93

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на операционные усилители и устанавливает методы измерения частоты среза /Срз и частоты единичного усиления f

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.

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СРЕЗА С ПЛАВНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ

ЧАСТОТЫ ВХОДНОГО СИГНАЛА

1.1.    Принцип, условия и режим измерений

1.1.1.    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.

Издание официальное ★

Перепечатка воспрещена <§) Издательство стандартов, 1986

1.1 2. Электрический режим и условия измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.

1 2 Аппаратура

1 2 1 Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на чертеже.

122 Сопротивление резистора i?3—i?4 выбирают из условия

#3<0,01 Rm    (1)

где Rbx — типовое значение модуля входного сопротивления ОУ.

1 2 3 Сопротивление резисторов Ri=R$ и /?2 выбирают из следующих условий:

т г    ^2+^тЬ^ ^

Ьсм, max ’

U'

вых, шах

(2)

где Uсм, max — абсолютное максимальное значение напряжения (э. д. с.) смещения нуля проверяемого ОУ; U 'вых, шах—абсолютное максимальное значение выходного напряжения вспомогательного устройства балансировки (ВУБ);

DA—проверяемый ОУ, G1—источник переменного напряже ния, G2, G3—источники постоянного напряжения, А—вспомогательное устройство балансировки (ВУБ), PV1, PV2—измерители переменного напряжения, Rlt R5—суммирующие резисторы, R2 R3—резисторы входного делителя напряже ния, R4—симметрирующий резистор RS—резистор нагрузки проверяемого ОУ, R7—входной резистор ВУБ, С/—разделительный конденсатор, С2—конденсатор нагрузки проверяв мого ОУ, С3—конденсатор цепи обратной связи ВУБ, aj— инвертирующий вход,    неинвертирующий вход с—сум

мирующая точка.

1

l

/?Н

+

А?а~Ъ£?з

+

где Rpvj —входное сопротивление измерителя PV1; Rgj —минимальное допустимое сопротивление нагрузки источника переменного напряжения;

/?5 + '

R

+

1

+

1

>2 RH,

PV1

(4)

где 7?н — минимальное допустимое сопротивление нагрузки ВУБ.

1.2.4. Сопротивление резистора i?e выбирают из условия

J__l_!_+ _L

Rq RpV2    ^А

(5)

где RPV2 — входное сопротивление измерителя; Ra — модуль входного сопротивления ВУБ; Rн — сопротивление нагрузки, установленное в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.

1.2.5. Сопротивление резистора Ri выбирают из условия

Ят>2 Я*    (6)

1.2.6.    Допустимые отклонения сопротивления резисторов Rx—Rдолжны быть в пределах ±0,5%.

1.2.7.    Источник переменного напряжения G1 должен обеспечивать установление и поддержание на время измерения переменного напряжения синусоидальной формы Uu установленного в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, с погрешностью в пределах ±3% в диапазоне частот от /о до fE.

Частоту fo указывают в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, а частоту /в выбирают из условия

Усрз<тах?

(7)

где /в — верхний предел измерения частоты среза ОУ на установке; fсрз, max — 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 ±2%.

1.2.8. 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%.

1.2.9. Емкость конденсатора Сг выбирают из условия

—i—< 0,05 Дх.    (8)

2 Ti/oC'i

Допустимое отклонение емкости конденсатора С\ должно находиться в пределах ±5%.

1.2.10. Емкость конденсатора Сг выбирают из условия

С»= Сн — С„—Сруг—С А,

(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- Са — входная емкость ВУБ.

Допустимое отклонение емкости конденсатора Сг должно находиться в пределах ±2%.

1.2.11.    Емкость конденсатора Сз выбирают из условия

—1_<0,05Я7,    (10)

2 nf0C3

Допустимое отклонение емкости конденсатора Сз должно находиться в пределах ±5%.

1.2.12.    Измеритель переменного напряжения PV1 должен обеспечивать измерение напряжения в суммирующей точке с с погрешностью в пределах ±4% в диапазоне частот от fo до /в.

1.2.13.    Измеритель переменного напряжения PV2 должен

обеспечивать измерение напряжения ивых на выходе проверяемого ОУ с погрешностью в пределах ±4% в диапазоне частот от f0 до fB.

1.2.14.    Коэффициент усиления вспомогательного устройства балансировки (ВУБ) на частоте fo должен удовлетворять условию

К' у.о>10,    (П)

где К'у,о —коэффициент усиления ВУБ на частоте /о-

ВУБ, резистор R7 и конденсатор СЗ исключают из схемы измерительной установки, если выполняется условие

«"«»    С12)

где UвЬ1х, шах — абсолютное максимальное значение выходного напряжения ОУ.

