运算放大器主要参数测试方法说明1
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运算放大器电参数测试方法通用集成运算放大器电路测试方法作者:李雷一、器件介绍集成运算放大器(简称运放)是模拟集成电路中较大的一个系列,也是各种电子系统中不可缺少的基本功能电路,它广泛的应用于各种电子整机和组合电路之中。
本文主要介绍通用运算放大器的测试原理和实用测试方法。
1.运算放大器的分类从不同的角度,运算放大器可以分为多类:1.从单片集成规模上可分为:单运放(如:OP07A)、双运放(AD712)、四运放(LM124)。
2.从输出幅度及功率上可分为:普通运放、大功率运放(LM12)、高压运放(OPA445)。
3.从输入形式上可分为:普通运放、高输入阻抗运放(AD515、LF353)。
4.从电参数上可分为:普通运放、高精密运放(例如:OP37A)、高速运放(AD847)等。
5.从工作原理上可分为:电压反馈型运放、电流反馈型运放(AD811)、跨倒运放(CA3180)等。
6.从应用场合上可分为:通用运放、仪表运放(INA128)、音频运放(LM386)、视频运放(AD845)、隔离运放(BB3656)等。
2.通用运放的典型测试原理图(INTERSIL公司)李雷第 1 页2008-9-10运算放大器电参数测试方法二、电参数的测试方法以及注意事项一般来说集成运算放大器的电参数分为两类:直流参数和交流参数。
直流参数主要包括:失调电压、偏置电流、失调电流、失调电压调节范围、输出幅度、大信号电压增益、电源电压抑制比、共模抑制比、共模输入范围、电源电流十项。
交流参数主要包括:大信号压摆率、小信号过冲、单位增益带宽、建立时间、上升时间、下降时间六项。
而其中电源电流、偏置电流、失调电流、失调电压、输出幅度、开环增益、电源电压抑制比、共模抑制比、大信号压摆率、单位增益带宽这十项参数反映了运算放大器的精度、速度、放大能力等重要指标,故作为考核运放器件性能的关键参数。
通常运算放大器电参数的测试分为两种方法:一种是单管测试法,另一种是带辅助放大器的测试方法。
集成运放的性能主要参数及国标测试方法集成运放的性能可用一些参数来表示。
集成运放的主要参数:1.开环特性参数(1)开环电压放大倍数Ao。
在没有外接反馈电路、输出端开路、在输入端加一个低频小信号电压时,所测出输出电压复振幅与差动输入电压复振幅之比值,称为开环电压放大倍数。
Ao越高越稳定,所构成运算放大电路的运算精度也越高。
(2)差分输入电阻Ri。
差分输入电阻Ri是运算放大器的主要技术指标之一。
它是指:开环运算放大器在室温下,加在它两个输入端之间的差模输入电压变化量△V i与由它所引起的差模输入电流变化量△I i之比。
一般为10k~3M,高的可达1000M以上。
在大多数情况下,总希望集成运放的开环输入电阻大一些好。
(3)输出电阻Ro。
在没有外加反馈的情况下,集成运放在室温下其输出电压变化与输出电流变化之比。
它实际上就是开环状态下集成运放输出级的输出电阻,其大小反映了放大器带负载的能力,Ro通常越小越好,典型值一般在几十到几百欧。
(4)共模输入电阻Ric。
开环状态下,两差分输入端分别对地端呈现的等效电阻,称为共模输入电阻。
(5)开环频率特性。
开环频率特性是指:在开环状态下,输出电压下降3dB所对应的通频带宽,也称为开环-3dB带宽。
2.输入失调特性由于运算放大器输入回路的不对称性,将产生一定的输入误差信号,从而限制里运算放大器的信号灵敏度。
通常用以下参数表示。
(1)输入失调电压Vos。
在室温及标称电源电压下,当输入电压为零时,集成运放的输出电位Vo0折合到输入端的数值,即:Vos=Vo0/Ao失调电压的大小反映了差动输入级元件的失配程度。
当集成运放的输入端外接电阻比较小时。
失调电压及其漂移是引起运算误差的主要原因之一。
Vos一般在mV级,显然它越小越好。
(2)输入失调电流Ios。
在常温下,当输入信号为零时,放大器两个输入端的基极偏置电流之差称为输入失调电流。
即:Ios=Ib- — Ib+式中Ib-、Ib+为放大器内两个输入端晶体管的基极电流。
实验五 集成运算放大器的参数测试一、实验目的1、学会集成运放失调电压U IO 的测试方法。
2、学会集成运放失调电流I IO 的测量方法。
