Tytuł pozycji:
Układ do pomiaru zespolonego tłumienia napięcia współbieżnego (CMRR) wzmacniaczy operacyjnych i komparatorów napięcia
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.
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.
Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).