При этом выход проверяемого ОУ подсоединяют к правому по схеме выводу резистора R5. В этом случае значение сопротивления резистора вместо условия (5) выбирают из условия

_J_

RpV2

Rpyi

1_

_1

1

l

^2+^3

1

Rn

(13)

1.3. Подготовка и проведение измерений

1.3.1.    Подключают ОУ к измерительной установке.

1.3.2.    На ОУ подают напряжение питания от источников G2 и G3.

1.3.3.    От источника G1 подают переменное напряжение Ux с частотой /0.

1.3.4.    Измеряют напряжение UCt0 в суммирующей точке с измерителем PV1 и напряжение UВых, о на выходе ОУ измерителем PV2.

1.3.5.    Увеличивают частоту переменного напряжения источника G1 до такого значения частоты f, на которой выполняется условие

Ub2*lL =0,707

ис, /

U.

ВЫХ, о

и

с, о

(U)

Регистрируют частоту переменного напряжения, равную частоте среза fсрз проверяемого ОУ.

1.4. Показатели точности измерений

1.4.1. 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.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ЕДИНИЧНОГО УСИЛЕНИЯ НА ФИКСИРОВАННОЙ ЧАСТОТЕ

2.1.    Принцип, условия и режим измерений

2.1.1.    Метод основан на измерении коэффициента усиления проверяемого ОУ на фиксированной частоте f0 и дальнейшем вычислении частоты единичного усиления.

2.1.2.    Значение частоты /0 должно находиться в пределах линейного участка спада амплитудно-частотной характеристики {АЧХ) проверяемого ОУ и должно выбираться из ряда 10" кГц, где п = 0, 1, 2, 3...

2.1.3.    Электрический режим и условия измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ, конкретных типов.

2.1.4.    Метод необходимо применять для ОУ, имеющих спад АЧХ в области высоких частот, равный 20 дБ/дек.

2.1.5.    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.

2.2. Аппаратура

2.2.1.    Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на чертеже.

2.2.2.    Сопротивления резисторов R1—R7 должны удовлетворять требованиям пп. 1.2.2—1.2.6.

2.2.3.    Источник переменного напряжения G1 должен обеспечивать установление и поддержание на время измерения переменного напряжения синусоидальной формы Uu установленного в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, с погрешностью в пределах ±3%.

Частоту переменного напряжения fo 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 %.

2.2.4.    Источники постоянного напряжения G2 и G3 должны удовлетворять требованиям п. 1.2.8.

2.2.5.    Емкости конденсаторов С1 — СЗ должны удовлетворять требованиям пп. 1.2.9—1.2.11.

2.2.6.    Измеритель переменного напряжения PV1 должен обеспечивать измерение напряжения Uc в суммирующей точке с с погрешностью в пределах ±2% на частоте f0.

2.2.7.    Измеритель переменного напряжения PV2 должен обеспечивать измерение напряжения U3blx на выходе проверяемого ОУ с погрешностью в пределах ±2% на частоте fo.

2.3. Подготовка и проведение измерений

2.3.1.    Подключают ОУ к измерительной установке.

2.3.2.    На ОУ подают напряжение питания от источника G2 и G3.

2.3.3.    От источника G1 подают переменное напряжение с частотой /0.

2.3.4.    Измеряют напряжение Uc в суммирующей точке с измерителем PVL

2.3.5.    Измеряют напряжение ивЪ1х на выходе проверяемого ОУ измерителем PV2.

2.4. Обработка результатов измерений

2.4.1. Частоту единичного усиления ОУ fx определяют по формуле

£^ВЫХ    /1 гч

иГ'и    П }

2,5. Показатели точности измерений

2.5.1. Показатели точности измерения частоты единичного усиления 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 измерения, 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 /Су, и и частоты единичного усиления fi по формуле

/срз“

Коэффициент усиления на постоянном токе /Су, а может быть определен по ГОСТ 23089.1—83, а частота единичного усиления' {i — по методу 2 или рекомендуемому приложению 3 настоящего стандарта

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ЕДИНИЧНОГО УСИЛЕНИЯ И ЧАСТОТЫ СРЕЗА

1 Составляющие погрешности измерения

1 1 Погрешность 5Ь вызванную погрешностью установления и поддержания частоты переменного напряжения источника G1, определяют по формуле

(1)

где б/см — относительная погрешность установления и поддержания частоты переменного напряжения источника G1

1 2 Погрешность б2, вызванную неточностью установления и поддержания напряжения питания ОУ, для методов 2 и метода приложения 3 определяют по формуле

*fi.i

-2— .