3、掌握集成运放开环放大倍数Aod 的测量方法。
4、学会集成运放共模抑制比K CMR 的测试方法。
二、实验仪器及设备1、DZX-1B型电子学综合实验台 一台2、XJ4323 双踪示波器 一台3、集成运放 uA741 一片 三、实验电路1、测量失调电压U IO 。
2、测量失调电流I IO 。
I IO =RR R U U O O ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-12121式中的U O1为测失调电压U IO 时的U O1 ,U O 2 为下面电路中测得的U O 。
U IO =211R R R+U O1R2 5.1KR2 5.1K3、测量开环放大倍数Aod 。
4、共模抑制比K CMR 。
注意:Ui 必须小于最大共模输入电压U iCM =12V四、实验内容及步骤 1、测量失调电压U IO(1) 按图接好电路,检查电路无误后接通电源,用示波器观察输出Uo 有无振荡,若有振荡,应采用适当措施加以消除。
(2) 测量输出电压,记做U O1,并计算失调电压U IO 。
2、测失调电流I IO(1) 按图接好电路,检查电路无误后接通电源,用示波器观察输出Uo 有无振荡,若有振荡,应采用适当措施加以消除。
(2) 测量输出电压,记做U O2,并计算失调电流I IO 。
3、测量开环放大倍数Rf 5.1KA Od =UiR R R U O 323+URf 5.1KK CMR = OCO A A d=UoU R R F i1•(1) 按图接好电路,接通电源。
(2) 在输入端加入Us =1V ,f =20Hz 的交流信号,用毫伏表测量Uo 和Ui ,计算出Aod 。
4、测量共模抑制比(1) 按图接好电路,接通电源。
(2) 在输入端加入一定幅值的频率为20Hz 的交流信号,用毫伏表测量Uo 和Ui ,计算出K CMR 。
运算放大器实验原理-回复什么是运算放大器?运算放大器(Operational Amplifier,简称Op Amp)是一种电子器件,它是一种差模放大器。
它具有很高的增益和差模输入,能够将微弱的输入信号放大,是现代电子电路中常见的重要元件。
运算放大器实验原理简介运算放大器实验原理是研究和分析运算放大器的特性和性能的实验方法。
通过实验,我们可以观察到运算放大器的电压增益、输入阻抗、输出阻抗等参数,并对其运行特性进行分析。
运算放大器实验步骤及原理解析1. 实验材料准备:首先准备好所需的实验材料,包括运算放大器芯片、直流电源、函数发生器、电阻、电容等元件。
2. 搭建实验电路:根据实验需求,搭建运算放大器实验电路。
常见的运算放大器实验电路包括非反相放大器、反相放大器、总反馈放大器等。
不同的电路结构会导致不同的电路特性和性能。
3. 进行实验测量:将所需的输入信号连接到运算放大器电路的输入端,使用示波器等仪器测量输出信号。
可以调节函数发生器的频率、幅度等参数,观察输出信号的变化。
同时,还可以通过改变电路中的电阻、电容等元件的数值,观察电路特性的变化。
4. 实验数据分析:根据实验测量结果,计算运算放大器的电压增益、输入阻抗、输出阻抗等参数。
通过对数据的分析,可以进一步理解运算放大器的工作原理和特性。
5. 结果比较与总结:将实验测得的数据与理论值进行比较,分析实验结果与理论值之间的差异。
总结实验结果,讨论实验中可能的误差来源和改进的方法。
运算放大器实验原理的应用1. 信号放大:运算放大器广泛应用于信号放大领域。
通过调节运算放大器的电路参数,可以实现不同的放大倍数和频率响应,满足不同的信号放大需求。
2. 滤波器设计:运算放大器可以构成各种滤波器电路,包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
通过调节电路参数,可以实现对特定频率信号的滤波效果。
3. 运算器:运算放大器还可以被用作运算器,实现各种数学运算,如加法、减法、乘法、积分等。
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。
运放的选用与参数测试方法学习引导文一.实验目的1.了解集成运算放大器的主要参数。
2.通过实验,掌握集成运算放大器主要参数的测试方法。
二.预习要求1.复习集成运算放大器的技术指标,主要参数的定义及测试方法。
