双极性运算放大器参数的测试
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1、电路结构图1、operational amplifier电路结构2、电路描述及指标要求电路描述:电路包括三部分:运算放大器、偏置电路和补偿电路。
运算放大器:NMOS差分输入级+A类输出级(所有晶体管均应偏置在饱和区)。
补偿电路:补偿极点(用工作在线性区的NMOS管代替电阻)设计及仿真指标表1 设计指标指标设计指标仿真结果(根据仿真结果填写)直流增益>80dB 82.2dB Settling time(1V OutputStep)<1us 0.49us Settling time(-1V OutputStep)<1us 0.59us 输出摆幅-4V~4V -5V~4.96VICMR -4V~4V -4.28V~4.77VCMRR >80dBPSRR+ >85dB at DC 95.4dBRSRR- >85dB at DC 90.5dB功耗Power Dissipation <600uW 532uW 单位增益频率>4MHz 10.9MHzUnity Gain Frequency系统失调电压Offset<2mV 32.020uV voltage负载电容Load10pf 10pf capacitance电源电压±5V ±5V 输入等效噪声-3、网表名称下表给出了电路模拟所用网表和模拟特性之间的对应关系。
表2、模拟所用网表说明列表NETLIST REMARKOpamp.cir 子电路描述及模型定义op.sp 电路的直流工作点计算、每个器件的工作状态和电路功耗。
openloop.sp 开环增益、单位增益频率及噪声特性Swing.sp 输出摆幅、系统失调电压、输入电阻、输出电阻和运放的零极点settlingtime.sp 阶跃响应及建立时间ICMR.sp 共模输入范围(ICMR)CMRR.sp 共模抑制比(CMRR)PSRR+.sp 电源电压抑制比(PSRR+)PSRR-.sp 电源电压抑制比(PSRR-)4、电路模拟结果1)、电路直流工作点分析:表3 器件直流工作点列表器件名称器件类型尺寸(W/L)工作区源漏电流(I DS)M1 NMOS 140u/1u 饱和区-2.9326uAM2 NMOS 140u/1u 饱和区-2.9326uAM3 PMOS 1u/1.3u 饱和区 2.9326uAM4 PMOS 1u/1.3u 饱和区 2.9326uA M5 NMOS 5u/4u 饱和区 5.8652uA M6 PMOS 8u/1u 饱和区39.5101uA M7 NMOS 7.5u/1u 饱和区39.5101uA M8 PMOS 1u/1u 线性区0uAM9 NMOS 2.5u/1u 饱和区7.8259uA M10 PMOS 1u/10u 饱和区7.8259uA M11 PMOS 1u/10u 饱和区7.8259uA M12 NMOS 1u/10u 饱和区7.8259uA M13 NMOS 1u/20u 饱和区7.8259uA总体电路功耗:**** voltage sourcessubcktelement 0:vin+ 0:vin- 0:vdd 0:vssvolts 0. 0. 5.0000 5.0000current 0. 0. -53.2012u -53.2012upower 0. 0. 266.0062u 266.0062utotal voltage source power dissipation= 532.0124u watts2)、模拟波形(1)、开环增益、单位增益频率及噪声特性测试电路:图2、测试电路1模拟条件:VDD=5V;VSS=-5V;VIN=0V(加交流信号),室温下仿真。
