運放參數(shù)測試

1、1 集成運算放大器的傳輸特性及輸出電壓的動態(tài)范圍的測試運算放大器輸出電壓的動態(tài)范圍是指在不失真條件下所能達到的最大幅度。為了測試方便，在一般情況下就用其輸出電壓的最大擺幅Uop-P當作運算放大器的最大動態(tài)范圍。輸出電壓動態(tài)范圍的測試電路如圖1(a)所示。圖中Ui為100Hz正弦信號。當接入負載Rl后，逐漸加大輸入信號 Ui的幅值，直至示波器上顯示的輸出電壓波形為最大不失真波 形為止，此時的輸出電壓的峰峰值Uop-p就是運算放大器的最大擺幅。若將u輸入到示波器的X軸，uo輸入到示波器的 Y軸，就可以利用示波器的X Y顯示，觀察到運算放大器的傳輸特性，如圖1 (b)所示，并可測出 Uo p-p的大

2、小。(a) 運算放大器輸岀電壓動態(tài)范圍的測試電路,Rf= 20k)圖 1 (圖中：R1 = R2 = 1.2kUop-p與負載電阻Rl有關，對于不同的Rl , Uop-p也不同。根據(jù)表1,改變負載電阻的阻值，記下不同 Rl時的Uop-p，并根據(jù)Rl和Uop-p，求出運算放大器輸出電流的最大擺幅I op-p = U op-p /Rl，填入表1中。表1RlU op-p1 op-p = U op-p / R LRl =Rl = 1 kRl = 100運算放大器的Uop-p除了與負載電阻 Rl有關外，還與電源電壓以及輸入信號的頻率有關。 隨著電源電壓的降低和信號頻率的升高，Uop-p將降低。如果示波器

3、顯示出運算放大器的傳輸特性，即表明該放大器是好的， 可以進一步測試運算放大器的其它幾項參數(shù)。2. 集成運算放大器的輸入失調特性及其測試方法集成運算放大器的基本電路是差分放大器。由于電路的不對稱性必將產(chǎn)生輸入誤差信 號。這個誤差信號限制了運算放大器所能放大的最小信號，即限制了運算放大器的靈敏度。 這種由于直流偏置不對稱所引起的誤差信號可以用輸入失調電壓Uq、輸入偏置電流Ib、輸入失調電流Iio及它們的溫度漂移來描述。(1) 輸入失調電壓 U io的測試一個理想的運算放大器，當兩輸入端加上相同的直流電壓或直接接地時，其輸出端的直流電壓應等于零。但由于電路參數(shù)的不對稱性，輸出電壓并不為零， 這種現(xiàn)象

4、稱為運算放大器的零點偏離或失調， 為了使放大器的輸出端電壓回到零，必須在放大器的輸入端加上一個電壓來補償這種失調。所加電壓的大小稱為該運算放大器的失調電壓，用Uio表示。顯然Uio越小，說明運算放大器參數(shù)的對稱性越好。分析表明，運算放大器的Uio主要取決于輸入級差分對管 Ube的對稱性，Uio 般R1Rf為 0.5 5mV。+15V失調電壓的測試電路如圖2所示。用萬用表（最好是數(shù)字萬用表）測出其輸出電壓U。，則輸入失調電壓 Uio可由下式計 算：圖2輸入失調電壓測試電路UioUoRiRf(1)（圖中：Ri=100 ，Rf = 100k ）兩輸入端基極電流的平均值，即：（2）輸入失調電流的測試輸

5、入端偏置電流Ib是指輸出端為零電平時，Ib = （ Ib+ +I B ） / 2I B+I IO式中Ib+為同相輸入端基極電流，Ib為反相輸入端基極電流。當電路參數(shù)對稱時,=Ib 。但實際電路中參數(shù)總有些不對稱，其差值稱為運算放大器的輸入失調電流，用 表示：Iio = I B+ I B顯然，Iio的存在將使輸出端零點偏離，信號源阻抗越高，失調電流的影響越嚴重。輸入失調電流主要是由于構成差動輸入級的兩個三極管的值不一致引起的。Iio 一般為10 A，其值越小越好。失調電流的測試電路與圖2相同。用萬用表分別測量同相端2對地的電壓U2，則輸入失調電流Iio可由下式計算:1nA3對地的電壓U 3及反相