2.了解用示波器观察运算放大器传输特性的方法。
3.了解输入失调电压U IO和输入失调电流I IO产生的原因。
三.实验设备四.实验内容及测试方法反映集成运算放大器特性的参数主要有以下四大类:输入失调特性、开环特性、共模特性及输出瞬态特性。
1.集成运算放大器的传输特性及输出电压的动态范围的测试运算放大器输出电压的动态范围是指在不失真条件下所能达到的最大幅度。
为了测试方便,在一般情况下就用其输出电压的最大摆幅U op-p 当作运算放大器的最大动态范围。
输出电压动态范围的测试电路如图1(a)所示。
图中u i为100Hz正弦信号。
当接入负载R L后,逐渐加大输入信号u i的幅值,直至示波器上显示的输出电压波形为最大不失真波形为止,此时的输出电压的峰峰值U op-p就是运算放大器的最大摆幅。
若将u i输入到示波器的X轴,u o输入到示波器的Y轴,就可以利用示波器的X—Y显示,观察到运算放大器的传输特性,如图1 (b) 所示,并可测出U o p-p的大小。
u o(a)运算放大器输出电压动态范围的测试电路(b)运算放大器的传输特性曲线图1(图中:R1 = R2 = 1.2kΩ,R f= 20kΩ)U op-p与负载电阻R L有关,对于不同的R L,U op-p也不同。
根据表1,改变负载电阻R L 的阻值,记下不同R L时的U op-p,并根据R L和U op-p,求出运算放大器输出电流的最大摆幅I op-p = U op-p /R L,填入表1中。
表1运算放大器的U op-p除了与负载电阻R L有关外,还与电源电压以及输入信号的频率有关。
随着电源电压的降低和信号频率的升高,U op-p将降低。
如果示波器显示出运算放大器的传输特性,即表明该放大器是好的,可以进一步测试运算放大器的其它几项参数。
运算放大器的相关参数及测法1.静态工作电流(Icc),主要表针运放的功率损耗情况。
测法一:如图一,将运放接成跟随器的形式。
VCC流出的电流就为Icc。
此测试方法比较稳定,能保证输出基本不会震荡。
图一测法二:如图二将运放接成放大的形式,此测试方法是目前我们最经常用,此方法有个缺陷,怕输出会震荡,因此有异常时我们要用示波器看输出是否震荡。
图二2. Output Voltage Swing最大输出摆幅(VOH,VOL)测法如图三,将运放接成放大的形式,根据SPEC要求带上负载RL。
图三3. Input Offset Voltage(输入失调电压Vos)︰为使输出为0,输入端应补偿的电压,基本都在mV级,uV级。
测法如图四:接成放大的形式,测量Vo, Vos=Vo/Rf/R1=Vo/1000,换算为mV,则Vos=Vo图四4. Input Offset Current(输入失调电流Ios)︰为使输出电压为0V时,输入端应补偿的电流,基本都在nA级。
5. Input Bias Current(输入偏置电流Ib) ︰两输入端输入电流的平均值,基本都在nA级。
Ios,Ib测法一:如图五,此测法简单,精度不高,忽略运放的Vos。
图五根据定义,Ib=((Ib+)+(Ib-))/2=(VO1/1M+VO2/1M)/2=(VO1+VO2)/2*1e3 nAIos=(Ib+)-(Ib-)=VO1/1M-VO2/1M=(VO1-VO2)*1e3 nAIos,Ib测法二(目前我们经常使用的):有将运放的Vos考虑进去如图六为Ios。
图六图七为IB图七6.Max Com i nput(最大共模输入电压Vcm)如图八:看输出是否能正常转态图八7. Slew Rate(转换速率SR)︰当输入电压变化时,输出电压变化的比率。
如图九:Vin输入一个方波,量测输出上升或下降的速率,单位为V/uS。
图九8. Power Supply Rejection Ratio(电源抑制比PSRR)︰电源电压改变量与输出电压的改变量的比值,如图十:图十PSRR=20*log10(△VCC*1e3/△V o)9. Common Mode Rejection Ratio(共模抑制比CMRR)︰差动放大率与共模放大率的比值如图十一:图十一CMRR=20*log10((△Vin*100/△Vo))10.Isink(陷电流),Isource(源电流)如图十二。