实验三、双极型运算放大器特性参数测量一、实验设备(1)集成运算放大器测试仪(BJ3190A),(2)BJT 运算放大器(LM741、OP07)二、实验目的1、熟悉运算放大器特性参数测试原理;2、掌握使用集成电路特性测试仪测量运算放大器特性参数的方法;3、学会利用手册的特性参数计算运算放大器直流特性宏模型参数的方法。
三、算放大器特性参数的测试原理运算放大器的符号如图35.1,它有两个输入端,一个是反相输入端用“—”表示,另一个位同相输入端,用“+”表示。
可以单端输入,也可以双端输入。
若把输入信号接在“—”输入端,而“+”端接地,或通过电阻接地,则输出信号与输入信号反相,反之则同相。
若两个输入端同时输入信号电压为V_和V+时,其差动输入信号为VID=V_—V+。
开环输出电压Vo=Avo VID,Avo为开环电压放大倍数。
运算放大器在实际使用中,为了改善电路的性能,在输入端和输出端之间总是接有不同的反馈网络。
通常是接在输出端和反相输入端之间。
1、开环电压增益开环电压增益是指放大器在无反馈时的差模电压增益,其值为输出电压变化量⊿V o和输入电压变化量⊿VI之比Avo = ⊿Vo/⊿VI 由于Avo很大,输入信号VI很小,加之输入电压与输出电压之间有相位差,从而引入了较大的测试误差,实际测试中难以实现。
测试开环电压增益时,都采用交流开环,直流闭环的方法。
直流通过RF实现全反馈,放大器的直流增益很小,故输入直流电平十分稳定,不需进行零点调节。
取CF足够大,以满足RF >>1/ΩCF,使放大器的反相端交流接地,以保证交流开环的目的。
这样只要测得交流信号和电压VS和VO和,就能得到Avo = Vo/VI= Vo/[R1/(R+R2) Vs]=(R1+R2)/R1•(Vo/VS) 在讯号频率固定的条件下,增加输入信号电压幅度,使输出端获得最大无失真的波形。
保持输入电压不变,增加输入电压频率,当输出电压的幅值降低到低频率值的0.707倍,此时频率为开环带宽。
两级运算放大器参数计算运放(运算放大器)是指一种能放大输入信号的电子设备,常用于放大低电平的信号以及信号调节、滤波、放大等应用。
运放具有非常好的线性特性,输入信号经过运放放大后,输出信号基本保持与输入信号相同的形状,但放大了很多倍。
在运放的应用中,常常需要根据具体的要求来选择适合的电路和参数。
其中,两级运放是一种常用的放大器电路,由两个运放组成。
在计算两级运放的参数之前,我们需要明确以下几个概念:1. 增益(Gain):运放的增益是指输出信号与输入信号之间的比值关系,通常以倍数或者分贝(dB)来表示。
增益越大,输出信号就越大。
2. 带宽(Bandwidth):运放的带宽是指在一定范围内,运放输出信号的幅度能够保持线性增益的频率范围。
带宽越大,运放的频率响应范围就越宽。
3. 输入阻抗(Input Impedance)和输出阻抗(Output Impedance):输入阻抗是指运放输入端的电阻,输出阻抗是指运放输出端的电阻。
输入输出阻抗越大,对待放大的信号影响越小。
下面以电压放大器为例,介绍两级运放的参数计算:1.增益的计算:两级运放的增益等于第一级运放的增益与第二级运放的增益相乘。
增益的计算方法可以通过运放的数据手册来获取,或者通过实验测量得到。
2.带宽的计算:两级运放的带宽等于第一级运放的带宽与第二级运放的带宽取较小值。
带宽的计算方法也可以通过运放的数据手册来获取。
3.输入阻抗的计算:两级运放的输入阻抗等于第一级运放的输入阻抗与第二级运放的输入阻抗相乘。
输入阻抗的计算方法可以通过运放的数据手册来获取。
4.输出阻抗的计算:两级运放的输出阻抗等于第一级运放的输出阻抗与第二级运放的输出阻抗相乘。
输出阻抗的计算方法可以通过运放的数据手册来获取。
需要注意的是,两级运放的参数计算可能受到电源电压、工作温度等因素的影响,因此在实际应用中还需要考虑这些因素,并选择合适的电源和工作环境。
除了上述参数计算,还可以通过仿真软件进行两级运放的电路设计和参数优化。
