集成運(yùn)算放大器參數(shù)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

./電子科技大學(xué)微電子與固體電子學(xué)院標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱(chēng)集成電路原理與設(shè)計(jì)電子科技大學(xué)教務(wù)處制表電子科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：微固樓335實(shí)驗(yàn)時(shí)間：一、實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)：微電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)：集成運(yùn)算放大器參數(shù)的測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4四、實(shí)驗(yàn)原理：運(yùn)算放大器符號(hào)如圖1所示,有兩個(gè)輸入端。一個(gè)是反相輸入端用"-"表示,另一個(gè)是同相輸入端用"+"表示?？梢允菃味溯斎?也可是雙端輸入。若把輸入信號(hào)接在"-"輸入端,而"+"端接地,或通過(guò)電阻接地,則輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相,反之則同相。若兩個(gè)輸入端同時(shí)輸入信號(hào)電壓為V-和V+時(shí),其差動(dòng)輸入信號(hào)為VID=V--V+。開(kāi)環(huán)輸出電壓V0=AVOVID。AVO為開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)。運(yùn)算放大器在實(shí)際使用中,為了改善電路的性能,在輸入端和輸出端之間總是接有不同的反饋網(wǎng)絡(luò)。通常是接在輸出端和反相輸入端之間。圖1運(yùn)算放大器符號(hào)本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)在于根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)要求,對(duì)開(kāi)環(huán)電壓增益、輸入失調(diào)電壓、共模抑制比、電壓轉(zhuǎn)換速率和脈沖響應(yīng)時(shí)間等主要運(yùn)放參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。五、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模哼\(yùn)算放大器是一種直接耦合的高增益放大器,在外接不同反饋網(wǎng)絡(luò)后,就可具有不同的運(yùn)算功能。運(yùn)算放大器除了可對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行加、減、乘、除、微分、等數(shù)學(xué)運(yùn)算外,還在自動(dòng)控制、測(cè)量技術(shù)、儀器儀表等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。為了更好地使用運(yùn)算放大器,必須對(duì)它的各種參數(shù)有一個(gè)較為全面的了解。運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,參數(shù)很多,測(cè)試方法各異,需要分別進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)正是基于如上的技術(shù)應(yīng)用背景和《集成電路原理》課程設(shè)置及其特點(diǎn)而設(shè)置,目的在于：〔1了解集成電路測(cè)試的常用儀器儀表使用方法及注意事項(xiàng)。〔2學(xué)習(xí)集成運(yùn)算放大器主要參數(shù)的測(cè)試原理,掌握這些主要參數(shù)的測(cè)試方法。通過(guò)該實(shí)驗(yàn),使學(xué)生了解運(yùn)算放大器測(cè)試結(jié)構(gòu)和方法,加深感性認(rèn)識(shí),增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與綜合分析能力,進(jìn)而為今后從事科研、開(kāi)發(fā)工作打下良好基礎(chǔ)。六、實(shí)驗(yàn)容：1．開(kāi)環(huán)電壓增益測(cè)量。2．開(kāi)環(huán)輸出電阻測(cè)量。3．輸入失調(diào)電壓測(cè)量。4．共模抑制比測(cè)量。5．電壓轉(zhuǎn)換速率測(cè)量。6．脈沖響應(yīng)時(shí)間測(cè)量。七、實(shí)驗(yàn)器材：〔1直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)〔2數(shù)字雙蹤示波器*一臺(tái)〔3信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)〔4實(shí)驗(yàn)測(cè)試板及連接線一套〔5常見(jiàn)通用運(yùn)算放大器IC樣品一塊八、實(shí)驗(yàn)步驟：1、首先熟悉數(shù)字雙蹤示波器和信號(hào)源的使用,根據(jù)指導(dǎo)書(shū)要求搭建各參數(shù)的測(cè)試電路。注意所選電阻、電容的值,不能確定時(shí)要用萬(wàn)用表測(cè)量；在測(cè)試板上連接測(cè)試電路時(shí)應(yīng)注意各運(yùn)放集成塊各管腳的功能,以免連接錯(cuò)誤。2、各參數(shù)的測(cè)試〔1、開(kāi)環(huán)電壓增益由于開(kāi)環(huán)電壓增益AV0很大,輸入信號(hào)VI很小,加之輸入電壓與輸出電壓之間有相位差,從而引人了較大的測(cè)試誤差,實(shí)際測(cè)試中難以實(shí)現(xiàn)。