运算放大器主要参数有哪些?1.共模输入电阻(RINCM)该参数表示运算放大器工作在线性区时,输入共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比。
2.直流共模抑制(CMRDC)该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同直流信号的抑制能力。
3.交流共模抑制(CMRAC)CMRAC用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力,是差模开环增益除以共模开环增益的函数。
4.增益带宽积(GBW)增益带宽积AOL * ƒ是一个常量,定义在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。
5.输入偏置电流(IB)该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。
6.输入偏置电流温漂(TCIB)该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。
TCIB通常以pA/°C为单位表示。
7.输入失调电流(IOS)该参数是指流入两个输入端的电流之差。
8.输入失调电流温漂(TCIOS)该参数代表输入失调电流在温度变化时产生的变化量。
TCIOS通常以pA/°C为单位表示。
9.差模输入电阻(RIN)该参数表示输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比,电压的变化导致电流的变化。
在一个输入端测量时,另一输入端接固定的共模电压。
10.输出阻抗(ZO)该参数是指运算放大器工作在线性区时,输出端的内部等效小信号阻抗。
11.输出电压摆幅(VO)该参数是指输出信号不发生箝位的条件下能够达到的最大电压摆幅的峰峰值,VO一般定义在特定的负载电阻和电源电压下。
12.功耗(Pd)表示器件在给定电源电压下所消耗的静态功率,Pd通常定义在空载情况下。
13.电源抑制比(PSRR)该参数用来衡量在电源电压变化时运算放大器保持其输出不变的能力,PSRR通常用电源电压变化时所导致的输入失调电压的变化量表示。
14.转换速率/压摆率(Slew Rate/简称SR)该参数是指输出电压的变化量与发生这个变化所需时间之比的最大值。
运算放大器的相关参数及测法一、运算放大器的相关参数:1.增益:运算放大器的增益是指输出信号和输入信号间的比例关系。
一般来说,增益被分为电压增益、电流增益和功率增益。
增益的计算要根据具体电路的需求和设计目标进行确定。
2.带宽:运算放大器的带宽是指其输出信号在频率上的可用范围。
在一般情况下,带宽要大于信号的最高频率才能保证较好的信号放大效果。
带宽的测量方法通常是通过输入一个特定频率的正弦波信号,对输出信号进行测量,观察输出信号的衰减情况,从而确定带宽。
3.输入偏置电流:运算放大器在正常工作情况下,输入信号为零时,输出信号应该为零。
但实际上,由于器件的不对称性和不完美性等因素,输入信号为零时,输出信号往往不为零,这就是输入偏置电流。
输入偏置电流的大小影响着运算放大器的工作稳定性和精度。
测量输入偏置电流可以通过将输入端直接接地,然后测量输出电压。
4.输入偏置电压:输入偏置电压是指运算放大器的输入端电位差,当输入信号为零时,输出信号为零需要的输入电压。
输入偏置电压的大小也会对运算放大器的工作稳定性和精度产生影响。
测量输入偏置电压可以通过将输入端短接,然后测量输出电压。
5.输入阻抗:输入阻抗是指运算放大器输入端的电阻特性,即输入端电流和电压间的比例关系。
输入阻抗的大小决定了运算放大器对输入信号的影响程度,输入阻抗越大,说明输入信号被放大器吸收的越少。
测量输入阻抗的方法可以通过接入一个标准电阻,然后测量输入端的电压和电流,计算得到。
二、运算放大器的测量方法:1.增益测量:增益可以通过输入一个特定幅值的正弦波信号,然后测量输出信号的幅值,通过两者的比值来计算增益。
可以通过示波器来观察输入和输出信号的波形,然后进行幅值测量。
2.带宽测量:带宽的测量可以通过输入不同频率的正弦波信号,然后测量输出信号的衰减程度,通过找到输出信号衰减到一半的频率,确定带宽的上限。
可以使用频谱分析仪或者示波器进行测量。
