集成运算放大器参数的测试标准实验报告
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电 子 科 技 大 学
实 验 报 告
学生姓名:鄢传宗,梁成豪 学 号:2011031030010,2011031030009
指导教师:王向展
实验地点:211楼307 实验时间:2014.5.21 一、实验室名称: 微电子技术实验室 二、实验项目名称:集成运算放大器参数的测试 三、实验学时:4 四、实验原理:
运算放大器符号如图1所示,有两个输入端。一个是反相输入端用“-”表示,另一个是同相输入端用“+”表示。可以是单端输入,也可是双端输入。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V 0=A VO V ID 。A VO 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。
图1 运算放大器符号
本实验的重点在于根据实验指导书要求,对开环电压增益、输入失调电压、共模抑制比、电压转换速率和脉冲响应时间等主要运放参数进行测量。
五、实验目的:
运算放大器是一种直接耦合的高增益放大器,在外接不同反馈网络后,就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、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应用。
为了更好地使用运算放大器,必须对它的各种参数有一个较为全面的了解。运算放大器结构十分复杂,参数很多,测试方法各异,需要分别进行测量。
本实验正是基于如上的技术应用背景和《集成电路原理》课程设置及其特点而设置,目的在于:
(1)了解集成电路测试的常用仪器仪表使用方法及注意事项。
(2)学习集成运算放大器主要参数的测试原理,掌握这些主要参数的测试方法。
通过该实验,使学生了解运算放大器测试结构和方法,加深感性认识,增强学生的实验与综合分析能力,进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。
六、实验内容:
1 .开环电压增益测量。
2 .开环输出电阻测量。
3 .输入失调电压测量。
4 .共模抑制比测量。
5 .电压转换速率测量。
6 .脉冲响应时间测量。
七、实验器材:
(1)直流稳压电源一台
(2)数字双踪示波器*一台
(3)信号发生器一台
(4)实验测试板及连接线一套
(5)常见通用运算放大器IC样品一块
八、实验步骤:
1、首先熟悉数字双踪示波器和信号源的使用,根据指导书要求搭建各参数的测试电路。
注意所选电阻、电容的值,不能确定时要用万用表测量;在测试板上连接测试电路
时应注意各运放集成块各管脚的功能,以免连接错误。
2、各参数的测试
(1)、开环电压增益
由于开环电压增益 A
V0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,从而引人了较大的测试误差,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2 所示。
图2 开环直流电压增益测试原理图
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
》 l/ C
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电压v S和v o,就能得到
(1)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。
(2)、输入失调电压V
IO
图3 输入失调电压和失调电流测试原理图
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3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 100 , R
F
》 R
I
。
(3)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 A
VD 和共模电压增益A
VC
之比,即
图4 共模抑制比测试原理图
测试原理如图 4所示。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。
(4)、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 5 电压转换速率侧试原理图
S R 的测试原理如图 5(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5 (b)所示。这时可以规定过冲量的输出脉冲电压上升沿(下