两级运算放大器实验报告一、实验名称:两级运算放大器二、实验目的:1.熟悉掌握Orcad captureCIS的使用方法以及常见的仿真方法和参数设置。
2.利用Orcad captureCIS设计两级运算放大器,并完成要求功能。
3.掌握运算放大器中的增益、带宽、输出摆幅、压摆率、速率、噪声等各个参数之间的折中调试。
三、实验步骤:(一)参数要求:1.电源电压VCC=2.7V.2.CL=10pF.3.增益Ad>80dB.4.增益带宽积GW>5M.5.共模电压输入范围ICMR=1~2V.6.共模抑制比CMRR>70dB.7.输出电压摆幅>2V.8.diss<1mW.9.SR>10V/us(二)实验步骤及数据:(1)由参数要求,共模电压输入范围为1~2V,电源电压为2.7V,Pdiss<1mW,由这些参数以及相位余度要为60度,由相应的公式估算出来,电路如图所示:如电路所示,为一个差分输入级与共源放大器组成,采用了密勒补偿,按照计算步骤确定各个元件参数之后,下边进行仿真验证与调试。
(2)交流仿真验证增益带宽是否满足,仿真结果如图所示:如图结果,增益Av=82dB,增益带宽积GW=6.6M,相位裕度有42度,满足要求,并且还有一定的余量。
(3)交流仿真验证共模电压输入范围ICMR与共模抑制比CMRR是否满足要求,仿真电路如图所示:1、在仿真验证CMRR之前,先做了一个增益随共模输入电压的变化曲线,大致了解共模电压输入范围,结果如图所示:如图所示,增益在大于80dB时,共模电压输入范围为0.96V~2.66V,能达到要求,且还有余量。
2、现在仿真验证一下CMRR随共模电压的变化曲线,需要更改仿真电路图,更改的电路图如图所示:如图所示,由于要同时产生差模放大与共模放大,所以复制一个电路出来用以产生共模放大输出,仿真结果如图所示:由仿真结果可以看出,在增益大于80dB时,共模电压输入范围为0.56V~2.65V,由此得出的参数满足要求,且有一定余量。
运算放大器的闭环参数测试北京华峰测控技术公司 孙 铣 段宁远内 容 摘 要本文介绍了运算放大器闭环参数的测试原理,分析了影响运算放大器闭环参数测试精度和稳定性的诸多原因和因素,及所采取的针对性措施,还探讨了闭环参数的测试精度、测试稳定性和测试适应性的评价问题。
同时介绍了北京华峰测控技术公司研制的 STS 2107B 运算放大器电压比较器测试系统。
一. 运算放大器闭环参数的测试原理国家标准 GB 3442-86 和 GB 6798-86 参照国外标准,规定了运算放大器 (以下简称运放) 和电压比较器的测试方法的基本原理,其主要参数的基本测量线路见图1。
图1 运算放大器闭环参数测量原理图图中 DUT 为被测运放,A 为辅助运放。
两级运放构成负反馈闭环系统,其闭环增益由输入电阻 R I 和反馈电阻 R F 的比例决定。
为了得到足够增益,通常选用 500 倍或 1000 倍。
器件测试程控电源 V+ 和 V- 分别向被测运放提供所需的正、负电源电压,被测运放的输出端电压可由外接偏置电压源 V 进行控制,以获得测试所需的 V O 值。
辅助运放的输出端可测得所需的 V E 值。
电阻 R S 用于被测运放输入偏置电流的采样。
采用辅助运放的闭环测试参数主要有以下几个:1. 输入失调电压 V IO 。
2. 输入偏置电流 I B+,I B-。
3. 输入失调电流 I IO 。
4. 开环电压增益 A VD 。
5. 共模抑制比 K CMR 。
6. 电源电压抑制比 K SVR+,K SVR-。
在这些参数中失调电压 V IO 是最基本的参数,其计算公式为 :其它参数只是在不同的条件下测试 V IO 值,和进行不同的计算。
二. 影响运算放大器闭环参数测试精度的原因分析E FI I IO V R R R V ⋅+=根据分析和实践,影响闭环参数测试精度的原因主要有闭环系统不稳定、工频干扰、高频干扰、系统漏电、元件性能不良等。