3.输入偏置电流和输入偏置电压测量:输入偏置电流的测量可以通过将输入端直接接地,然后测量输出电压来确定。
实验三、运算放大器参数测量及基本应用一、实验目的1.认识运算放大器的基本特性,通过仿真和测试了解运放基本参数,理解参数的物理含义,学会根据实际需求选择运放;2.掌握由运放构成的基本电路和分析方法;3.熟悉仿真软件Multisim的使用,掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法;4.熟悉便携式虚拟仿真实验平台,掌握利用其进行实验的使用方法。
二、实验预习1. 复习运放的理想化条件,了解集成运算放大器的主要技术指标和含义;2. 复习运放应用的各种基本电路结构;3. 熟悉运放LM358L(因multisim元器件库中没有LM358L,所以仿真用LM358J来做,而实际电路用LM358L,它们DIP封装引脚排列是一样的)的性能参数及管脚布局,管脚布局如图3.1所示,并根据图3.2所示的内部原理图理解电路结构和工作原理。
图3.1 LM358L管脚LM358J为单片集成的双运放,采用DIP-8封装,INPUT1(-)为第一个运放的反相端输入,INPUT1(+)为同相端输入,OUTPUT1为输出,第二个运放命名原则相同。
Vcc为正电源输入端,V EE/GND可以接地,也可以接负电压。
双电源(±1.5-±16V)。
图3.2 LM358J内部原理图LM358L主要由输入差分对放大器、单端放大器、推挽输出级以及偏置电路构成。
三、实验设备便携式虚拟仿真实验平台(PocketLab、元器件)。
四、实验内容(一)仿真实验1. 运放基本参数仿真测量(用LM358J 代替LM358L) (1) 电压传输特性根据图3.3所示电路,采用正负电源供电,运放反相端接地,同相端接直流电压源V 3,在-150μV~150μV 范围内扫描V 3电压,步进1μV ,得到运放输出电压(节点3)随输入电压V 3的变化曲线,即运放电压传输特性,根据仿真结果给出LM358J 线性工作区输入电压范围,根据线性区特性估算该运放的直流电压增益A vd 。
运算放大器主要参数运算放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是电子电路中的一个重要部件,广泛应用于模拟电路电路中。
它具有输入阻抗高、增益大、输出阻抗低等特点,可以起到信号放大、滤波、求积分、求微分、比较等作用。
在使用运算放大器时,需要了解其主要参数,以便选择合适的运算放大器并设计出稳定可靠的电路。
下面介绍几个常见的主要参数。
1. 增益(Gain)增益是运算放大器的一个重要指标,表示运算放大器输入和输出之间的电压增值比。
具体地,电压增益为输出电压与输入电压之比。
通常用dB(分贝)表示,公式为:voltage gain = 20*log (Vout / Vin)。
增益越大,表示放大器的输出电压变化更灵敏,适合要求精度高的应用。
但是,增益不能过大,否则容易产生噪声、漂移等问题。
2. 输入阻抗(Input Impedance)输入阻抗指运算放大器对输入信号的电阻抵抗,也就是输入端电路的电阻。
输入阻抗越高,说明输入信号被放大器“欢迎”,放大器可以提供更好的输入信号放大效果。
一般而言,输入阻抗越高,保证了信号的高噪声性,但是会降低放大器的带宽。
3. 输出阻抗(Output Impedance)输出阻抗是指运算放大器的输出端对外部电路所带来的等效电阻抗。
输出阻抗越低,说明输出信号更能维持所需的电压波形,应用范围更广。
一般而言,输出阻抗越低意味着输出信号更稳定,功率损耗更小等优点。
4. 偏置电流(Bias Current)偏置电流是指运算放大器内部存在的无输入信号时流经输入端的电流。
这种电流流过时序电阻等元器件,它们产生的电压陡度呈指数增长,这种电流有可能影响放大器和被测电路的稳定性和性能。
因此,它的大小要求越小越好。
5. 限幅电流(Slew Rate)当运算放大器输出电压变化速度很快时,就会出现斜率限制(Slew Rate)现象。
限幅电流是输出电压的变化率,量纲为伏特/微秒(V/μs),表示放大器输出端电压的变化速率。
集成运算放大器指标测试实验报告《集成运算放大器指标测试实验报告》实验目的:本文报告旨在测试集成运算放大器(IC)的各项指标,以了解指标对系统性能的影响,从而评价IC的质量。
