目录
一．方案比较与论证-----------------------------------------------3 二．理论与分析计算-----------------------------------------------4 三．电路图及设计文件--------------------------------------------6 1．硬件实现-----------------------------------------------------6 2．软件实现-----------------------------------------------------8 四．测试数据与结果分析-----------------------------------------9 五．参考文献--------------------------------------------------------9 六．附录-------------------------------------------------------------10 附录A测试仪器---------------------------------------------10 附录B 参考文献--------------------------------------------10
附录C 软件程序--------------------------------------------10
集成运放参数测试仪
摘要: 此集成运放测试仪采用“辅助放大器”的测量方法，能测试V
(输入失
IO
调电压)、I IO(输入失调电流)、A VD(交流差模开环电压增益)和K CMR(交流共模抑制比)四项基本参数，符合了题目的要求。可对各种通用型集成运放主要参数进行测量，具有较好的精度，稳定度和测量范围。本设计由四个模块电路组成：集成运放参数测试电路、信号源发生电路、单片机控制电路、显示与键盘电路。关键词：集成运放参数测试信号源显示单片机
Integrated operational amplifier parameter measurement system Abstract: That the system is designed basing on a assistant amplifier includes main four modules—a parameter measurement circuit of integrated operational amplifier 、a signal generator 、a single-chip microcomputer controlled and a circuit of keyboard and display .It is proved to be precise measured four parameters of V IO、I IO、A VD and K CMR . Both the hardware and the software of the system are designed with modules.The parameter measurement system of integrated operational amplifier is characteristic of its high precision performance and fine stability.
Key words: Integrated operational amplifier circuit Parameter measurement Signal resource Display Single-chip microcomputer
一方案论证与比较
1.1 对于信号源发生电路的方案论：
方案一：
利用FPGA来实现，通过DDS技术产生频率和幅度一定的信号源，用于对运算放大器的参数测量。此方案的优点是：完全依靠于数字化的测量，处理速度快，实时性好。缺点是：成本高，针对本题目的要求，完全可采用通用性好，性价比较高的电路。
方案二：
用AD9850生成频率为5HZ、电压有效值为4V的正弦波。采用AD9850的最大优点是频率可控，一般不需要外界的附加电路便可以实现，给电路的设计带来方便，缺点是：实时性较差、系统复杂，造价稍高，需要较多的开发经验。
方案三：
采用8038集成函数发生器产生信号源信号，频率的设置利用外围电阻、电容值的计算来实现。通用性较好，价格较为适宜。其产生的5HZ的正弦波符合要求，频稳度比较好，是一款很具实用性的应用电路。
对以上三种方案的性价比进行比较，以及对题目要求所能达到的符合度，我们决定采用第三套方案。利用尽量通用而价格较低的器件来达到设计的要求。
对于集成运放测试电路，在多方面比较了其它测量电路之后，我们决定采用对标准电路进行改进组合，从而进行四组基本参数的测量的方式。
1.2 控制电路的方案论证
方案一
用单片机控制八位或十位AD转换器（AD0809等），优点：易购买，而且价格便宜。缺点：八位AD转换是并行输出，占用单片机的接口太多，而且精度不高，远远小于题目的要求。在此电路设计中单片机要控制显示部分和开关部分，需要接口较多，不能再被AD转换过于占用。故未采用此电路。
方案二
单片控制AD774，此芯片是十二位AD转换，能够进行高速的AD转换，可达8us,并且具有0—10V和0——20V两档可选模拟量通道输入，精度较之八位和十位AD转换器要高出许多，鉴于以上两点，我们采用了AD774。
1.3 显示部分方案论证
方案一
用74LS164(或74HC164)驱动4位LED显示.此方案为静态显示，共需要四片
74LS164,这样就会导致电路连线复杂,易出错.
方案二
用CD4511驱动四位LED 数码管进行动态显示.此方案虽硬件电路稍显简单,但其动态显示并不足够稳定.
方案三
采用由MAXIM 公司生产的专用数码管显示MAX7219驱动电路解决上述问题 。 MAX7219是八位串行共阴LED 数码管动态扫描驱动电路，其峰值段电流可达40mA ，最高串行扫描速率为10MHz ，典型扫描速率为1300Hz ，仅使用单片机3个I/O 口，即可完成对八位LED 数码管的显示控制和驱动，而且亮度可控，数码管扫描位数可选， 线路简单，控制方便，外围电路仅需一个电阻设定峰值段电流，同时可以通过软件设定其显示亮度；还可以通过级联，完成对多于八位的数码管的控制显示。值得一提的是，当工作于关闭（SHUTDOWN)方式时，不仅单片机仍可对其传送数据和修改控制方式，而且芯片耗电仅为150uA 。具体接法见图3-5
二 理论分析与计算
2.1 V IO 、I IO 电参数测试原理图
R f
图2-1 ① 在K 1、K 2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为V L0 ，则有：
L0f
i i IO V R R R V ?+=
② 在K 1、K 2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为V L0 ；在K 1、K 2断
开时，测得辅助运放的输出电压记为V L1，则有：R
V V R R R I L0
L1f
i i IO -?
+=
2.2 A VD 电参数的测试原理与测试原理图
图2-2
设信号源输出电压为V S ，测得辅助运放输出电压为V L0，则有
)dB (lg 20???
?
??+?=i f i LO S VD R
R R V V A 2.3 K CMR 电参数的测试原理与测试原理图
图2-3
设信号源输出电压为V S ，测得辅助运放输出电压为V L0，则有
)dB (lg 20???
? ??+?=i f
i LO
S CMR R
R R V V K 2.4 正弦波频率参数计算：
图2-4正弦波信号发生器
f=0.33/RC
当f=5HZ时
RC=0.066
取C=1UF
则R=66K
由于可能存在误差所以我们选择了100K的电阻进行微调控制。
2.5 OPO7参数设置
因为ICL8038输出的正弦波的有效值达不到4V，所以我们采用了一级运放OP07，设定放大比例系数为1-5。
取电阻值R=10K，Rf=50K可调
这样通过调节Rf的值来使信号源的最后测试端的值达到要求。
三电路图及设计文件
本设计主要是由四个部分构成：测试电路，控制电路，显示电路，信号源电路。整体框图如图3-1：
3.1整体框图
图3-1基本框图
3.2硬件部分
3.2.1信号源
利用ICL8038产生正弦波信号。它是一种具有多种波形输出的精密振荡集成
电路, 只需调整个别的外部元件就能产生从0.001Hz～300kHz 的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调频信号输入端, 所以可以用来对低频信号进行频率调制。电路如图3-2,频率由RA，RB和C的值来设置。具体参数计算在理论分析和计算可见。
图3-2正弦波信号发生器
3.2.2控制电路
测试电路是将题目AD744的原理图稍加修改，进行整合，如图3-3。用继电器开关的导通与闭合来控制测试电路的不同状态。从而利于单片机来控制各继电器的状态。将测试电路输出的量输送给12BIT的AD774进行模数转换，采用12BIT的AD转换器使整个电路的测试精度大大提高了。
图3-3运放参数测试电路
控制部分采用键盘控制，在按下指定的键时控制电路会控制单片机去进行不同参数的计算，如此使得参数测量操作简单明了。如图3-4
图3-4 AD转换
显示电路采用MAX7219驱动显示，由于MAX7219能同时驱动多个数码从而简化的接线，另外它只需要三个单片机接口控制，减少烦琐的驱动。
图3-5 MAX驱动显示
3.3 软件部分流程图
图3-6软件流程图
四测试数据与测试方法
4.1 对频率是5HZ，幅值是4V的信号源的测试
测量数据：频率在5HZ和5.012之间
有效值在3.964V4.04之间
测试结果经计算后误差都在百分之一以内，完全符合题目规定的标准。
4.2 对作为标准的一组电路的测试
分别测量根据原理图提供的电路测量。测试结果如下：
表一：测量数据表
(被测运放为HA17741)
五参考文献
[1] 胡汉才.单片机原理及其接口技术. 清华大学出版社，1996.
