간단한 연산 증폭기 측정
연산 증폭기는 차동 입력과 단일 종단 출력을 갖춘 매우 높은 게인 증폭기입니다. 그들은 높은 정밀도 아날로그 회로에서 자주 사용합니다,그래서 그들의 성과를 정확하게 측정하는 것이 중요합니다. 그러나 개방 루프 측정에서 높은 개방 루프 게인은 107 이상일 수 있으므로 픽업,스트레이 전류 또는 제벡(써모커플)효과로 인해 증폭기 입력의 매우 작은 전압으로 인한 오류를 방지하기가 매우 어렵습니다.
서보 루프를 사용하여 증폭기 입력에 0 을 강제하여 테스트중인 증폭기가 본질적으로 자체 오류를 측정 할 수 있으므로 측정 프로세스를 크게 단순화 할 수 있습니다. 그림 1 은 매우 높은 직류 개방 루프 게인으로 안정적인 루프를 구축하기 위해 통합 자로 보조 연산 증폭기를 사용하여이 원리를 사용하는 다목적 회로를 보여줍니다. 이 스위치는 다음과 같은 간단한 그림에 설명 된 다양한 테스트의 성능을 용이하게합니다.
그림 1 의 회로는 대부분의 측정 오류를 최소화하고 많은 수의 직류 및 몇 가지 교류 매개 변수를 정확하게 측정 할 수 있습니다. 추가”보조”연산 증폭기는 연산 증폭기가 측정되는 것보다 더 나은 성능을 필요로하지 않습니다. 테스트 중인 장치의 오프셋이 몇 메가바이트를 초과할 가능성이 있는 경우 보조 연산 증폭기는 15 볼트 공급 장치에서 작동해야 합니다.이 경우,전압은 동일한 크기 및 반대 부호를 갖는다. 시스템 접지 참조가 공급 장치의 중간 지점이기 때문에이 회로가있는”단일 공급”연산 앰프에서도 대칭 공급이 사용됩니다.
보조 증폭기는 적분기로서 직류에서 개방 루프(전체 이득)로 구성되지만 입력 저항 및 피드백 커패시터는 대역폭을 몇 헤르쯔로 제한합니다. 즉,더트의 출력에서의 직류 전압이 보조 증폭기의 전체 이득에 의해 증폭되고 1000:1 감쇠기를 통해 더트의 비 변환 입력에 적용됩니다. 부정적인 피드백은 접지 잠재력에 대한 더트의 출력을 강제합니다. (사실,실제 전압은 보조 증폭기의 오프셋 전압입니다-또는 우리가 정말로 세심하다면,이 오프셋과 보조 증폭기의 바이어스 전류로 인한 100 케이 저항기의 전압 강하-그러나 이것은 중요하지 않을 정도로 접지에 가깝습니다.
테스트 포인트의 전압은 도트의 입력에 적용되는 보정 전압(오류와 동일한 크기)의 1000 배입니다. 이 뮤직 비디오 이상의 수십,그래서,아주 쉽게 측정 할 수있을 것입니다.즉,두 입력이 서로 결합되어 공급 장치 사이의 중간 전압에서 유지되는 경우 출력 전압도 공급 장치 사이의 중간에 있어야합니다. 실생활에서 연산 앰프는 몇 마이크로 볼트에서 몇 밀리 볼트에 이르기까지 오프셋을 가지고-그래서이 범위의 전압은 중간 전위로 출력을 가지고 입력에 적용해야합니다.
그림 2 는 가장 기본적인 테스트 오프셋 측정에 대한 구성을 보여줍니다. 출력 전압은 접지에 있고,전압은 오프셋의 1000 배입니다.
이상적인 연산 증폭기는 무한 입력 임피던스를 가지며 입력에 전류가 흐르지 않습니다. 실제로,작은”바이어스”전류는 반전 및 비 반전 입력(각각)에서 흐릅니다. 연산 증폭기 유형에 따라 몇 펨토 암페어(1 빠=10-15—몇 마이크로 초마다 한 전자)에서 몇 나노 암페어 또는 심지어 매우 빠른 연산 증폭기에서 하나 또는 두 개의 마이크로 암페어까지 다양합니다. 그림 3 은 이러한 전류를 측정하는 방법을 보여줍니다.
이 회로는 그림 2 의 오프셋 회로와 동일하며 두 개의 저항을 추가합니다. 이러한 저항은 스위치에 의해 단락 될 수 있습니다. 두 스위치를 모두 닫은 상태에서 회로는 그림 2 와 동일합니다. 1 이 열리면 반전 입력에서 바이어스 전류가 루피로 흐르고 전압 차이가 오프셋에 추가됩니다. 전압의 변화를 측정함으로써,우리는 전압의 변화를 계산할 수 있습니다. 이 경우,입력 오프셋 전류는 입력 전류에 의해 측정되며,입력 오프셋 전류는 입력 전류에 의해 측정됩니다. 값 아르 자형 6 과 아르 자형 7 사용되는 것은 측정 할 전류에 따라 다릅니다.이 회로를 사용하는 것은 큰 저항 때문에 매우 어려워진다;다른 기술이 필요할 수 있는데,아마도 저 누설 커패시터를 충전하는 속도(루피를 대체)를 포함 할 수 있습니다.그러나 측정된 보스의 1%보다 큰 에러를 발생시킬만큼 충분히 크지 않으면 이 계산에서는 일반적으로 무시될 수 있다.