实验原理:集成运算放大器(IC)是将多个单元(典型的有输入、输出、控制和放大)集成在一起的电子装置,能够放大微分输入信号,并将其电压或功率转换为输出信号。
IC指标的测试主要包括:输入阻抗、输出阻抗、电压增益、传输延迟、频响等,用以衡量IC的整体性能。
实验设备:实验所需设备包括模拟信号发生器、频率计、数字多用表测量仪、50 Ω示波器终端、数字示波器等。
实验步骤:(1)参数测量使用数字多用表测量仪对测试IC的输入阻抗、输出阻抗等参数进行测量,确定测试IC的各项指标。
(2)电压增益测量使用模拟信号发生器将低频信号输入测试IC,分别改变输出端的负载和频率,用示波器观察到测试IC增益电压的变化,从而测量出电压增益的分母、分子及其增益值。
(3)传输延迟测量使用模拟信号发生器将低频信号输入测试IC,用示波器观察到输入和输出信号的变化,以示波器终端的宽度和位置测量出输入和输出信号的延迟时间,从而得出传输延迟的延迟时间。
(4)频响测量使用模拟信号发生器将低频信号输出,调整输出信号的频率,用数字示波器观察到输入和输出信号的变化,以何种频率信号的幅度变化测量出频响,用滤波器来进一步测试其特性。
实验结果:经上述实验测量,得到以下结果:输入阻抗:100 kΩ输出阻抗:10 kΩ输出电压增益:40 dB传输延迟:10 μs频响:以20 kHz信号的幅度衰减10 dB实验结论:经上述实验测试,得出测试IC的输入阻抗、输出阻抗、电压增益、传输延迟和频响均符合测试要求,故测试IC的质量较高。
集成运算放大器的测试1. 简介集成运算放大器(Integrated Circuit Operational Amplifier,简称IC Op-Amp)是一种基础电路模块,广泛应用于模拟电子电路中。
在实际电路设计中,对IC Op-Amp的测试是十分重要的,可以保障电路的正常运行和性能。
本文将介绍IC Op-Amp测试中的要点和方法。
2. 设备和工具在进行IC Op-Amp测试前,需要准备下列设备和工具:1.待测试IC Op-Amp2.可调直流电源3.双踪示波器4.函数信号发生器5.电阻箱6.多用万用表7.接线、夹子、连接线等3. DC参数测试在实际电路中,IC Op-Amp通常会处理各种不同幅值和频率的输入信号,因此对其进行DC参数测试就显得十分重要。
下面是DC参数测试的步骤:1.连接示波器和电源:将双踪示波器的通道1连接到待测试IC Op-Amp的输出端,通道2连接到输入端。
同时,将可调直流电源的正极连接到IC Op-Amp的VCC引脚,负极连接到VEE引脚。
2.测量输入偏移电压:将函数信号发生器的输出连接到ICOp-Amp的正输入端,输入为0V。
使用万用表测量IC Op-Amp的输出电压,并与0V比较。
得到的输出电压即为输入偏移电压。
如果偏移电压较大,会影响电路的稳定性。
3.调整输入偏移电压:使用电阻箱或仿真工具,调整引脚上的电压,直到输入偏移电压为0。
这一步是十分重要的,因为输入偏移电压为0时,IC Op-Amp的基准电平与输入信号相等,不会产生误差。
4.测量输入偏移电流:使用多用万用表测量IC Op-Amp的两个输入端之间的电流。
由于IC Op-Amp有一个高阻输入,因此输入偏移电流一般十分小,一般不会影响电路。
5.温度漂移测试:在常温和高温(如:100°C)两种情况下接通电源,然后测量输入偏移电压。
输入偏移电压的变化即为温度漂移。
温度漂移也会对电路的稳定性产生影响,应当予以注意。
运放关键参数的测量方法介绍运算放大器是差分输入、单端输出的极高增益放大器,常用于高精度模拟电路,因此必须精确测量其性能。
但在开环测量中,其开环增益可能高达107或更高,而拾取、杂散电流或塞贝克(热电偶)效应可能会在放大器输入端产生非常小的电压,这样的话,误差将是难以避免的通过使用伺服环路,可以大大简化测量过程,强制放大器输入调零,使得待测放大器能够测量自身的误差。
图1显示了一个运用该原理的多功能电路,它利用一个辅助运放作为积分器,来建立一个具有极高直流开环增益的稳定环路。
开关为执行下面所述的各种测试提供了便利。
图1. 基本运算放大器测量电路图1所示电路能够将大部分测量误差降至最低,支持精确测量大量直流和少量交流参数。
附加的“辅助”运算放大器无需具有比待测运算放大器更好的性能,其直流开环增益最好能达到106或更高。