M.mln

(2)

где A/u—значение изменения частоты единичного усиления, вызванное неточностью установления и поддержания напряжения питания ОУ, /i, mjn — минимальное значение частоты единичного усиления проверяемого ОУ.

1 3 Погрешность 63, вызванную неточностью установления и поддержания напряжения питания, для метода 1 определяют по формуле

*    Д fсрз, 1

3 г

/срз, min

(3)

где А/срз, I—значение изменения частоты среза, вызванное неточностью установления и поддержания напряжения питания ОУ; /Срз, min — минимальное значение частоты среза проверяемого ОУ

1 4. Погрешность б4, вызванную конечным значением коэффициента усиления /Су, г, ос схемы включения ОУ, для методов 2 и метода приложения 3 определяют по формуле

V 1.2

fl m in

(4)

где Afi,2 — значение изменения частоты единичного усиления, вызванное конечным значением коэффициента усиления К^,ьг ос схемы включения ОУ.

1 5. Погрешность 65, вызванную конечным значением коэффициента усиления /СУ, и, ас схемы включения ОУ, для метода 1 определяют по формуле

я Д ^рз, 2

а -

/срз, min

(5)

где А/срэ, 2 — значение изменения частоты среза, вызванное конечным значением коэффициента усиления Ку, и, ос схемы включения ОУ

1.6. Погрешность 6б, вызванную отклонением сопротивления нагрузки RB проверяемого ОУ, для метода 2 определяют по формуле

*/l,3

11, ш!п

(6)

где Д/1,3 — значение изменения частоты единичного усиления, вызванного отклонением сопротивления нагрузки проверяемого ОУ.

1.7. Погрешность 67, вызванную отклонением сопротивления нагрузки RB проверяемого ОУ, для метода 1 определяют по формуле

^ fсрз, 3 fсрз, min

(7)

где A/срз, з — значение изменения частоты среза, вызванное отклонением сопро тивления нагрузки проверяемого ОУ.

1.8. Погрешность б8, вызванную отклонением емкости нагрузки Сы провв' ряемого ОУ, для метода 2 и метода приложения 3 определяют по формуле

Д/м

^ /l, min

<8>

где Д/1,4 — значение изменения частоты единичного усиления, вызванное отклонением емкости нагрузки проверяемого ОУ.

1.9. Погрешность 69, вызванную отклонением емкости нагрузки Св проверяемого ОУ, для метода 1 определяют по формуле

^ /срз, 4

'9==

f срз, min

(9)

где А/срз, 4— значение изменения частоты среза, вызванное отклонением емкости нагрузки проверяемого ОУ.

1.10.    Погрешность 6ю, вызванную шумовыми параметрами проверяемого ОУ, определяют экспериментально статистической обработкой результатов измерений конкретных типов ОУ.

1.11.    Погрешность бц, вызванную погрешностью измерителя PV1, определяют по формуле

В11=5р^(    (10)

где оPVJ — относительная PVL

1.12. Погрешность 6i2, ляют по формуле

где б р v 2 — относительная PV2.

погрешность измерителя вызванную погрешностью

погрешность измерителя

переменного напряжения измерителя PV2, опреде-

(П)

переменного напряжения

2. Погрешность измерения

2.1. Интервал, в котором с установленной вероятностью находится погрет ность измерения частоты единичного усиления ОУ по методу 2 и методу при ложения 3, определяют по формуле

где КЕ—коэффициент, зависящий от закона распределения погрешности измерения и установленной вероятности . /Сд =1,96 для нормального закона распределения и Ръ =0,95; Ки Лг— коэффициенты, зависящие от законов распределений частных погрешностей. Для частной погрешности с нормальным законом распределения Ki —1,96. Для частной погрешности с равномерным законом распределения    — 1,65.

2.2. Интервал, в котором с установленной вероятностью находится погрешность измерения частоты среза ОУ по методу 1, определяют по формуле

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Рекомендуемое

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ ЕДИНИЧНОГО УСИЛЕНИЯ С ПЛАВНЫМ ИЗМЕРЕНИЕМ ЧАСТОТЫ ВХОДНОГО СИГНАЛА

1.    Принцип, условия и режим измерений

1.1.    Метод основан на определении частоты, на которой коэффициент усиления {Ку, и) ОУ равен единице.

1.2.    Электрический режим и условия измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.