6、端U sU2IIIs-IO BB_RSR2(2)輸入失調電壓Uio和輸入失調電流Iio稱為運算放大器的靜態(tài)性能參數(shù)。3. 運算放大器的開環(huán)特性及其測試方法反映運算放大器開環(huán)特性的參數(shù)主 要有：開環(huán)電壓增益 Au。、輸入阻抗Ri、 輸出阻抗Ro及增益帶寬積。（1）開環(huán)電壓增益 Auo的測試開環(huán)電壓增益 Auo是指運算放大器 沒有反饋時的差模電壓增益，即運算放 大器的輸出電壓 Uo與差模輸入電壓 之比值。開環(huán)電壓增益通常很高，因此 只有在輸入電壓很小圖3開環(huán)電壓增益的測量電路但在小信號輸入條件下測Ui（幾百微伏）時，才能保證輸出波形不失真。試時，易引入各種干擾，所以采用閉環(huán)測量方法較好。測試開環(huán)電

7、壓增益 Auo的電路如圖3所示（圖中R1 = Rf= 51k Q,R2 = Rp = 51, R3 = 1kC = 47 卩 F)。選擇電阻（R1 + R2）R3,則開環(huán)電壓增益 Auo為:A L 厶 R1R2Auo'U i U iR2用毫伏表分別測量 Uo及Ui ,由上式算出開環(huán)電壓增益Auo。測量時，交流信號源的輸出頻率應小于100Hz，并用示波器監(jiān)視輸出波形，若有自激振蕩，應進行相位補償、消除振 蕩后才能進行測量。ui的幅度不能太大，一般取幾十毫伏。圖4 增益帶寬積測量電路(2) 增益帶寬積的測試運算放大器可以工作在零頻率(即直流)，因此它在截止頻率fc處的電壓增益比直流時的電壓

8、增益低3dB,故運算放大器的帶寬 BW就等于截止頻率fc o增益越高，帶寬越窄，增益帶寬積 Au。 BW =常數(shù)，當電壓放大倍數(shù)等于 1時, 對應的帶寬稱為單位增益帶寬。增益帶寬積的測試電路如圖 4所示：其中信號源用來輸出Ui = 100mV的正弦波，示波器用來觀測放大器的輸入與輸出波形。首先取表2中第一組阻值 Rf = Ri = 10k ，測量放大器的單位增益帶寬。當信號源的輸出頻率由低逐漸增高時，電壓增益Auo = Uo/ U i = 1應保持不變。繼續(xù)增高頻率直到 A uo = 0.707 Auo時所對應的頻率就是運算放大器電壓放大倍數(shù)等 于1時的帶寬，即單位增益帶寬。再取表中第二、第三

9、組數(shù)據(jù)，分別測出不同電壓增益Auo時的帶寬BW，通過計算求出增益帶寬積 Auo BW。實驗結果表明：增益增加時，帶寬減小， 但增益帶寬積不變(可能存在測量誤差)。因此運算放大器在給定電壓增益下，其最高工作頻率受到增益帶寬積的限制，應用時要特別注意。表2增益帶寬積測量值RfR1A uoBWAuo BW110k10k2100k10k31M10k(3) 開環(huán)輸入阻抗的測試運算放大器的開環(huán)輸入阻抗Ri是指運算放大器在開環(huán)狀態(tài)下，輸入差模信號時，兩輸入端之間的等效阻抗。開環(huán)輸入阻抗的測試電路如圖5所示。其中信號源為輸出電壓Us = 1V ,頻率fi = 100Hz的正弦波，調節(jié)電位器 Rw直到Ui =

10、Us /2時為止。關掉電源， 取下電位器(注意不要碰電位器的滑動 端)，測量其阻值 R,則輸入阻抗 R =源吸取的電流就越小。(4) 開環(huán)輸出阻抗的測試運算放大器開環(huán)輸出阻抗 Ro的測試電路如圖6所示，選取適當?shù)腞f、Cf和測試頻率使運算放大器工 作在開環(huán)狀態(tài)。先不接入 Rl，測出其輸出電壓U。；保持Ui不變，然后 接上Rl,再測出此時的 UoL （注意保 持輸出波形不失真），按下式求出Ro：Ro若 1 &圖6輸出阻抗測試電路(圖中 Ri = R2 = 51,Rf = 100k, Rl = 100, C = Cf = C f = 47 F)(4)為了減小測量誤差，應取 Rl 歐姆。Ro。運算放大器的輸出阻抗（開環(huán)）一般為幾十至幾千4. 共模抑制比的測試集成運算放大器是一個雙端輸入、 單端輸出的高增益直接耦合放大器。因此，它對共模信號有很強的抑制能力，電路參數(shù)越對稱，共模抑制能力 越強。共模抑制比 CMRR等于運算放 大器的差模電壓放大倍數(shù) Aud與共模。 電壓放大倍數(shù) Auc之比。一