如果待测器件(DUT)的失调电压可能超过几mV,则辅助运放应采用±15 V电源供电(如果DUT的输入失调电压可能超过10 mV,则需要减小99.9 kΩ电阻R3的阻值。
)DUT的电源电压+V和–V幅度相等、极性相反。
总电源电压理所当然是2 ×V。
该电路使用对称电源,即使“单电源”运放也是如此,因为系统的地以电源的中间电压为参考。
作为积分器的辅助放大器在直流时配置为开环(最高增益),但其输入电阻和反馈电容将其带宽限制为几Hz。
这意味着,DUT输出端的直流电压被辅助放大器以最高增益放大,并通过一个1000:1衰减器施加于DUT的同相输入端。
负反馈将DUT输出驱动至地电位。
(事实上,实际电压是辅助放大器的失调电压,更精确地说是该失调电压加上辅助放大器的偏置电流在100 kΩ电阻上引起的压降,但它非常接近地电位,因此无关紧要,特别是考虑到测量期间此点的电压变化不大可能超过几mV)。
测试点TP1上的电压是施加于DUT输入端的校正电压(与误差在幅度上相等)的1000。
通用运算放大器主要参数测试方法说明
1. 运算放大器测试方法基本原理
采用由辅助放大器(A)与被测器件(DUT)构成闭合环路的方法进行测试,基本测试原理图如图1所示。
图1
辅助放大器应满足下列要求:
(1) 开环增益大于60dB;
(2) 输入失调电流和输入偏置电流应很小;
(3) 动态范围足够大。
环路元件满足下列要求:
(1) 满足下列表达式
Ri·Ib<Vos
R<Rid
R·Ib >Vos
Ros<Rf<Rid
R1=R2
R1>RL
式中:Ib:被测器件的输入偏置电流;
Vos:被测器件的输入失调电压;
Rid:被测器件的开环差模输入电阻;
Ros:辅助放大器的开环输出电阻;
(2) Rf/ Ri值决定了测试精度,但须保证辅助放大器在线性区工作。
2.运算放大器测试适配器
SP-3160Ⅲ数/模混合集成电路测试系统提供的运算放大器测试适配器便是根据上述基本原理设计而成。
它由运放测试适配板及一系列测试适配卡组成,可以完成通用单运放、双运放、四运放及电压比较器的测试。
运算放大器适配器原理图如附图所示。
3.测试参数
以OP-77G为例,通用运算放大器主要技术规范见下表。
3.1 参数名称:输入失调电压Vos (Input Offset Voltage)。
3.1.1 参数定义:使输出电压为零(或规定值)时,两输入端间所加的直流补偿
电压。
3.1.2 测试方法: 测试原理如图2 所示。
图2
(1) 在规定的环境温度下,将被测器件接入测试系统中;
(2) 电源端施加规定的电压;
(3) 开关“K4”置地(或规定的参考电压);
(4) 在辅助放大器A的输出端测得电压Vlo;
(5) 计算公式:
Vos=(Ri/(Ri+Rf))*VLo 。
3.1.3编程举例:(测试对象:OP-77G,测试系统:SP3160)
----测试名称:vos----
测量方式:Vos
Bias 1=-15.000 V
Clamp1=-10.000mA
Bias 2=15.000 V
Clamp2=10.000mA
测量高限=0.0001 V
测量低限=____ V
测量延迟:50mS
箝位延迟:50mS
SKon=[0,4,11,12,13,19,23,27]
电压基准源2电压=0V
电压基准源2量程+/-2.5V
电压基准源3电压=0V
电压基准源3量程+/-2.5V
测试通道TP1
测量单元DCV
DCV量程:+/-2V
3.2 参数名称:输入失调电流Ios (Input Offset Current)。
3.2.1 参数定义:使输出电压为零(或规定值)时,流入两输入端的电流之差。
3.2.2 测试方法:测试原理如图3 所示。
图3
(1)在规定的环境温度下,将被测器件接入测试系统中;
(2) 电源端施加规定的电压;
(3) 开关K4置“地”(或规定的参考电压);
(4) 开关K1、K2闭合,在辅助放大器A的输出端测得电压VL0;
(5) 开关K1、K2断开,在辅助放大器A的输出端测得电压VL1;
(6) 计算公式:
Ios=(Ri/(Ri+Rf))*((VL1-VL0)/R) 。
3.2.3编程举例:(测试对象:OP-77G,测试系统:SP3160)
测试条件详见下一参数。