[2] 南建辉熊鸣王军茹.MCS-51单片机原理及应用实例.清华大学出版
社，2004.
[3] 李永敏.检测仪器电子电路.西北工业大学出版社，1996.
[4] 清华大学电子学教研组.模拟电子技术基础.高等教育出版社,2001.
六附录
附录A 元器件列表
MAX7219
LED数码管
继电器
运放OP07
HA17741
ICL8038
AT89S52
三极管：8050
晶振（12M）
开关：单刀开关复位开关
可调电阻：100K 1K
电阻：1M 30K 10K 100Ω 330Ω 1K
电容：10μF 5PF 104 1μF
附录B 测试仪器
1．(YB54100)数字式示波器 1个江苏扬中
2．(YB1602P)功率函数信号发生器 1个江苏扬中
3．(DT930F+)数字式万用电表 1个江苏扬中
4．(YB1732A3A)稳压电源 1个江苏扬中
5．(TPE-AD3)电子技术学习机 1个清华大学
6．(E6000-L)伟福 1个北京革新科技有限公司7．SUPERPRO-GH 1个北京革新科技有限公司
附录C 程序
ORG 0000H
AJMP START
ORG 0003H ;中断入口
LJMP KEYINT0
ORG 000BH
RETI
ORG 0013H
RETI
ORG 001BH
RETI
ORG 0023H
RETI
ORG 002BH
RETI
ORG 0050H
START:SETB EA ;CPU中断开放
SETB IT0 ;外部中断0边沿触发
SETB EX0 ;外部中断0中断允许
WAIT:SJMP WAIT ;等待有键按下
;键盘子程序部分
KEYINT0:MOV 10H,#00H
MOV A,P1
JB ACC.4,SET1
MOV 10H,#00H ;(10H)为跳转偏移量
SETB P2.6 ;继电器开关控制测Vio
CLR P2.5
SETB P2.4
SETB P2.3
SJMP AD774
SET1:JB ACC.5,SET2
MOV 10H,#01H
CLR P2.6 ;测Iio
CLR P2.5
SETB P2.4
SETB P2.3
SJMP AD774
SET2:JB ACC.6,SET3
MOV 10H,#02H
SETB P2.6 ;测Avd
SETB P2.5
CLR P2.4
SETB P2.3
SJMP AD774
SET3:JB ACC.7,WRODEAL
MOV 10H,#03H
SETB P2.6 ;测Kcmr
SETB P2.5
SETB P2.4
CLR P2.3
SJMP AD774
WRODEAL:MOV 10H,#00H ;出错处理
SETB P2.6 ;测Vio
CLR P2.5
SETB P2.4
SETB P2.3
;AD774 将模拟量转换为数字量转换结果-->(20H21H) AD774:LCALL DELAY
CLR P3.6
CLR P3.7
NOP
NOP
MOV A,#7CH
MOV R1,#20H ;输入数据区始址送R1
MOV DPTR,#7DH ;12位的高8位的地址送R0
MOVX @DPTR,A ;启动AD转换
LOOP:JB P2.7,LOOP ;若STS=1，则连续查询
MOVX A,@DPTR ;读12位的高8位送A
MOV @R1,A ;存入20H
MOV DPTR,#7FH ;12位的低4位的地址送R0
INC R1 ;修改输入数据区始址
MOVX A,@DPTR ;读12位的低4位送A
ANL A,#0F0H ;屏蔽低4位
MOV @R1,A ;存入21H
;散转处理
CONTIN:MOV DPTR,#TABDEAL
MOV A,10H
MOV R1,A
RL A
ADD A,R1
JMP @A+DPTR
TABDEAL:LJMP VIO
LJMP IIO
LJMP A VD
LJMP KCMR
;VIO处理程序
VIO:MOV 30H,20H
MOV 31H,21H
MOV R2,#00H
MOV R3,20H
MOV R4,21H
MOV R5,#00H
CLR C
RRC A
MOV R2,A
MOV A,R3
RRC A
MOV R3,A
MOV A,R4
RRC A
MOV R4,A
CLR C
MOV A,R2
RRC A
MOV R2,A
MOV A,R3
RRC A
MOV R3,A
MOV A,R4
RRC A
MOV R4,A
CLR C
MOV A,R2
RRC A
MOV R2,A
MOV A,R3
RRC A
MOV R3,A
MOV A,R4
RRC A
MOV R4,A
MOV R6,#1 ;取316进行误差调整MOV R7,#60
LCALL NDIV1
MOV A,R4
MOV R2,A
MOV A,R5
MOV R3,A
LCALL CBCD
MOV A,R6
ANL A,#0FH
MOV 50H,A
MOV A,R6
SWAP A
ANL A,#0FH
MOV 51H,A
ANL A,#0FH
ADD A,#80H
MOV 52H,A
MOV A,R5
SWAP A
ANL A,#0FH
MOV 53H,A
LCALL MAX7219
RETI
;IIO处理程序
IIO:MOV A,21H
CLR C
SUBB A,31H
MOV R5,A
MOV A,20H
SUBB A,30H
MOV R4,A
MOV R2,#00H
MOV R3,#00H
MOV R6,#03H ;取986进行误差调整MOV R7,#0DAH
LCALL NDIV1
MOV A,R4
MOV R2,A
MOV A,R5
MOV R3,A
LCALL CBCD
MOV A,R6
ANL A,#0FH
MOV 50H,A
MOV A,R6
SWAP A
ANL A,#0FH
MOV 51H,A
MOV A,R5
ANL A,#0FH
MOV 52H,A
MOV A,R5
SWAP A
ANL A,#0FH
ADD A,80H
LCALL MAX7219
RETI
;A VD处理程序
A VD:MOV A,20H
SWAP A
MOV R2,A
MOV A,21H
SWAP A
ANL A,#0FH
ORL A,R2
MOV R2,A
MOV DPTR,#TABDB1
MOVC A,@A+DPTR
MOV R5,A
MOV A,R2
MOV DPTR,#TABDB2
MOVC A,@A+DPTR
MOV R6,A
ANL A,#0FH
MOV 50H,A
MOV A,R6
SWAP A
ANL A,#0FH
ADD A,#80H
MOV 51H,A
MOV A,R5
ANL A,#0FH
MOV 52H,A
MOV A,R5
SWAP A
ANL A,#0FH
MOV 53H,A
LCALL MAX7219
RETI
;KCMR处理程序
KCMR:SJMP A VD ;Avd与Kcmr计算公式相同
DB 08H,08H,08H,08H,08H,08H,08H,08H,08H,08H
DB 08H,08H,08H,08H,08H,07H,07H,07H,07H,07H
DB 07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H
DB 07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H
DB 07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H
DB 07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H
DB 07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,07H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H ;