測(cè)試開(kāi)環(huán)電壓增益時(shí),都采用交流開(kāi)環(huán),直流閉環(huán)的方法。測(cè)試原理如圖2所示。圖2開(kāi)環(huán)直流電壓增益測(cè)試原理圖直流通過(guò)RF實(shí)現(xiàn)全反饋,放大器的直流增益很小,故輸入直流電平十分穩(wěn)定,不需進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)節(jié)。取CF足夠大,以滿足RF》l/CF,使放大器的反相端交流接地,以保證交流開(kāi)環(huán)的目的。這樣只要測(cè)得交流信號(hào)電壓vS和vo,就能得到〔1在訊號(hào)頻率固定的條件下,增加輸入信號(hào)電壓幅度,使輸出端獲得最大無(wú)失真的波形。保持輸入電壓不變,增加輸入電壓頻率,當(dāng)輸出電壓的幅值降低到低頻率值的0.707倍,此時(shí)頻率為開(kāi)環(huán)帶寬?！?、輸入失調(diào)電壓VIO圖3輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流測(cè)試原理圖由于運(yùn)放電路參數(shù)的不對(duì)稱(chēng),使得兩個(gè)輸入端都接地時(shí),輸出電壓不為零,稱(chēng)為放大器的失調(diào)。為了使輸出電壓回到零,就必須在輸入端加上一個(gè)糾偏電壓來(lái)補(bǔ)償這種失調(diào),這個(gè)所加的糾偏電壓就叫運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電壓,用VIO表示。故VIO的定義為使輸出電壓為零在兩輸入端之間需加有的直流補(bǔ)償電壓。輸入失調(diào)電壓的測(cè)量原理如圖3所示。圖中直流電路通過(guò)RI和RF接成閉合環(huán)路。通常RI的取值不超過(guò)100,RF》RI?！?共模抑制比kCMR運(yùn)放應(yīng)對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力。表征這種能力的參數(shù)叫共模抑制比,用kCMR表示。它定義為差模電壓增益AVD和共模電壓增益AVC之比,即圖4共模抑制比測(cè)試原理圖測(cè)試原理如圖4所示。kCMR的大小往往與頻率有關(guān),同時(shí)也與輸入信號(hào)大小和波形有關(guān)。測(cè)量的頻率不宜太高,信號(hào)不宜太大?！?、電壓轉(zhuǎn)換速率SR的測(cè)試電壓轉(zhuǎn)換速率SR定義為運(yùn)放在單位增益狀態(tài)下,在運(yùn)放輸入端送入規(guī)定的大信號(hào)階躍脈沖電壓時(shí),輸出電壓隨時(shí)間的最大變化率。圖5電壓轉(zhuǎn)換速率側(cè)試原理圖SR的測(cè)試原理如圖5〔a所示。測(cè)試時(shí)取RI=RF,在輸入端送入脈沖電壓,從輸出端見(jiàn)到輸出波形,如圖5<b所示。這時(shí)可以規(guī)定過(guò)沖量的輸出脈沖電壓上升沿〔下降沿的恒定變化率區(qū)間,取輸出電壓幅度V0和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t,由計(jì)算公式求出〔2通常上升過(guò)程和下降過(guò)程不同,故應(yīng)分別測(cè)出SR+和SR-?！?、脈沖晌應(yīng)時(shí)間的測(cè)試〔或稱(chēng)為建立時(shí)間圖6讀取響應(yīng)時(shí)間方法脈沖響應(yīng)時(shí)間包括上升時(shí)間,下降時(shí)間、延遲時(shí)間、和脈動(dòng)時(shí)間等,測(cè)試原理仍如圖5〔a所示,取RF＞RI,RI遠(yuǎn)大于信號(hào)源阻、規(guī)定的誤差帶為1%。讀取響應(yīng)時(shí)間方法如圖6所示。其中tr為上升時(shí)間,tf為下降時(shí)間,td<r為上升延遲時(shí)間,td<f為下降延遲時(shí)間。九、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：1、開(kāi)環(huán)增益表1開(kāi)環(huán)增益測(cè)試數(shù)據(jù)列表輸入VS〔mV輸出VO〔V測(cè)試條件206CF=100uF,RF=1M,R2=100K,R1=1K則：可得2、輸入失調(diào)電壓表2輸入失調(diào)電壓測(cè)試數(shù)據(jù)列表VO〔VRF〔R1〔-0.0792.43M1K則：3、共模抑制比表3共模抑制比測(cè)試數(shù)據(jù)列表VIC〔VVOC〔VRF〔R1〔0.140.052.43M1K則,共模增益：可得其共模抑制比或98.5dB4、轉(zhuǎn)換速率表4轉(zhuǎn)換速率測(cè)試數(shù)據(jù)列表V〔Vt〔s4.06.7則5、單位增益帶寬表5單位增益帶寬測(cè)試數(shù)據(jù)列表BW〔HzRF〔R1〔41K10K1K得十、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：結(jié)合課程所學(xué)的知識(shí),對(duì)A741雙極運(yùn)算放大器的主要參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試,熟悉了數(shù)字雙蹤示波器等常用儀器的使用技巧,掌握了通用運(yùn)算放大器的測(cè)試方法,同時(shí)對(duì)課程中相關(guān)的理論知識(shí)有了更深入的認(rèn)識(shí)。十一、總結(jié)及心得體會(huì)：通過(guò)本次實(shí)驗(yàn),熟悉了數(shù)字雙蹤示波器等常用儀器的使用技巧,掌握了通用運(yùn)算放大器的測(cè)試方法,加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí),增強(qiáng)了自身的實(shí)驗(yàn)與綜合分析能力,進(jìn)而為今后從事科研、開(kāi)發(fā)工