现分别分析如下:1. 闭环系统不稳定闭环系统不稳定是影响运放闭环参数测试精度诸多原因中最主要的原因。
2.7 运算放大器指标测试方法一、实验目的1.掌握运算放大器主要指标的测试方法。
2.通过测试,了解集成运算放大器组件的主要参数定义和表示方法。
二、实验原理集成运算放大器是一种线性集成电路,和其他半导体器件一样,是用一些性能指标来衡量其质量的优劣。
为了正确使用集成运放,就必须了解它的主要参数。
集成运放的各项指标通常是由专用仪器进行测试的,这里介绍的是一种简单测试方法。
本实验采用的集成运放型号为LM324,引脚排列如图2-7-1所示。
它是十六脚双列直插式组件,共有四个独立运算放大器,共有一个电源,4脚为电源正;11为电源负。
图2-7-1LM324管脚图图2-7-2 Uos、Ios测试电路1.输入失调电压Uos理想运放组件,当输入信号为零时其输出为零。
但是即便最优质的集成组件,由于运放内部差动输入及参数的不完全对称,输出电压往往不为零。
这种零输入时输出不为零的现象称为集成运放的失调。
输入失调电压Uos——是指输入信号为零时,输出端出现的电压折算到同向输入端的数值。
失调电压测试电路如图2-7-2所示。
闭合开关K1及K2,使电阻R B短接,测量此时的输出电压U01即为输出失调电压,则输入失调电压:实际测出的U01可能为正,也能为负,高质量的运放Uos一般在1mv以下。
测试中应注意:①将运放调零端开路。
②要求电阻R1和R2、R3和R F的参数严格对称。
2.输入失调电流Ios输入失调电流Ios——是指输入信号为零时,运放的两个输入端的基极偏置电流之差:输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级两个晶体管β的失配度,由于I B1、I B2本身的数值已很小(微安级),因此他们的差值通常不能直接测量的,测试电路如图2-7-2所示,测试分两步进行:①闭合开关K1及K2,在低输入电阻下,测出输出电压U01,如前所述,这是由输入失调电压Uos所引起的输出电压。
②断开K1及K2两个输入电阻R B注入,由于阻R B值较大,流经他们的输入电流的差异,将变成输入电压的差异,因此,也会影响输入电压的大小,可见测出两个电阻R B接入时的输出电压U02,若从中扣除输入失调电压U os的影响,输入失调电流Ios为:一般,Ios在100nA以下。
运算放大器的指标测试一、实验目的1.加深对集成运算放大器特性和参数的理解。
2.学习集成运算放大器主要性能指标的测试方法。
二、实验内容1.测量输入失调电压V IO 。
2.测量输入失调电流I IO 。
3.测量输入偏置电流I IB 。
4.测量开环差模电压增益A od 。
5.测量最大不失真输出电压幅度V o(max)。
6.测量共模抑制比K CMR 。
7.测量转换速率SR 。
三、实验准备1.了解集成运放μA741的管脚排列。
2.查阅有关资料,找出集成运放μA741主要性能指标的典型数据。
3.理解V IO 、I Io 、A od 、K CMR 、V om 等指标的测试电路的工作原理,选定实验所需仪器,拟定实验步骤。
四、实验原理与说明集成运算放大器是一种高增益的直接耦合放大电路,在理想情况下,集成运放的A od =∞、R i =∞、V IO =0、I IO =0、K CMR =∞。
但是实际上并不存在理想的集成运算放大器。
为了解实际运放与理想运放的差别,以便正确使用集成运放大器,有必要研究其实际特性,并对其主要指标进行测试。
下面介绍的是运放主要指标的简易测试方法。
1.输入失调电压V IO 的测量在常温下,当输入信号为零时,集成运放的输出电压不为零,该输出电压称为输出失调电压。
为了使输出电压回到零,需要在输入端加上反向补偿电压,该补偿电压称为输入失调电压V IO 。