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H ;
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H,06H
DB 06H,06H,06H,06H,06H,06H,59H,59H,59H,59H ; TABDB2:DB 00H,78H,18H,83H,58H,38H,23H,09H,98H,87H DB 78H,69H,62H,55H,48H,42H,37H,32H,27H,22H
DB 17H,13H,19H,05H,02H,98H,95H,91H,88H,85H
DB 82H,79H,77H,74H,71H,69H,66H,64H,62H,59H
DB 57H,55H,53H,51H,49H,47H,45H,43H,41H,40H
DB 38H,36H,34H,33H,31H,30H,28H,26H,25H,24H
DB 22H,21H,19H,18H,16H,15H,14H,12H,11H,10H
DB 09H,07H,06H,05H,04H,03H,02H,00H,99H,98H
DB 97H,96H,95H,94H,93H,92H,91H,90H,89H,88H
DB 87H,86H,85H,84H,83H,82H,81H,80H,79H,79H ;
DB 78H,77H,76H,75H,74H,73H,73H,72H,71H,70H
DB 69H,69H,68H,67H,66H,66H,65H,64H,63H,63H
DB 62H,61H,60H,60H,59H,58H,58H,57H,56H,56H
DB 55H,54H,54H,53H,52H,52H,51H,50H,50H,49H
DB 48H,48H,47H,47H,46H,45H,45H,44H,44H,43H
DB 42H,42H,41H,41H,40H,40H,39H,38H,38H,37H
DB 32H,31H,31H,30H,30H,29H,29H,28H,28H,27H
DB 27H,26H,26H,25H,25H,24H,24H,23H,23H,22H
DB 22H,21H,21H,21H,20H,20H,19H,19H,18H,18H ;
DB 17H,17H,17H,16H,16H,15H,15H,14H,14H,14H
DB 13H,13H,12H,12H,12H,11H,11H,10H,10H,10H
DB 09H,09H,08H,08H,08H,07H,07H,06H,06H,06H
DB 05H,05H,05H,04H,04H,03H,03H,03H,02H,02H
DB 02H,01H,01H,01H,00H,00H,99H,99H,99H,98H
;二进制转换为BCD码子程序
CBCD:CLR A
MOV R4,A
MOV R5,A
MOV R6,A
MOV R7,#16
BCIR:CLR C
MOV A,R3
RLC A
MOV R3,A
MOV A,R2
RLC A
MOV R2,A ;(R4R5R6)+(R4R5R6)+C=(R4R5R6)*2+C
MOV A,R6
ADDC A,R6
DA A
MOV R6,A
MOV A,R5
ADDC A,R5
DA A
MOV R5,A
MOV A,R4
ADDC A,R4
DA A
MOV R4,A
DJNZ R7,BCIR
RET
;延时
DELAY:MOV R7,#03H
DELAY1:MOV R6,#0FFH
DELAY0:DJNZ R6,DELAY0
DJNZ R7,DELAY1
RET
;无符号数除法（R2R3R4R5）/（R6R7），商在R4R5，余数在R2R3 NDIV1:MOV A,R3
CLR A
SUBB A,R7
MOV A,R2
SUBB A,R6
JNC NDVE1
MOV B,#16
NDVL1:CLR C
MOV A,R5
RLC A
MOV R5,A
MOV A,R4
RLC A
MOV R4,A
MOV A,R3
RLC A
MOV R3,A
XCH A,R2
RLC A
XCH A,R2
MOV F0,C
CLR C
SUBB A,R7
MOV R1,A
MOV A,R2
SUBB A,R6
JB F0,NDVM1
JC NDVD1
NDVM1:MOV R2,A
MOV A,R1
MOV R3,A
INC R5
NDVD1:DJNZ B,NDVL1
CLR F0
RET
NDVE1:SETB F0
RET
;MAX7219显示子程序部分
MAX7219:DIN BIT P2.1
CLK BIT P2.0
LOAD BIT P2.2
LED_BF EQU 50H
AJMP MAIN
MAIN:MOV SP,#70H
LCALL PROCESS
LCALL DISPLAY
NOP
RET
PROCESS:MOV A,#0BH ;设置扫描界限MOV B,#03H
LCALL W_7219
MOV A,#09H ; 设置为全译码方式
MOV B,#0FFH
LCALL W_7219
MOV A,#0AH ; 设置亮度
MOV B,#04H
LCALL W_7219
MOV A,#0CH ; 设置工作方式
MOV B,#01H
LCALL W_7219
RET
;显示子程序
DISPLAY:MOV R0,#LED_BF ; 设置显示区首地址MOV R4,#01H
MOV R3,#04H
C_DISP:MOV A,@R0
MOV B,A
MOV A,R4
LCALL W_7219
INC R0
INC R4
DJNZ R3,C_DISP
RET
W_7219:NOP
CLR LOAD
LCALL SD_7219
MOV A,B
LCALL SD_7219
SETB LOAD
NOP
RET
SD_7219:MOV R6,#08H
C_SD:CLR CLK
RLC A
MOV DIN,C
NOP
SETB CLK
DJNZ R6,C_SD
NOP
RET
END
集成运放性能参数测试仪 一、集成运放性能参数测试仪性能指标 工作电压：±15V V IO：测量范围：0～40mV（＜小于3%读数±1个字）； I IO：测量范围：0～4μA（＜3%读数±1个字）； A VD：测量范围：60dB～120dB±3dB； K CMR：测量范围：60dB～120dB±3dB； 输出频率：5Hz 输出电压有效值：4 V 频率与电压值误差绝对值均小于1%； 二、设计思路： 本设计以单片机STC89C52为控制核心，利用数模转换器ADS1110以及继电器，为切换开关，对被测量信号进行采样，通过单片机处理完成对运算放大器LM741的UIO，IIO，AVC，KCMR等参数的测量。并通过系统显示接口，利用液晶显示装置将测试的结果进行显示，同时本系统还能通过键盘进行人机交流，实现按下一个按键就可以对该运放的某个参数进行测试。 三、系统结构图
四、方案比较与选择： 主控芯片部分 方案一：采用STC89C52单片机。优点是芯片结构简单，使用相对容易；缺点是不带AD转换电路，需要外接AD转换芯片，测量精度相对较低。 方案二：采用凌阳SPCE061A单片机。优点是自带AD转换模块，测量精度相对较高，能进行音频处理等多种智能化功能；缺点是结构复杂，使用起来相对繁琐。 由于此方案的核心内容在测试电路部分，主控芯片的选择对结果的影响相对较小，综合以上芯片的性能以及自身的情况，选择使用相对简单的STC89C52单片机。 信号发生器的选择
