集成运算放大器参数的测试

集成运算放大器参数的测试

一、试验目的

1、进一步深入对运算放大器主要参数的理解及实际运放与抱负运放的差异

2、把握运算放大器主要参数的测试方法

二、学问点及涉及内容本试验学问点为集成运放的基本构成、抱负运放的性能参数；涉及参数的测试方法

三、试验仪器示波器、信号源、模拟电路试验箱、万用表

四、试验原理集成运算放大器是由多级基本放大电路组成的高增益放大器，具有开环增益高、输入电阻大、输出电阻小的特点用抱负化的条件进行分析，可使得各种运放功能电路的分析变得特别简便和有用，但在实际的应用中，由于运放的非抱负特性会对电路产生影响，因此在实际应用中需要把握集成运放的特性参数，进行合理的选择以下是对集成运放的主要特性参数的描述

1、输入失调特性参数⑴输入偏置电流1B当输入电压为零时，流入集成运算放大器两个输入端的静态电流的平均值称为输入偏置自流，即Ib=1/2Ibi+1B22输入失调电压Uos若输入电压为零，输出电压不为零，则需要在输入端加补偿电压，以使输出为零，这个补偿电压称为输入失调电压⑶输入失调电流联当输入电压为零时，两个输入电流之差，称为输入失调电流，即Ios=Ibi-Ib2输入失调电流是一个差值，它的大小与输入偏流有关，输入偏流越小，输入失调电流也就越低

2、差模特性参数⑴开环差模电压增益AudAud是集成运放在开环状况下对差模信号的电压增益⑵差模输入电阻Rid和输出电阻RRd是集成运放两个差分输入端间对差模信号的等效动态电阻，及是运算放大器开环工作时输出端对地的动态电阻⑶最大差模输入电压Uidjnax5dmax是运放两输入端之间所能承受的最大差模电压若超过此规定值，器件特性将变坏，甚至损坏器件4频带宽度BW和单位增益带宽BWgBW和BWg是表征运算放大器小信号频率特性的参数当开环差模增益因频率上升而下降3dB时的频率，即为频带宽度当开环增益下降到OdB时所对应的频率称为单位增益带宽

3、共模特性参数⑴共模抑制比mrKcmr是集成运算放大器开环差模电压增益Aud与其共模电压增益Auc之比值的对数值，AudKcmr=201gMdB⑵最大共模输入电压UicjnaxUicmax是运算放大器所能承受的最大共模输入电压若超过此规定值，会使运算放大器的共模抑制比显著下降，甚至不能正常工作3共模输入电阻Kc功是指运算放大器每个输入端对地之间的等效动态电阻

4、输出信号响应参数⑴额定输出电压UcmUcm是在标称电源电压和额定输出电流状况下，在保证输出波形不失真的条件下，运算放大器所能输出的最大电压峰值⑵转换速率SR转换速率也称摆率，是运算放大器在额定输出电压时，输出电压的最大变化速率，其中SR=Up-p/At是输出电压的峰一值

5、电源特性参数1电源电压变化范围是为保证运算放大器正常工作的最小和最大电源电压之间的范围2电源电压抑制比KsurKsur是衡量电源电压波动对输出电压影响的参数，也称电源电压灵敏度它是电源电压变化所引起的输出失调电压变化量与电源电压变化量之比

五、试验内容

1、输入失调电压Uos的测量测试电路如图4-1所示图中电阻兄的值应尽可能小，可取几十至几百欧如取R1=100QR2=Rf=i0°KQ留意；电阻R1和R1的精度对测量结果影响较大，因此应选用误差小的精密电阻测出输出电压u后，输入失调电压可依据下面的公式求出Ri+Rf以二-n^uoRf图4-1输入失调电压测试电路

2、输入失调电流的测量测试电路如图4-2所示图4-2输入失调电流测试电路测试电路中=R2=20kQR3=Rf=l0KQ测量步骤如下⑴接通开关S测量输出电压512断开S再测量输出电压U02依据下面的公式，可求出输入失调电流Uo2-UoiR1i二osR2R1+Rf

3、测量开环差模电压增益Aud为了测量便利，输入端加低频沟通信号，信号频率低于集成运放的开环带宽，以免引起明显的测量误差开环增益的测量方法许多，本试验采纳的是闭环测量方法，测量电路如图4-3所示电路中Ri=Rf=l0°KQR2=^3=100QRl=

5.1kqo图4-3开环电压增益的测量电路在测量电路中，Rf为反馈电阻，通过隔直电容C与R构成沟通反馈支路，实现闭环工作乂通过隔离电阻R1和R2构成直流反馈支路，用来减小集成运放输出端的电压漂移开环差模电压增益Aud的测量步骤如下⑴测量集成运放的不失真输出电压2测量A点的输入电压5则经电阻Ri和R2分压，集成运放反相输入端的电压为RlUoR]+RU「ldnldU_=审其Ui因此开环差模电压增益为Aud=『u-z三]后I当R1=J1KQR2=JlQUU时，Aud标工X10或Aud60+201g^dBo测量时应留意⑴从A点到反相端之间的连线应尽可能短，以免引入沟通干扰⑵通过示波器监视输出端的波形，在没有自激振荡的状态下，进行测量

4、测量输出电压动态范围测试电路如图4-3所示R2=Rf=iooKQo在输入端输入一频率为1kHz的沟通正弦小信号，用示波器观测输出，在输出无失真的状况下，逐步加大输入信号的幅度直至输出波形产生顶部和底部削渡失真为止，此时输出电压的峰■峰值即为动态范围动态范围的大小与电源电压、外接负载的大小及频率有关转变电源电压的大小或外接负载的大小或输入信号频率的大小后重新测量图4-4输出电压最大动态范围测试电路其相应条件下的动态范围，进一步深入对此参数的理解

5、测量共模抑制比Kcmr测试电路如图4-5所示测试电路中Ri=R2=1kQR3=Rf=100KQo留意电阻Ri、R

2、R3和应选用误差小的紧密电阻，以确保测量结果的精确性图4-5共模抑制比测量电路Ui-U.U--UTTRM+R1Unnnn由测量电路可得到从而U-xR1+R°当Ri=R2R3=Rf时R3RfU+R2+R]UiX.+R]Ui而测量电路的输出电压u为u+-u.Uq=2Ajc+U+-U_Ajd°将前面u+及U-的关系式代入上式，可得/RfRiU01Ri\RiUoXAu[R]+RfUi+2氏+RfUoJ-AudRf+R]Uo一般状况下，满意下列近似关系RiRf1RiAudRf+%1，Rf+.5»

2.+.5因此可得到共模抑制比MR的近似关系表达式lzAudKcmr二「工Auc测量时应留意⑴输入的共模电压5必需小于被测量的集成运放的最大共模输入电压max否则运放的共模抑制比将显著下降；⑵若存在自激振荡现象，应在排解运放的自激后才能进行测量

六、试验报告要求

1、数据纪录及处理

七、试验总结Uosu0=_Ri+RfUos—RfUo=1osUoi=U02=U02-UoiRilos-R

2.Ri+Rf=AudUi=U0=Ri+R2UoAud〜r21yI==dBUop-pU0=Uop_p二2\/^xUo=KcmrUi=U0=RfU.Kcmr之R1u0=。