3.3 参数名称:输入偏置电流Ib (Input Bias Current)。
3.3.1 参数定义:使输出电压为零(或规定值)时,流入两输入端电流的平均值。
3.3.2 测试方法:测试原理如图4 所示。
图4
(1) 在规定的环境温度下,将被测器件接入测试系统中;
(2) 电源端施加规定的电压;
(3) 开关K4置“地”(或规定的参考电压);
(4) 开关K1断开、K2闭合,在辅助放大器A的输出端测得电压VL2;
(5) 开关K1闭合、K2断开,在辅助放大器A的输出端测得电压VL3;
(6) 计算公式:
Ib=(Ri/(Ri+Rf))*((VL2-VL3)/2R) 。
3.3.3 编程举例:(测试对象:OP-77G,测试系统:SP3160)
----测试名称:Ib/Ios----
测量方式:Ib/Ios
Bias 1=-15.000 V
Clamp1=-10.000mA
Bias 2=15.000 V
Clamp2=10.000mA
测量高限=2.8 nA
测量低限=2.8 nA
测量延迟:10mS
箝位延迟:10mS
SKon=[0,4,11,12,13,19,23,27]
电压基准源2电压=0V
电压基准源2量程+/-2.5V
电压基准源3电压=0V
电压基准源3量程+/-2.5V
测试通道TP1
测量单元DCV
DCV量程:+/-2V
3.4 参数名称:开环电压增益Avo (Large Signal Voltage Gain)。
3.4.1 参数定义:器件开环时,输出电压变化与差模输入电压变化之比。
3.4.2 测试方法:测试原理如图5 所示。
图5
(1) 在规定的环境温度下,将被测器件接入测试系统中;
(2) 电源端施加规定的电压;
(3) 开关K4置“1”,在辅助放大器A的输出端测得电压VL4;
(4) 开关K4置“2”,在辅助放大器A的输出端测得电压VL5;
(5) 计算公式:
Avo=((Vref+-Vref-)/(VL4-Vl5))*((Ri+Rf)/Ri)
或
Avo=20lg(((Vref+-Vref-)/|(VL4-Vl5)|)*((Ri+Rf)/Ri))(dB) 。
3.4.3 编程举例:(测试对象:OP-77G,测试系统:SP3160)
----测试名称:Avo----
测量方式:Op_Avo
Bias 1=-15.000 V
Clamp1=-10.000mA
Bias 2=15.000 V
Clamp2=10.000mA
测量高限=____ dB
测量低限=126 dB
测量延迟:10mS
箝位延迟:10mS
SKon=[0,4,11,12,13,17,19,23,27]
电压基准源2电压=0V
电压基准源2量程+/-2.5V
电压基准源3电压=-5_5V 电压基准源3量程+/-10V 测试通道TP1
测量单元DCV
DCV量程:+/-2V
3.5 参数名称:共模抑制比CMRR (Common-Mode Rejection Ratio)。
3.5.1 参数定义:差模电压增益与共模电压增益之比。
3.5.2 测试方法:测试原理如图6 所示。
图6
(1) 在规定的环境温度下,将被测器件接入测试系统中;
(2) 电源端施加规定的电压;
(3) 输入端施加规定的直流共模信号电压Vic+,在辅助放大器A的输出端测得
电压VL6;
(4) 输入端施加规定的直流共模信号电压Vic-,在辅助放大器A的输出端测得
电压VL7;
(5) 计算公式:
CMRR=((Vic+-Vic-)/(VL6-VL7)*((Ri+Rf)/Ri)
或
CMRR=20lg(((Vic+-Vic-)/(VL6-VL7)*((Ri+Rf)/Ri))(dB) 。
3.5.3 编程举例:(测试对象:OP-77G,测试系统:SP3160)
----测试名称:CMRR----
测量方式:Cmrr
Bias 1=-5_-25 V
Clamp1=-10.000mA
Bias 2=25_5 V
Clamp2=10.000mA
测量高限=____ dB
测量低限=116 dB
测量延迟:10mS
箝位延迟:10mS
SKon=[0,4,11,12,13,18,19,23,27]
电压基准源2电压=0V
电压基准源2量程+/-2.5V
电压基准源3电压=-5_5V
电压基准源3量程+/-10V
测试通道TP1
测量单元DCV
DCV量程:+/-2V。