V IO 可能为正,也可能为负。
高质量运放的V IO 一般在1mV 以下。
V IO 的大小主要反映了运放内部差分输入级中两个三极管V BE 的失配程度。
当运放的输入外接电阻(包括信号源内阻)比较小时,失调电压及其温漂往往是引起运放误差的主要原因。
输入失调电压的测试电路如图9.19所示。
电路中R 1和R 3、R 2和R 4的参数应严格对称。
测出输出电压V O1的大小(实测值可能为正,也可能为负),则输入失调电压为:O1211IO V R R R V +=图9.19 V IO 测试电路 2.输入失调电流I IO 的测量在常温下,当输入信号为零时,集成运算放大器两个输入端的输入电流之间的差值称为输入失调电流I IO ,设I BP 和I BN 分别是运放同相输入端和反相输入端的输入电流,则输入失调电流I IO =│I BP -I BN │。
两级放大器实验报告两级放大器实验报告引言:放大器是电子电路中常见的重要组成部分,其作用是将输入信号放大到需要的幅度。
在实际应用中,常常需要使用多级放大器来增加信号的增益,以满足不同的需求。
本实验旨在通过搭建两级放大器电路,探究其工作原理和性能特点。
一、实验目的本实验的主要目的有以下几点:1. 了解两级放大器的基本原理和工作方式;2. 掌握放大器电路的搭建和调试方法;3. 测量放大器的电压增益、频率响应等性能参数;4. 分析和比较不同放大器电路的优缺点。
二、实验原理1. 两级放大器的基本原理两级放大器由两个级联的放大器组成,第一级放大器称为前置放大器,负责将输入信号放大到一定程度;第二级放大器称为输出放大器,进一步放大前一级的信号并驱动负载。
两级放大器的总增益等于各级放大器的增益的乘积。
2. 放大器电路的搭建本实验使用常见的共射放大器电路作为前置放大器,以及共射共集放大器电路作为输出放大器。
前置放大器的输入信号通过耦合电容传递给基极,输出信号通过耦合电容和负载电阻传递给输出端;输出放大器的输入信号通过耦合电容传递给基极,输出信号则由集电极输出。
1. 搭建两级放大器电路按照实验原理中给出的电路图,使用电子元器件搭建两级放大器电路。
注意连接的正确性和稳定性。
2. 调试放大器电路通过调整电路中的偏置电压、负反馈电阻等参数,使得放大器电路能够正常工作。
使用示波器观察输入和输出信号的波形,确保信号的放大和失真情况。
3. 测量放大器的性能参数使用信号发生器提供不同频率的输入信号,通过示波器测量输入和输出信号的幅度,并计算出放大器的电压增益。
同时,还可以测量放大器的频率响应、输入阻抗、输出阻抗等参数。
四、实验结果与分析1. 放大器的电压增益根据测量结果,可以得到放大器的电压增益。
通过比较不同频率下的增益值,可以分析放大器的频率响应特性。
2. 放大器的失真情况通过观察示波器上的波形,可以判断放大器是否存在失真现象。
用矢量网络分析仪对放大器性能进行分析放大器的测试指标可以分为两类:线性指标测试和非线性指标测试。
线性指标的测试基于S参数的测量,采用常规矢量网络分析仪完成。
对于非线性指标的测试,传统测试方案采用频谱仪加信号源方法,但这种方案有很多缺点:1)无法实现同步扫频、扫功率测试。
2)不能进行相位测量,如幅度相位转化(AM/PM)测量。
端口匹配特性测量端口匹配特性主要测试端口的S11与S22参数。
如端口1的S11参数等于反射信号b1与入射信号a1之比:S11参数也可称为输入反射因子。
S11为复数,工程上通常用回波损耗(RL)和驻波比(VSWR)来表达端口的匹配程度。
S11与这两个参数的关系如下:回波损耗RL=-20log(r),其中r=|S11|驻波比以上两个参数与S11的换算由仪器自动完成,用户只需要在[Format]菜单中选择[dB Mag]->回波损耗,[SWR]->驻波比,就可以显示相应的测试曲线。