方案一：利用传统的模拟分立元件或单片压控函数发生器 MAX038，可产生三角波、方波、正弦波，通过调整外围元件可以改变输出频率、幅度，但采用模拟器件由于元件分散性太大，即使用单片函数发生器，参数也与外部元件有关，外接电阻电容对参数影响很大，因而产生的频率稳定度较差、精度低、抗干扰能力差、成本也较高。 方案二：采用ICL8038芯片产生信号。优点是电路简单，波形好，控制方便，缺点是频率有限。 由于需要的频率不宽，综合以上考虑，选择电路简单，波形好，控制方便，精度和抗干扰能力更强的ICL8038作为信号发生器。 显示模块的选择 方案一：采用液晶显示模块SVM12864（LCD）。占用I/O口多，控制复杂，但可以显示汉字和简单图形等，功能强大 方案二：采用液晶显示模块1602。占用I/O口少，控制简单，每行可显示16个字符。 虽然SVM12864功能相对强大，但是采用1602更为合理。因为需要显示的参数不多，且都是英文字母和数字，因此选择控制简单的1602液晶显示模块。 五、测量原理 2.1 失调电压Vios 理想运放当输入电压为零时，其输出电压也为零，但实际运放电路当
运放参数的详细解释和分析1—输入偏置电流和输入失调电 流 一般运放的datasheet中会列出众多的运放参数，有些易于理解，我们常关注，有些可能会被忽略了。在接下来的一些主题里，将对每一个参数进行详细的说明和分析。力求在原理和对应用的影响上把运放参数阐述清楚。由于本人的水平有限，写的博文中难免有些疏漏，希望大家批评指正。 第一节要说明的是运放的输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .众说周知，理想运放是没有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .的。但每一颗实际运放都会有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .我们可以用下图中的模型来说明它们的定义。 输入偏置电流Ib是由于运放两个输入极都有漏电流（我们暂且称之为漏电流）的存在。我们可以理解为，理想运放的各个输入端都串联进了一个电流源，这两个电流源的电流值一般为不相同。也就是说，实际的运入，会有电流流入或流出运放的输入端的（与理想运放的虚断不太一样）。那么输入偏置电流就定义这两个电流的平均值，这个很好理解。输入失调电流呢，就定义为两个电流的差。
说完定义，下面我们要深究一下这个电流的来源。那我们就要看一下运入的输入级了，运放的输入级一般采用差分输入（电压反馈运放）。采用的管子，要么是三级管bipolar，要么是场效应管FET。如下图所示，对于bipolar,要使其工作在线性区，就要给基极提供偏置电压，或者说要有比较大的基极电流，也就是常说的，三极管是电流控制器件。那么其偏置电流就来源于输入级的三极管的基极电流，由于工艺上很难做到两个管子的完全匹配，所以这两个管子Q1和Q2的基极电流总是有这么点差别，也就是输入的失调电流。Bipolar输入的运放这两个值还是很可观的，也就是说是比较大的，进行电路设计时，不得不考虑的。而对于FET输入的运放，由于其是电压控制电流器件，可以说它的栅极电流是很小很小的，一般会在fA级，但不幸的是，它的每个输入引脚都有一对ESD保护二极管。这两个二极管都是有漏电流的，这个漏电流一般会比FET的栅极电流大的多，这也成为了FET 输入运放的偏置电流的来源。当然，这两对ESD保护二极管也不可能完全一致，因此也就有了不同的漏电流，漏电流之差也就构成了输入失调电流的主要成份。
B集成运放测试仪05
集成运放参数测试仪（B题） 一、任务 设计并制作一台能测试通用型集成运算放大器参数的测试仪，示意图如图1所示。 图1 二、要求 1、基本要求 （1）能测试V IO(输入失调电压)、I IO(输入失调电流)、A VD (交流差模开环电压增益)和K CMR (交流共模抑制比)四项基本参数，显示器最大显示数为 3999； （2）各项被测参数的测量范围及精度如下(被测运放的工作电压为±15V)： V IO：测量范围为0～40mV（量程为4mV和40mV），误差绝对值小于3%读数+1个字； I IO：测量范围为0～4μA（量程为0.4μA和4μA），误差绝对值小于3%读数 +1个字； A VD：测量范围为 60dB～120dB，测试误差绝对值小于3dB； K CMR：测量范围为 60dB～120dB，测试误差绝对值小于3dB； （3）测试仪中的信号源(自制)用于A VD、K CMR参数的测量，要求信号源能输出频率为5Hz、输出电压有效值为4 V的正弦波信号，频率与电压值误差绝对值均小于1%；
（4）按照本题附录提供的符合GB3442-82的测试原理图(见图2~图4)，再制作一组符合该标准的测试V IO、I IO、A VD和K CMR参数的测试电路，以此测试电路的测试结果作 为测试标准，对制作的运放参数测试仪进行标定。 2、发挥部分 （1）增加电压模运放BW G (单位增益带宽)参数测量功能，要求测量频率范围为 100kHz～3.5MHz，测量时间≤10秒，频率分辨力为1kHz； 为此设计并制作一个扫频信号源，要求输出频率范围为 40kHz～4MHz，频率误差绝对值小于1%；输出电压的有效值为2V±0.2 V； （2）增加自动测量(含自动量程转换)功能。该功能启动后，能自动按V IO、I IO、A VD、K CMR和BW G的顺序测量、显示并打印以上5个参数测量结果； （3）其他。 三、评分标准 四、说明 1、为了制作方便，被测运放的型号选定为8引脚双列直插的电压模运放F741 (LM741、μA741、F007等)通用型运算放大器； 2、为了测试方便，自制的信号源应预留测量端子； 3、测试时用到的打印机自带。 附录：
集成运放数据手册中的主要参数和含义 一、直流参数： 1.---输入失调电压 为了是集成运放在零输入时达到零输出，需在其输入端加一个直流补偿电压，这个直流补偿电压的大小即为输入失调电压，两者方向相反。输入失调电压一般是毫伏（mV）数量级。采用双极型三极管作为输入级的运放，其为1-10mV；采用场效应管作为输入级的运放，其大得多；而对于高精度的集成运放，其的值一般很小。 2.---输入失调电压的温度系数 在确定的温度变化范围内，失调电压的变化与温度的变化的比值定义为输入失调电压的温度系数。一般集成运放的输入失调电压的温度系数为10-20；而高精度、低漂
移集成运放的温度系数在1以下。 3.----输入偏置电流 当集成运放的输入电压的输入电压为零，输出电压也为零时，其两个输入端偏置电流的平均值定义为输入偏执电流。两个输入端的偏置电流分别记为和，而表示为 双极型晶体管输入的集成运放，其为10nA-1;场效应管输入的集成运放，其一般小于1nA。 4.—输入失调电流 当集成运放的输入电压威灵，输出电压也为零时，两个输入偏置电流的差值称为输入失调电流，即 一般来说，集成运放的偏置电流越大，其输入失调电流也越大。输入偏置电流和输入失调电流的温度系数，分别用/ 和/来表示。由于输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流均为温度的函数，所以产品手册中均应注明这些参数的测试温度。另外，需要指出的是，上述各参数均与电源电压及集成运放输入端所加的共模电压值有关。手册中的参数一般指在标准电源电压值及零共模输入电压下的测试值。 5.---差模开环直流电压增益 集成运放工作在线性区时，差模电压输入以后，其输出电压变化与差模输入电压变化的比值，称为差模开环电压增益，即 = 差模开环电压增益一般用分贝（dB）为单位，可用下式表示 （ ）=20lg（）（dB）