2.    Аппаратура

2.1.    Измерения производят на установке, электрическая структурная схема которой приведена на чертеже.

2.2.    Источник переменного напряжения G1 должен обеспечивать установление и поддержание на время изменения переменного напряжения синусоидальной формы Uu установленного в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов, с погрешностью в пределах ±4%.

Частота переменного напряжения источника G1 должна находиться в диапазоне

от /н<0.9/1т!п    (1)

До /в^Ы/1>тах.    (2)

где fn — нижний предел измерения частоты единичного усиления на установке; fв — верхний предел измерения частоты единичного усиления на установке; /1 min — минимальная частота единичного усиления проверяемого ОУ; fi max — максимальная частота единичного усиления проверяемого ОУ.

DA—проверяемый ОУ; G1—источник переменного напряжения; G2f GJ—источники постоянного напряжения; PVU PV2—измерители переменного напряжения; Rt, R2—резисторы делителя напряжения; R3—резистор нагрузки проверяемого ОУ; С1—разделительный конденсатор, С2—конденсатор нагрузки проверяемого ОУ; а/—инвертирующий вход; а2—неинвертирующий вход.

Нестабильность по напряжению источника переменного напряжения G1 за время измерения не должна превышать ±2%.

Погрешность установления и поддержания частоты переменного напряжения источника GI должна находиться в пределах ±2%.

2.3.    Источники постоянного напряжения G2 и G3 должны удовлетворять требованиям п. 1.2.8 настоящего стандарта.

2.4.    Сопротивление резистора Rt выбирают из условия

Ri

+

(3)

где Rpvj—входное сопротивление измерителя PV1\ RG1—минимальное допустимое сопротивление нагрузки источника переменного напряжения G1.

Допустимое отклонение сопротивления резистора Rx должно быть в пределах ±0,5%.

2.5. Сопротивления резисторов Ri и R2 выбирают из условий:

U

см, шах *

^1+^2

и

вых, шах

(4)

1

Ri+R*

+

Л

+

R

PV2

Rn 9

(5)

где 17см. max — максимальное абсолютное значение напряжения (ЭДС) смещения нуля ОУ; Uвых. max — максимальное абсолютное значение выходного напряжения ОУ; RpV2 — входное сопротивление измерителя PV2; Rn — сопротивление нагрузки, установленное в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов.

Допустимое отклонение сопротивления резисторов R2 и Rs должно быть в пределах ±0,5%.

2.6. Емкость конденсатора С j выбирают из условия

1

2

<0,01 •/?!.

(6)

Допустимое отклонение емкости конденсатора С\ должно быть в пределах ±5%.

2.7.    Емкость конденсатора С2 выбирают из условия

С2=СН Сп С ру2*    (7)

где Сн — емкость нагрузки, установленная в стандартах или технических условиях на ОУ конкретных типов; Си — паразитная емкость монтажа выходной цепи проверяемого ОУ; CPV2— входная емкость измерителя PV2.

Допустимое отклонение емкости конденсатора С2 должно быть в пределах ±2%.

2.8.    Измеритель переменного напряжения PV1 должен обеспечивать измерение напряжения U\ на выходе источника G1 с погрешностью в пределах ±4% в диапазоне частот от /н до /в.

2.9.    Измеритель переменного напряжения PV2 должен обеспечивать измерение напряжения U2 на выходе проверяемого ОУ с погрешностью в пределах ±4% в диапазоне частот от fH до /в.

3. Подготовка и проведение измерений

3.1. Подключают ОУ к измерительной установке.

3.2. На ОУ подают напряжение питания от источников G2 и G3.

3 3. От источника G1 подают переменное напряжение Ui с частотой, равной fH.

Напряжение U\ на выходе источника G1 контролируют измерителем PVU а напряжение U2 — измерителем PV2.

3.4. Плавно увеличивают частоту переменного напряжения источника GI до выполнения условия

игг.

Регистрируют частоту входного переменного напряжения, равную частоте единичного усиления fi проверяемого ОУ.

4. Показатели точности измерений

4.1. Показатели точности измерения частоты единичного усиления 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 измерения, определяют по формулам рекомендуемого приложения 2.

Редактор В. П. Огурцов Технический редактор М. И. Максимова Корректор В. С Черная

Сдано в наб 27 09 86 Пода в печ 25 11 86 1,0 уел п л 1,0 уел кр-отт 0,81 уч-изд л Тир 20 000    Цена 5 коп

Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов, 123840, Москва, ГСП, Новопресненский пер , 3 Тип «Московский печатник» Москва, Лялин пер , 6 Зак 2838