矢量网络分析仪提供轨迹统计功能[Trace STatistics],可自动显示轨迹的最大值、最小值和峰-峰值,并且可以通过设置[Eval Range],来调整统计频率范围。
该功能对带限器件(如滤波器)的带内指标测试非常有用。
在电路设计的过程中,精确输入阻抗信息对于设计人员更为重要。
比如:在手机板设计中,设计人员要精确测试前端放大器的输入、输出阻抗,然后根据输入、输出阻抗信息设计对应的匹配网络,达到手机的最大功率发射和最佳的整机灵敏度。
输入阻抗与S11的关系如下:,其中Z0=50Ω用户通过选择[Format]键中的[Smith]菜单显示阻抗测试轨迹,通过设置Marker可以方便的测得每一频点对应的输入电抗和电阻。
另外矢量网络分析仪,能模拟在输入、输出端口加上虚拟的匹配网络之后整个网络的性能。
该功能大大简化了设计人员的工作量,无需实际的电路调整,就能预测调整后的DUT性能。
用户通过选择[Mode]菜单中的[Virtual Transform]来激活该功能。
实验35双极性运算放大器参数的测试运算放大器(简称运放)是一种直接耦合的高效增益放大器,在外接不同反馈网络后,可具有不同的运算功能。
运算放大器除了可对输入信号进行加、减、乘、除、微分、积分等数学运算外,还在自动控制,测量技术、仪器仪表等各个领域得到广泛的应用。
为了更好的使用运算放大器,必须对它的各种参数有一个较为全面地了解。
运算放大器结构十分复杂,参数很多,测试方法各异。
本实验的目的是熟悉运算放大器主要参数的测试原理,掌握这些参数的测试方法。
一、实验原理运算放大器的符号如图,它有两个输入端,一个是反相输入端用“—”表示,另一个位同相输入端,用“+”表示。
可以单端输入,也可以双端输入。
若把输入信号接在“—”输入端,而“+”端接地,或通过电阻接地,则输出信号与输入信号反相,反之则同相。
若两个输入端同时输入信号电压为V_和V+时,其差动输入信号为V ID=V_—V+。
开环输出电压Vo=Avo V ID,Avo 为开环电压放大倍数。
运算放大器在实际使用中,为了改善电路的性能,在输入端和输出端之间总是接有不同的反馈网络。
通常是接在输出端和反相输入端之间。
1.开环电压增益开环电压增益是指放大器在无反馈时的差模电压增益,其值为输出电压变化量⊿Vo和输入电压变化量⊿V I之比Avo = ⊿Vo/⊿V I () 由于Avo 很大,输入信号V I 很小,加之输入电压与输出电压之间有相位差,从而引入了较大的测试误差,实际测试中难以实现。
测试开环电压增益时,都采用交流开环,直流闭环的方法。
测试原理如图所示。
图 运算放大器符号直流通过R F 实现全反馈,放大器的直流增益很小,故输入直流电平十分稳定,不需进行零点调节。
取C F足够大,以满足R F >>1/ΩC F ,使放大器的反相端交流接地,以保证交流开环的目的。
这样只要测得交流信号和电压V S 和V O 和,就能得到 206Avo = Vo/V I = Vo/[R1/(R+R2) Vs]=(R1+R2)/R1?(Vo/V S )在讯号频率固定的条件下,增加输入信号电压幅度,使输出端获得最大无失真的波形。
保持输入电压不变,增加输入电压频率,当输出电压的幅值降低到低频率值的倍,此时频率为开环带宽。
2.输入偏置电流I IB当运算放大器的输出电压为零(或规定值)是流入两个输入端偏置电流的平均值,为输入偏置电流I IB 。
设两偏置电流为I IB1和I IB2,则I IB=(I IB1+I IB2)/2用图测试,若V S=0,k s断开,当k1闭合,k2断开,测得输出电压v o1。
当当k2闭合,k1断开,又可测得输出电压v o2。
⊿Vo= Vo1—Vo2=2R I IB(1+ R F /R I)I IB =⊿Vo/[2R(1+ R F /R I)]3.开环差模输入电阻R ID开环差模输入电阻R ID是只差模输入电压变化与对应的输入电流变化之比。