集成运放参数测试仪——程序设计 内容摘要：该课题设计的运算放大器闭环参数测试系统是基于MSC-51单片机控制模块，并且 由LCD（Liquid Crystal Display）显示模块，键盘模块，数据采集和转换模块，采用DDS芯片（AD9851）实现了40kHz～4MHz的扫频输出模块等五部分组成。采用辅助运放测试方法，可对运放的输入失调电压、输入失调电流、交流差模开环电压增益和交流共模抑制比以及单位增益带宽进行测量。在软件上，用C语言来编程实现。其要实现的功能包括：对来自TLC2543A/D转换的数字信号进行接收、分析、计算和对结果的显示；通过不同键值的接收、分析来控制对不同对象的测量,并在LCD上显示对应的人机界面；对来自DDS的高频信号源的频率进行控制来实现对集成运放的带宽参数的测试和显示。而且具有自动量程转换、自动测量功能和良好的人机交互性。 关键词：单片机 C语言 DDS LCD 人机交互界面 The Instrument for testing the Parameters of Integrated Operation Amplifier ——program design Abstract：This system is designed based on C51 microcontroller to measure the close loop parameters of the operation amplifier. The system conclude five modules: LCD (liquid crystal display) display module, keyboard module, data collection module, conversion module, and the module of generating sweep sine-wave signal with frequency range from 40 kHz to 4 MHz, using the DDS chip of AD9851. The system can measure the input offset voltage、the input offset current、the open loop AC differential mode voltage gain、the AC common mode rejection ratio and unit gain bandwidth，using the measure method of assistant amplifier. The data can be display on the LCD which is using of C program. And the function concludes: receiving, analysing and calculating the digital signals from TLC2543A/D then send them to show; accepting different key value on keyboards, analysing and processing it for controlling the measurement of different target and display on the LCD with different computer interface; controlling the bandwidth of HF signal source from DDS chip to measure the integrated transport bandwidth parameters and display the result. What’s more C51 microcontroller can control relays to complete auto measurement range switching ,auto measuring and good interface. Key Words：MCU CLanguage DDS LCD interface
集成运放的性能指标 学习要求： ●掌握开环差模电压放大倍数、共模抑制比、差模输入电阻、 输入失调电压和输入失调电流等参数的物理意义； ●了解输入失调电压温漂、输入失调电流温漂dI IO/dT、输入偏 置电流、最大差模输入电压、最大共模输入电压、–3dB带 宽、单位增益带宽和转换速度等参数的物理意义。 1.开环差模电压放大倍数Aod 开环差模电压放大倍数A od是指集成运放在开环情况下的空载电压放大倍数。A od ，其值越大越好。通用型运放一般在范围。 2．共模抑制比K CMR 共模抑制比K CMR是集成运放的开环差模电压放大倍数和开环共模电压放大倍数之比 的绝对值，即。它是衡量输入级差放对称程度及表征集成运放抑制共模干扰信号能力的参数。其值越大越好，通用型运放在65－110dB之间。 3．差模输入电阻 差模输入电阻是差模信号输入时，运放的开环输入电阻。愈大，从信号源索取的电流愈小。 4.输入失调电压U I0及其温漂dU IO/dT 由于集成运放的输入级电路参数不可能绝对对称，所以当输入 并不为零。U I0是使输出电压为零时在 电压为零时，输出电压 输入端所加的补偿电压，其数值是 电压的负值，即U I0=。U I0愈小，表明电路参数对称性愈好。 dU IO/dT是U I0的温度系数，其值愈小，表明运放的温漂愈小。 5. 输入失调电流I I0及其温漂dI IO/dT I I0＝|I B1－I B2|，I I0的大小反映了输入级差放管输入电流的不对称程度。其值愈小愈好。 dI IO/dT是I I0的温度系数，其值愈小，表明运放的质量愈好。 6. 输入偏置电流I IB 输入偏置电流I IB是输入电压为零时，集成运放两输入端静态基极（栅极）电流的平均值，即I IB＝(I B1+I B2)／2。I IB愈小，信号源内阻对集成运放静态工作点的影响也就愈小，I I0往往也愈小。
实验五 集成运算放大器参数测试 一、实验目的： 1．通过对集成运算放大器741参数的测试，了解集成运算放大器组件主要参数的定义和表示方法。 2．掌握运算放大器主要参数的测试方法。 二、实验原理： 集成运算放大器是一种使用广泛的线性集成电路器件，和其它电子器件一样，其特性是通过性能参数来表示的。集成电路生产厂家为描述其生产的集成电路器件的特性，通过大量的测试，为各种型号的集成电路制定了性能指标。运算放大器的性能参数可以使用专用的测试仪器进行测试（“运算放大器性能参数测试仪”），也可以根据参数的定义，采用一些简易的方法进行测试。本次实验是学习使用常规仪表，对运算放大器的一些重要参数进行简易测试的方法。 实验中采用的集成运算放大器型号为741，其引脚排列如图5.1所示。它是一种八脚双列直插式器件，其引脚定义如下： ①、⑤调零端； 图 5.1 741引脚 ②反相输入端； ③同相输入端； ④电源负极； ⑥输出端； ⑦电源正极； ⑧空脚。 以下为主要参数的测试方法： 1．输入失调电压： 理想运算放大器，当输入信号为零时其输出也为零。但在真实的集
成电路器件中，由于输入级的差动放大电路总会存在一些不对称的现象（由晶体管组成的差动输入级，不对称的主要原因是两个差放管的U BE 不相等），使得输入为零时，输出不为零。这种输入为零而输出不为零的现象称为“失调”。为讨论方便，人们将由于器件内部的不对称所造成的失调现象，看成是由于外部存在一个误差电压而造成，这个外部的误差电压叫做“输入失调电压”，记作U IO或V OS。 输入失调电压在数值上等于输入为零时的输出电压除以运算放大器的开环电压放大倍数： 式中：U IO — 输入失调电压 U OO — 输入为零时的输出电压值 A od — 运算放大器的开环电压放大倍数 本次实验采用的失调电压测试电路如图5.2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U O1即为输出失调电压，则输入失调电压 图5.2 U IO，I IO测试电路 实际测出的U O1可能为正，也可能为负，高质量的运算放大器U IO一般在1mV以下。 测试中应注意： ①要求电阻R1和R2，R3和R F的阻值精确配对。 2．输入失调电流I IO 当输入信号为的零时，运放两个输入端的输入偏置电流之差称为输入失调电流，记为I IO（有的资料中使用符号I OS）。 式中：I B1，I B2分别是运算放大器两个输入端的输入偏置电流。 输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级的两个晶体管的失配度，由于I B1，I B2本身的数值已很小（μA或nA级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路如图5.2所示，测试分两步进行：1）闭合开关K1及K2，将两个R B短路。在低输入电阻下，测出输出