연산 증폭기의 개방 루프 직류 이득은 매우 높을 수 있습니다; 107 보다 큰 이익은 알 수 없지만 250,000 에서 2,000,000 사이의 값은 더 일반적입니다. 이 경우,출력 전압이 100000000000 으로 설정되고,출력 전압이 10000000000 으로 설정되고,출력 전압이 10000000000 으로 설정되고,출력 전압이 10000000000 으로 설정되고,출력 전압이 100000000000 으로 설정되고,출력 전압이 1000000000 으로 설정된다. 보조 증폭기의 입력이 0 에 가깝게 변경되지 않으면 출력은-1 볼트로 이동해야 합니다.
1000:1 로 감쇠된 티피 1 의 전압 변화는 더트에 대한 입력으로,이는 1-볼트의 출력 변화를 야기한다. 이 값을 계산하려면 다음 단계를 수행해야합니다.
개루프 교류 게인을 측정하기 위해서는 더트 입력에 원하는 주파수의 작은 교류 신호를 주입하고 그 출력에서 결과 신호를 측정할 필요가 있다(도 5 의 티피 2). 이 작업을 수행하는 동안 보조 증폭기는 출력에서 평균 직류 레벨을 계속 안정화시킵니다.
도 5 에서,교류 신호는 10,000:1 감쇠기를 통해 더트 입력에 적용된다. 이 큰 값은 개방 루프 이득이 직류 값 근처에있을 수있는 저주파 측정에 필요합니다. 예를 들어,게인이 1,000,000 인 주파수에서는 1-볼트 신호에 증폭기 입력에서 100-볼트 신호 출력을 제공하고자 할 때 증폭기를 포화시키는 100-볼트 신호에 100-볼트 신호에 100-볼트 신호에 100-볼트 신호에 100-볼트 신호에 100-볼트 신호에 100-볼트 신호에 100-볼트 신호에 100-볼트 신호에 100-볼트 신호에 100-볼트 신호를 적용합니다. 또는 저주파수 게인 데이터가 필요한 경우 더 낮은 입력 진폭으로 매우 조심스럽게 측정됩니다. 높은 주파수에서는 더 복잡한 회로가 필요합니다.
연산 증폭기의 공통 모드 거부 비율은 공통 모드 전압의 변화에 따른 공통 모드 전압의 적용된 변화에 따른 오프셋의 명백한 변화의 비율입니다. 그것은 직류,그러나 더 높은 주파수에 더 낮은 80 데시벨에서 120 데시벨의 순서의 수시로 입니다.
테스트 회로는 측정하기에 이상적입니다(그림 6). 공통 모드 전압은 더트 입력 단자에는 적용되지 않으며,낮은 수준의 효과는 측정을 방해 할 수 있지만 전원 공급 전압은 변경됩니다(동일-즉.,공통 방향,입력 상대),회로의 나머지 부분은 그대로 유지됩니다.
도 6 의 회로에서,오프셋은 1 에서 측정된다. 오프셋 변경은 1 볼트의 공통 모드 변경에 해당합니다.
공통 모드 변경에 대한 오프셋 변경을 말하며,총 전원 공급 장치 전압은 변경되지 않습니다. 반면,전력 공급 거부 비율은 전체 전력 공급 전압의 변화에 대한 오프셋 변화의 비율이며,공통 모드 전압은 공급의 중간 지점에서 변경되지 않습니다(그림 7).
사용되는 회로는 정확히 동일하며,차이점은 총 공급 전압이 변경되는 반면 공통 레벨은 변경되지 않는다는 것입니다. 여기서 스위치는+2 입니다.5 볼트 및 -2.5 볼트+3 볼트 및 -3 볼트,변경 총 공급 전압 5 볼트 6 볼트. 이 경우,계산 된 값은 다음과 같습니다.
도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이,공급 전압은 전압으로 변조된다. 그러나 교류 부정적인 피드백은 정확한 이득(다이어그램에서 100)을 정의합니다.
두 공급 장치의 변조는 동일한 위상이므로 실제 공급 전압은 정상이지만 공통 모드 전압은 2 볼트의 사인파입니다.2018 년 10 월 10 일(금)부터 2018 년 10 월 10 일(금)까지,2018 년 10 월 15 일(금)까지,2018 년 10 월 15 일(금)까지,2018 년 10 월 15 일(금)까지,2018 년 10 월 15 일(금)까지,2018 년 10 월 15 일(금)까지,2018 년 10 월 15 일(금)까지,2018 년 10 월 15 일(금)까지,2018 년 10 월 15 일(금)까지,2018 년 10 월 15 일(금)까지,
AC PSRR 은 측정 ac 에서 긍정적이고 부정적인 공급 180°out of phase. 이로 인해 공급 전압의 진폭이 변조되는 반면(예:1 볼트 피크,2 볼트 피-피)공통 모드 전압은 직류에서 일정하게 유지됩니다. 이 계산은 이전 계산과 매우 유사합니다.
결론
물론 측정해야 할 다른 많은 연산 증폭기 매개 변수와 우리가 논의한 다른 여러 가지 측정 방법이 있지만 가장 기본적인 직류 및 교류 매개 변수는 우리가 보았 듯이 쉽게 구성되고 쉽게 이해되며 문제가없는 간단한 기본 회로로 안정적으로 측정 할 수 있습니다.2018 년 1 월:1=1 미크로포맷 씨 1=5 미크로포맷 씨 1=5 미크로포맷 씨 1=1 미크로포맷 씨 1=5 미크로포맷 씨. 이 보조 연산 증폭기 통합은 여전히 40 헤르쯔 진동으로 선회 또는 약 40 헤르쯔에서 최대 10 데이비의 폐쇄 루프 피킹을 일으킬 수있는 충분한 이득을 가지고 밝혀졌다.
시뮬레이션은 극 주파수를 5 배 줄임으로써 막을 수 있음을 보여줍니다.