其测试原理如图所示。
在该图中,要取C F足够大,使交流短路,构成交流开环,而直流是闭环,稳定直流输出电压。
图开环差模输入电阻和输出电阻测测试R ID分两步进行,将低频正弦信号V S输入电路,先将k1、k2闭合,测得输出正弦信号V o1=Av D V 1,再将k1、k2断开,测得输出正弦信号V o2,其值为V o2 = Av D V 1[R ID/( R ID+2R)]= V o1[R ID/( R ID+2R)]由此求得 R ID=V o2/( V o1—V o2)×2R输入正弦信号V S的频率一般不超过1KHz,以清除电容的影响。
R不宜太大,以减小噪声的影响。
2 074.开环输出电阻R OS开环输出电阻R OS是指输出电压变化与其对应的输出电流变化之比。
仍用的电路进行测试。
测试分两步进行,先将k1、k2闭合,k3断开,送入低频正弦信号V S,测得输出V o1=Av D V 1,这里V 1为输入端信号。
闭合k2,接入负载阻抗R L,再次测得输出电压V o2为Av D V 1R L/( R OS+R L)= V o1 R L/( R OS+R L)求得R OS=(V o1-V o2) R L/ V o2 (5.输入失调电压V IO由于运放电路参数的不对称,使得两个输入端都接地时,输出电压不为零,称为放大器的失调。
为了使输出电压回到零,就必须在输入端加上一个纠偏电压来补偿这种失调,这个所加的纠偏电压就叫运算放大器的输入失调电压,用V IO表示。
故V IO的定义为使输出电压为零在两个输入端之间需加有的直流补偿电压。
输入失调电压的测量原理如图所示。
图中直流电路通过R I和R F接成闭合环路。
通常R I的取值不超过100Ω,R F>>R I,这是若测得输出电压为V O1,就可推算出输入端的失调电压为V IO=R I V O1/(R I+ R F ) (图输入失调电压和失调电流测试6.输入失调电流I IOI IO的定义为补偿失调电压后,使输出电压为零,而流入运算放大器两输入端的电流之差。
即I IO=( I b1- I b2) (测试原理仍用图,分两步进行。
第一步将k1和k2闭合,测得输出电压为V O1,因这时的电路和测试输入失调电压完全一样,故可得V O1= V IO(R I+R F) / R I第二步将k1和k2都断开,此时运放的两个输入端,除了失调电压V IO之外,还有输入电流I b1和I b2在电阻上所产生的电压,即I b1R-I b2R=(I b1-I b2)R= I IO R。
若这时测得输出电压为V O2,根据前面的计算公式可知V O2=(V O1+ I IO R) ?( R I+R F) / R I,由此可得208I IO= [R I/( R I+R F)] ?[(V o2–V o1) /R ] (7.共模抑制比k CMR运放应对共模信号有很强的抑制能力。
表征这种能力的参数叫共模抑制比,用k CMR 表示。
它定义为差模电压增益Av D 和共模电压增益Avc 之比,即k CMR =∣Av D /Avc ∣。
测试原理如图所示。
由于R F >>R I ,该闭环电路对差模信号的增益Av D = R F /R I 。
共模信号的增益Av C = (V O /V S )。
因此,只要从电路上测出V O 和V S ,即可求出共模抑制比k CMR =∣Av D /Avc ∣= (R F /R I ) ? k CMR 的大小往往与频率有关,同时也与输入信号大小和波形有关。
测量的频率不宜太高,信号不宜太大。
8.共模抑制比V ICM最大共模输入电压是指最大不失真共 模输出正弦波电压时的共模输入电压。
其 测试原理仍用如图的电路。
测试方法是将V S 由小到大逐渐增加,观察到输出波形刚出现失真时,记下这时输入信号值,就是最大共模输入电压。