集成运放参数测试仪（B题） 一、任务 设计并制作一台能测试通用型集成运算放大器参数的测试仪，示意图如图1所示。 图1 二、要求 1、基本要求 （1）能测试V IO(输入失调电压)、I IO(输入失调电流)、A VD (交流差模开环电压增益)和K CMR (交流共模抑制比)四项基本参数，显示器最大显示数为3999； （2）各项被测参数的测量范围及精度如下(被测运放的工作电压为±15V)： V IO：测量范围为0～40mV（量程为4mV和40mV），误差绝对值小于3%读数+1个字； I IO：测量范围为0～4μA（量程为0.4μA和4μA），误差绝对值小于3%读数+1个 字； A VD：测量范围为60dB～120dB，测试误差绝对值小于3dB； K CMR：测量范围为60dB～120dB，测试误差绝对值小于3dB； （3）测试仪中的信号源(自制)用于A VD、K CMR参数的测量，要求信号源能输出频率为5Hz、输出电压有效值为4 V的正弦波信号，频率与电压值误差绝对值均小于1%； （4）按照本题附录提供的符合GB3442-82的测试原理图(见图2~图4)，再制作一组符合该标准的测试V IO、I IO、A VD和K CMR参数的测试电路，以此测试电路的测试结果作 为测试标准，对制作的运放参数测试仪进行标定。 2、发挥部分 （1）增加电压模运放BW G (单位增益带宽)参数测量功能，要求测量频率范围为100kHz～3.5MHz，测量时间≤10秒，频率分辨力为1kHz； 为此设计并制作一个扫频信号源，要求输出频率范围为40kHz～4MHz，频率误差绝对值小于1%；输出电压的有效值为2V±0.2 V； （2）增加自动测量(含自动量程转换)功能。该功能启动后，能自动按V IO、I IO、A VD、K CMR 和BW G的顺序测量、显示并打印以上5个参数测量结果； （3）其他。
运放带宽相关知识！ 一、单位增益带宽GB 单位增益带宽定义为：运放的闭环增益为1倍条件下，将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db（或是相当于运放输入信号的0.707）所对应的信号频率。单位增益带宽是一个很重要的指标，对于正弦小信号放大时，单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积，换句话说，就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增益后，可以计算出单位增益带宽，用以选择合适的运放。这用于小信号处理中运放选型。 二、运放的带宽是表示运放能够处理交流信号的能力（转） 对于小信号，一般用单位增益带宽表示。单位增益带宽，也叫做增益/带宽积能够大致表示运放的处理信号频率的能力。例如某个运放的增益带宽=1MHz，若实际闭环增益=100，则理论处理小信号的最大频率=1MHz/100=10KHz。 对于大信号的带宽，既功率带宽，需要根据转换速度来计算。 对于直流信号，一般不需要考虑带宽问题，主要考虑精度问题和干扰问题。 1、运放的带宽简单来说就是用来衡量一个放大器能处理的信号的频率范围，带宽越高，能处理的信号频率越高，高频特性就越好，否则信号就容易失真，不过这是针对小信号来说的，在大信号时一般用压摆率（或者叫转换速率）来衡量。 2、比如说一个放大器的放大倍数为n倍，但并不是说对所有输入信号的放大能力都是n倍，当信号频率增大时，放大能力就会下降，当输出信号下降到原来输出的0.707倍时，也就是根号2分之一，或者叫减小了3dB，这时候信号的频率就叫做运放的带宽。 3、当输出信号幅度很小在0.1Vp-p以下时，主要考虑增益带宽积的影响。 就是Gain Bandwidth=放大倍数*信号频率。 当输出信号幅度很大时，主要考虑转换速率Sr的影响，单位是V/uS。 在这种情况下要算功率带宽，FPBW=Sr/2πVp-p。 也就是在设计电路时要同时满足增益带宽和功率带宽。 运放关于带宽和增益的主要指标以及定义 开环带宽：开环带宽定义为，将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得开环电压增益从运放的直流增益下降3db（或是相当于运放的直流增益的0.707）所对应的信号频率。这用于很小信号处理。 单位增益带宽GB：单位增益带宽定义为，运放的闭环增益为1倍条件下，将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db（或是相当于运放输入信号的0.707）所对应的信号频率。单位增益带宽
集成运放的参数较多，其中主要参数分为直流指标和交流指标。其中主要直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移（简称输入失调电压温漂）、输入偏臵电流、输入失调电流、输入偏臵电流的温度漂移（简称输入失调电流温漂）、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰最大差模输入电压。 主要交流指标有开环带宽、单位增益带宽、转换速率宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。 1、输入失调电压VIO（Input Offset Voltage）输入失调电压定义为集成运放输出端电压为零时，两个输入端之间所加的补偿电压。 输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性，对称性越好，输入失调电压越小。输入失调电压是运放的一个十分重要的指标，特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电压与制造工艺有一定关系，其中双极型工艺（即上述的标准硅工艺）的输入失调电压在±1~10mV之间；采用场效应管做输入级的，输入失调电压会更大一些。对于精密运放，输入失调电压一般在1mV以下。输入失调电压越小，直流放大时中间零点偏移越小，越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标。 2、输入失调电压的温漂αVIO（Input Offset Voltage Drift） 输入失调电压的温度漂移（又叫温度系数）定义为在给定的温度范围内，输入失调电压的变化与温度变化的比值。这个参数实际是输入失调电压的补充，便于计算在给定的工作范围内，放大电路由于温度变化造成的漂移大小。一般运放的输入失调电压温漂在±10~20μV/℃之间，精密运放的输入失调电压温漂小于±1μV/℃。 3、输入偏臵电流IB（Input Bias Current） 输入偏臵电流定义为当运放的输出直流电压为零时，其两输入端的偏臵电流平均值。输入偏臵电流对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的地方有较大的影响。输入偏臵电流与制造工艺有一定关系，其中双极型工艺（即上述的标准硅工艺）的输入偏臵电流在±10nA~1μA之间；采用场效应管做输入级的，输入偏臵电流一般低于1nA。