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集成運(yùn)算放大器參數(shù)測(cè)試儀校準(zhǔn)裝置

作者: 時(shí)間:2010-07-01 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

(以下簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放)以小尺寸、輕重量、低功耗、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于眾多軍用和民用電子系統(tǒng),是構(gòu)成智能武器裝備電子系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之一。近年來(lái),隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,集成運(yùn)放無(wú)論在技術(shù)性能上還是在可靠性上都日趨完善,并在我國(guó)軍用系統(tǒng)中被大量使用,其質(zhì)量的好壞,關(guān)系到具體工程乃至國(guó)家的安危。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/187886.htm

  隨著(以下簡(jiǎn)稱運(yùn)放測(cè)試儀)在國(guó)防軍工和民用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其質(zhì)量問(wèn)題顯得尤為重要。傳統(tǒng)的運(yùn)放測(cè)試儀方案已不能滿足國(guó)防軍工的要求,運(yùn)放測(cè)試儀的問(wèn)題面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此,如何規(guī)范和提高運(yùn)放測(cè)試儀的測(cè)試精度,保證軍用運(yùn)放器件的準(zhǔn)確性是目前應(yīng)該解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

  目前,國(guó)內(nèi)外運(yùn)放測(cè)試儀(或者模擬器件測(cè)試系統(tǒng))主要存在以下幾種方案:校準(zhǔn)板法、標(biāo)準(zhǔn)樣片法和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)模擬法。

  比較以上三種方案可知,前兩種方法只是校準(zhǔn)儀器內(nèi)部使用的PMU單元、電流源、電壓源等,并不涉及到儀器本身閉環(huán)測(cè)試電路部分,局限性很大,很難保證運(yùn)放測(cè)試儀的集成運(yùn)放器件參數(shù)測(cè)試精度。而標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)模擬法直接面向測(cè)試夾具,其校準(zhǔn)方法具有一定可行性,只是在校準(zhǔn)精度、通用性、測(cè)試自動(dòng)化程度等方面需要進(jìn)一步的研究。因此,通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)模擬法加以改進(jìn),對(duì)運(yùn)放測(cè)試儀進(jìn)行校準(zhǔn),開(kāi)發(fā)出集成運(yùn)放校準(zhǔn),在參數(shù)精度和校準(zhǔn)范圍上,能滿足國(guó)內(nèi)大多數(shù)運(yùn)放測(cè)試儀;在通用性上,能夠校準(zhǔn)使用“閉環(huán)測(cè)試原理”的儀器。

  系統(tǒng)性能要求

  本課題的主要任務(wù)是通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外運(yùn)放測(cè)試儀的校準(zhǔn)方法,改進(jìn)實(shí)用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)模擬法,用指標(biāo)更高的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)校準(zhǔn)運(yùn)放測(cè)試儀,實(shí)現(xiàn)運(yùn)放測(cè)試儀的自動(dòng)化校準(zhǔn)以及校準(zhǔn)原始記錄、校準(zhǔn)證書(shū)的自動(dòng)生成等。

  校準(zhǔn)的硬件設(shè)計(jì)方案

  校準(zhǔn)方案覆蓋了市場(chǎng)上運(yùn)放測(cè)試儀給出的大部分參數(shù),其中包括輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入偏置電流等10個(gè)參數(shù)。通過(guò)研究集成運(yùn)放參數(shù)“閉環(huán)測(cè)試原理”可知:有的參數(shù)校準(zhǔn)要用到“閉環(huán)測(cè)試回路”,有的直接接上相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行測(cè)量即可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的校準(zhǔn)。對(duì)于用到“閉環(huán)測(cè)試回路”的幾個(gè)參數(shù)而言,主要通過(guò)補(bǔ)償電源和模擬電源裝置來(lái)校準(zhǔn)。

  1 校準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)

  輸入失調(diào)電壓VIO的定義為使輸出電壓為零(或者規(guī)定值)時(shí),兩輸入端所加的直流補(bǔ)償電壓。集成運(yùn)放可模擬等效為輸入端有一電壓存在的理想。通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電源裝置給輸入一個(gè)與VIO電壓等量相反的電壓V補(bǔ),輸入就可等效為V=VIO+V補(bǔ)=0,則被測(cè)集成運(yùn)放與接口電路等效為一輸入失調(diào)電壓為零的理想運(yùn)算放大器。然后,調(diào)節(jié)模擬電源裝置,給定模擬標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放輸入失調(diào)電壓參數(shù)值。通過(guò)數(shù)字多用表讀數(shù)與被校運(yùn)放測(cè)試儀測(cè)試值比較,計(jì)算出誤差值,完成VIO參數(shù)校準(zhǔn)。

  2 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

  單片機(jī)采用AT89S51,這是一個(gè)低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的4kB ISP(In-system programmable) Flash ROM。其采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元。

  本設(shè)計(jì)中,采用單片機(jī)控制信號(hào)繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)電路測(cè)試狀態(tài)轉(zhuǎn)換,信號(hào)繼電器選用的是HKE公司的HRS2H-S-DC5V,能夠快速完成測(cè)試狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,只需單片機(jī)5V供電電源即可,便于完成參數(shù)的校準(zhǔn)。此外,繼電器跳變由PNP三極管S8550來(lái)驅(qū)動(dòng)完成。

  3 液晶顯示電路設(shè)計(jì)

  智能彩色液晶顯示器VK56B是上海廣電集團(tuán)北京分公司的產(chǎn)品,具有體積小、功耗低、無(wú)輔射、壽命長(zhǎng)、超薄、防振及防爆等特點(diǎn)。該LCD采用工業(yè)級(jí)的CPU,機(jī)內(nèi)配置有二級(jí)字庫(kù),可通過(guò)串口或三態(tài)數(shù)據(jù)總線并口接收控制命令數(shù)據(jù),并自行對(duì)接收的命令和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,以實(shí)時(shí)顯示用戶所要顯示的各種曲線、圖形和中西文字體。AT89S51與智能化液晶VK56B的接口電路如圖3所示。單片機(jī)與LCD采用并行通信設(shè)計(jì),LCD自身具有一個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)總線并口(并口為CMOS電平),可以同主機(jī)進(jìn)行通信。它外部有12條線同單片機(jī)相連,即D0~D7、WRCS、BUSY、INT和GND。其中,WRCS為片選信號(hào)和寫(xiě)信號(hào)的邏輯或非,上升沿有效;BUSY信號(hào)為高(CMOS電平)表示忙;INT為中斷申請(qǐng)信號(hào),低電平有效。

  集成運(yùn)放校準(zhǔn)裝置軟件設(shè)計(jì)

  軟件部分包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。上位機(jī)軟件完成PC與單片機(jī)的通信以及校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理等工作;下位機(jī)軟件即單片機(jī)源程序。本設(shè)計(jì)使用Keil C完成測(cè)試狀態(tài)的轉(zhuǎn)換、與上位機(jī)串行通信以及測(cè)試參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示等。


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