由于输入电压加大后,k CMR 将下降,故也有将V ICM 定义为使k CMR 下降6分贝的输入电压。
测试时可将两种定义的测试结果进行比较。
9. 电压转换速率S R 的测试电压转换速率S R 定义为运放在单位增益状态下,在运放输入端送入规定的大信号阶跃脉冲电压时,输出电压随时间的最大变化率。
图 共模抑制比测试原S R 的测试原理如图(a )所示。
测试时取R I =R F ,在输入端送入脉冲电压,从输出端见到输出波形,如图(b )所示。
这是可以规定过冲量的输出脉冲电压上升沿(下降沿)的恒定变化率区间内,取输出电压幅度⊿Vo 和对应的时间⊿Vt ,然后由计算公式求出209S R =⊿Vo/⊿Vt (V /μs )通常上升过程和下降过程不同,故应分别测出S R ﹢和S R ﹣。
10. 脉冲响应时间的测试脉冲响应时间包括上升时间,下降时间、延迟时间、和脉动时间等,测试原理仍如图(a )所示,取R F >R I ,R I 远大于信号源内阻、规定的误差带为2ε。
读取响应时间方法如图所示。
其中tr 为上升时间,tf 为下降时间,td (r )为上升延迟时间,td (f )为下降延迟时间。
图 电压转换速率测试原理(a(b图读取响应时间方法二、实验内容1.开环电压增益测量。
2.输入偏置电流测量。
3.开环差模输入电阻测量。
4.开环输出电阻测量。
5.输入失调电压测量。
6.输入失调电流测量。
7.共模抑制比测量。
8.电压转换速率测量。
9.脉冲响应时间测量。
三、实验步骤以图所示的电路进行参数测试,步骤如下:2101.测试运放得开环特性参数用图 (a) 电路。
测试时将k 2接输入信号,k 1接电容。
K 3、k 4根据需要可接入R L 和C L 。
参照实验原理进行各个参数的测试。
2.测试大信号脉冲参数也采用图 (a)的电路。
测试时将k 2接电阻,k 1接脉冲信号源,R I 根据需要选取,从输入和输出脉冲波形中读取各个有关脉冲的参数。
测试时可利用K 3和k 4接入负载R L 和C L 以观察R L 和C L 对脉冲参数的影响。
图 运算放大器参数测试电接p(a3.测试失调特性参数和共模特性参数都采用图 (b)的电路。
图中的AT为被测电路,A为辅助电路。
若采用单电路测试方法,可将K6和K7断开,K5闭合。
变幻开关位置,即可测试各个参数。
4.在图 (b)中将k4、K3接地,分别在k1断开,k2闭合和k1闭合、k2断开两种情况下,测出辅助放大器的输出电压V o1和V o2,带入式中,即可计算出I IB。
测V ID和I ID时,都是将k4、K8接地,通过k1和k2的闭合断开,测出辅助放大器的输出电压V o1和V o2,计算V IO和I IO;测试共模特性参数时,将k1,k2闭合,k4接地,从K3送入正弦信号V S,测出辅助放大器的输出电压V L,计算出k CMR四、实验数据处理根据实验内容和要求,将有关输入输出波形描绘下来,详细记录各个测试数据,并作相应的计算。
五、思考题1. V CC和V ee的大小对最大输出峰峰电压有何影响?2.运放在小信号下工作和大信号下工作,状态有何不同?3.采用辅助放大器测试有什么优点?试分析测试线路原理。
六、参考资料[1] 李清泉、黄昌宁,集成运算放大器原理及应用,—124页,科学出版社,1982年。
[2] 沈尚贤,模拟电子学,p231—334.人民邮电出版社,1983年。
[3] 中华人民共和国国家标准,半导体集成电路运算(电压)放大器测试方法的基本原理,GB3442—86,中国标准出版社,1988年。
[4] John , OP-AMP Network Design, ,John Wiley & Sons,1986.[5] Joseph Carr, OP-AMP Circuit Design and Applications, —240,TAB BOOKS,1976.(叶绿)。