对于双极性运放，该值离散性很大，但几乎不受温度影响；而对于MOS型运放，该值是栅极漏电流，值很小，但受温度影响较大。 4、输入失调电流（Input Offset Current）输入失调电流定义为当运放的输出直流电压为零时，其两输入端偏臵电流的差值。输入失调电流同样反映了运放内部的电路对称性，对称性越好，输入失调电流越小。输入失调电流是运放的一个十分重要的指标，特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电流大约是输入偏臵电流的百分之一到十分之一。输入失调电流对于小信号精密放大或是直流放大有重要影响，特别是运放外部采用较大的电阻（例如10k或更大时），输入失调电流对精度的影响可能超过输入失调电压对精度的影响。输入失调电流越小，直流放大时中间零点偏移越小，越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标。 5、输入阻抗 （1）差模输入阻抗差模输入阻抗定义为，运放工作在线性区时，两输入端的电压变化量与对应的输入端电流变化量的比值。差模输入阻抗包括输入电阻和输入电容，在低频时仅指输入电阻。 （2）共模输入阻抗共模输入阻抗定义为，运放工作在输入信号时（即运放两输入端输入同一个信号），共模输入电压的变化量与对应的输入电流变化量之比。在低频情况下，它表现为共模电阻。 6、电压增益 （1）开环电压增益（Open-Loop Gain）在不具负反馈情况下(开环路状况下)，运算放大器的放大倍数称为开环增益，记作AVOL，有的datasheet上写成：Large Signal Voltage Gain。AVOL 的理想值为无限大，一般约为数千倍至数万倍，其表示法有使用dB及V/mV等。 （2）闭环电压增益（Closed-Loop Gain顾名思义，就是在有反馈的情况下，运算放大器的放大倍数、
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。Ios一般在零点几微安到零点零几微安数量级，其值越小越好。失调电流的大小反映了差动输入级两个晶体管B值的失配程度，当集成运放的输入端外接电阻比较大时，失调电流及其漂移将是运算误差的主要原因。（3）输入失调电流温漂dIos。温度波动对运算放大器的参数是有影响的。如温度变化时，不仅能使集成运放两输入晶体管的基极偏置电流Ib-、Ib+发生变化，而且两者的变化率也不相同。也就是输入失调电流Ios将随温度而变化，不能保持为常数。一般 常用的集成运放的dIos指标如下： ●通用I型低增益运放。在+25℃~+85℃范围约为5~20nA/℃，-40℃~+25℃范围约为 20~50nA/℃。 ●通用Ⅱ型中增益运放。dIos约为5~20nA/℃。 ●低漂移运放。dIos约为100PA/℃ （4）输入失调电压温漂dVos。在规定的工作温度范围内，Vos随温度的平均变化率，即：dVos=△Vos/△T一般为1~50uV/℃，高质量的低于0.5uV。由于该指标不像Vos可
影响运放电路的误差的几个主要参数(KCMR,VIO,Iib,Iio等) 1.共模抑制比KCMR为有限值的情况 集成运放的共模抑制比为有限值时，以下图为例讨论。 VP=Vi VN=Vo 共模输入电压为： 差摸输入电压为： 运算放大器的总输出电压为：vo=A VD v ID+A VC v IC
闭环电压增益为： 可以看出，Avd和Kcmr越大，Avf越接近理想情况下的值，误差越小。 2.输入失调电压V IO 一个理想的运放，当输入电压为0时，输出电压也应为0。但实际上它的差分输入级很难做到完全对称。通常在输入电压为0时，存在一定的输出电压。 解释一：在室温25℃及标准电源电压下，输入电压为0时，为使输出电压为0，在输入端加的补偿电压叫做失调电压。 解释二：输入电压为0时，输出电压Vo折合到输入端的电压的负值，即V IO=- V O|VI=0/A VO 输入失调电压反映了电路的对称程度，其值一般为±1~10mV
3.输入偏置电流I IB BJT集成运放的两个输入端是差分对管的基极，因此两个输入端总需要一定的输入电流I BN和I BP。输入偏置电流是指集成运放输出电压为0时，两个输入端静态电流的平均值。 输入偏置电流的大小，在电路外接电阻确定之后，主要取决于运放差分输入级BJT的性能，当它的β值太小时，将引起偏置电流增加。偏置电流越小，由于信号源内阻变化引起的输出电压变化也越小。其值一般为10nA~1uA。 4.输入失调电流I IO 在BJT集成电路运放中，当输出电压为0时，流入放大器两输入端的静态基极电流之差，即I IO=|I BP-I BN| 由于信号源内阻的存在，I IO会引起一个输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为0。它反映了输入级差分对管的不对称度，一般约为1nA~0.1uA。 5.输入失调电压VIO、输入失调电流IIO不为0时，运算电路的输出端将产生误差电压。 设实际的等效电路如下图大三角符号，小三角符号内为理想运放，根据VIO和IIO的定义画出。
目录 一．方案比较与论证-----------------------------------------------3 二．理论与分析计算-----------------------------------------------4 三．电路图及设计文件--------------------------------------------6 1．硬件实现-----------------------------------------------------6 2．软件实现-----------------------------------------------------8 四．测试数据与结果分析-----------------------------------------9 五．参考文献--------------------------------------------------------9 六．附录-------------------------------------------------------------10 附录A测试仪器---------------------------------------------10 附录B 参考文献--------------------------------------------10 附录C 软件程序--------------------------------------------10
集成运放参数测试仪 摘要: 此集成运放测试仪采用“辅助放大器”的测量方法，能测试V IO(输入失调电压)、I IO(输入失调电流)、A VD(交流差模开环电压增益)和K CMR(交流共模抑制比)四项基本参数，符合了题目的要求。可对各种通用型集成运放主要参数进行测量，具有较好的精度，稳定度和测量范围。本设计由四个模块电路组成：集成运放参数测试电路、信号源发生电路、单片机控制电路、显示与键盘电路。关键词：集成运放参数测试信号源显示单片机 Integrated operational amplifier parameter measurement system Abstract: That the system is designed basing on a assistant amplifier includes main four modules—a parameter measurement circuit of integrated operational amplifier 、a signal generator 、a single-chip microcomputer controlled and a circuit of keyboard and display .It is proved to be precise measured four parameters of V IO、I IO、A VD and K CMR . Both the hardware and the software of the system are designed with modules.The parameter measurement system of integrated operational amplifier is characteristic of its high precision performance and fine stability. Key words: Integrated operational amplifier circuit Parameter measurement Signal resource Display Single-chip microcomputer
集成运算放大器参数的测试 电信S09-2-18 李明一．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。
（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：R 1 = R 2 = 1.2k Ω，R f = 20k Ω） 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 ， 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。 2． 集成运算放大器的输入失调特性及其测试方法 集成运算放大器的基本电路是差分放大器。由于电路的不对称性必将产生输入误差信号。这个误差信 号限制了运算放大器所能放大的最小信号，即限制了运算放大器的灵敏度。这种由于直流偏置不对称所引 起的误差信号可以用输入失调电压U IO 、输入偏置电流I B 、输入失调电流I IO 及它们的温度漂移来描述。 （1）输入失调电压U IO 的测试 一个理想的运算放大器，当两输入端加上相同的直流电压或直接接地时，其输出端的直流电压应等于 零。但由于电路参数的不对称性，输出电压并不为零，这种现象称为运算放大器的零点偏离或失调，为了 使放大器的输出端电压回到零，必须在放大器的输入端加上一个电压来补偿这种失调。所加电压的大小称 为该运算放大器的失调电压，用U IO 表示。显然U IO 越小，说明运算放大器参数的对称性越好。分析表明， 运算放大器的U IO 主要取决于输入级差分对管U be 的对称性，U 一般 R R f 为0.5 ~ 5mV 。 失调电压的测试电路如图2所示。用 万用表（最好是数字万用表）测出其输出 R 电压U o ，则输入失调电压U IO 可由下式计 算： o f IO U R R R U ?+=11 （1） 图2 输入失调电压测试电路 （2）输入失调电流的测试 (图中：R 1=100Ω，R f = 100k Ω ) 输入端偏置电流I B 是指输出端为零电平时，两输入端基极电流的平均值，即： I B =（I B++I B -）∕2 式中I B+ 为同相输入端基极电流，I B - 为反相输入端基极电流。当电路参数对称时，I B+ = I B - 。但实际 电路中参数总有些不对称，其差值称为运算放大器的输入失调电流，用I IO 表示： I IO = I B+ - I B - 显然，I IO 的存在将使输出端零点偏离，信号源阻抗越高，失调电流的影响越严重。输入失调电流主要
目前主流测试机型号，欢迎跟入补充，对比各家设备的特点 一、国外设备： 1.Linear/ Low cost 类 1）. Credence/ TMT ASL 1000 系列 2）. Eagle ETS 系列 3）. 美达AMIDA 1xxx 系列 4）. VTT V7 系列 5）. 久元YTEC Scud 系列 6）. 德律TR-6xxx 系列 7). 致茂Chroma 3xxx 系列 8). Inovys Ocelot 系列 2.逻辑/ 混合讯号/ SOC类 1). Teradyne Tiger 系列 2). Teradyne Flex/ Ultra Flex 系列 3). Teradyne J750 系列 4). Teradyne Catalyst 系列 5). Credence Sapphire 系列 6). Credence Quartet/ Duo 系列 7). Credence Sapphire D 系列 8). Credence SC 系列 9). Schlumberger EXA 2x00 系列 10). Verigy V93000 SOC 系列 11). Agilent 94000 系列 12). LTX Fusion 系列 13). Advantest T77xx 系列 14). Advantest T2000 系列 15). Advantest T65xx/ T67xx 系列 3.Memory类 1). Advantest T55xx 系列 2). Advantest T53xx 系列 3). NextTest Magnum 系列 4). Credence Kalos 系列 5). Verigy V4000 系列 6). Verigy V5000 系列 7). Verigy V93000 HSM 系列 8). KingTiger KT2/ KT3 9). Uni-Test UNI-5100/ 580 4.LCD Driver类 1). Yokokawa TS67xx 系列 2). Advantest T63xx 系列 3). Spea C3320 5.RF类 1). Credence ASL-3000 系列 2). LTX Fusion-CX 系列
集成运放的主要技术参数 评价集成运放好坏的参数很多，它们是描述一个实际运放与理想放大器件接近程度的数据，这里仅介绍其中主要的几种。 一、输入参数 1．输入失调电压U O及其温漂 在室温及标准电源电压下，为了使静态U O = 0，而在输入端需要加的补偿电压值称为U OS，它反映电路中的对称程度和电位配置情况。典型值为2mV 。 是在指定温度范围内UOS随温度变化的平均变化率。是运放电压漂移特性的量度。单位μV／℃，一般为0.3～30μV／℃。2．输入偏置电流I B I B是在室温及标准电源电压下，以理想恒流源驱动两输入端，使U O＝0时的两个输入端电流的平均值，即 I B＝（I B1＋I B2 ）／2。通常，I B为0.1～10μA 。 3．输入失调电流I OS及其温漂 I OS是指在U O = 0时，两输入端静态电流之差，即I OS＝I B1 - I B2，一般为0.5～5μA。 是在指定温度变化范围内，I OS随温度的变化率。其值为3pA／℃～50nA／℃。 二、差模特性参数 1．开环差模电压放大倍数A od及其频率特性。 A od是指在标准电源及规定负载凡下的开环差模电压放大倍数。|A d（jω）| 下降到直流差模电压放大倍数A od的时所对应的频率为f H。 2．最大差模输入电压U idm U idm是指两个输入端之间所能承受的最大电压差值。超过该值，输入级某一侧将出现PN结反向击穿现象。 3．差模输入电阻r id r id是在室温下，开环运放两输入端之间的差模输入信号的动态电阻。双极型管输入级r id在几十kΩ～几MΩ；场效应管差动输入级r id可达108Ω以上。 三、共模特性参数 1．最大共模输入电压U icm U icm是共模输入电压范围。是在标准电压下，两输入端相同电位时的最大输入电压值。一旦超过U icm，则CMRR将明显下降。2．共模输入电阻r ic r ic是指室温下，每个输入端到地的共模动态电阻。 3．共模抑制比CMRR C MRR定义为运放开环差模电压放大倍数与其共模电压放大倍数之比，即 或