運(yùn)放參數(shù)測(cè)試

1、1 集成運(yùn)算放大器的傳輸特性及輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試運(yùn)算放大器輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍是指在不失真條件下所能達(dá)到的最大幅度。為了測(cè)試方便，在一般情況下就用其輸出電壓的最大擺幅Uop-P當(dāng)作運(yùn)算放大器的最大動(dòng)態(tài)范圍。輸出電壓動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試電路如圖1(a)所示。圖中Ui為100Hz正弦信號(hào)。當(dāng)接入負(fù)載Rl后，逐漸加大輸入信號(hào) 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(shí)的輸出電壓的峰峰值Uop-p就是運(yùn)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(guān)察到運(yùn)算放大器的傳輸特性，如圖1 (b)所示，并可測(cè)出 Uo p-p的大

2、小。(a) 運(yùn)算放大器輸岀電壓動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試電路,Rf= 20k)圖 1 (圖中：R1 = R2 = 1.2kUop-p與負(fù)載電阻Rl有關(guān)，對(duì)于不同的Rl , Uop-p也不同。根據(jù)表1,改變負(fù)載電阻的阻值，記下不同 Rl時(shí)的Uop-p，并根據(jù)Rl和Uop-p，求出運(yùn)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(yùn)算放大器的Uop-p除了與負(fù)載電阻 Rl有關(guān)外，還與電源電壓以及輸入信號(hào)的頻率有關(guān)。 隨著電源電壓的降低和信號(hào)頻率的升高，Uop-p將降低。如果示波器

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

4、稱(chēng)為運(yùn)算放大器的零點(diǎn)偏離或失調(diào)， 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(gè)電壓來(lái)補(bǔ)償這種失調(diào)。所加電壓的大小稱(chēng)為該運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓，用Uio表示。顯然Uio越小，說(shuō)明運(yùn)算放大器參數(shù)的對(duì)稱(chēng)性越好。分析表明，運(yùn)算放大器的Uio主要取決于輸入級(jí)差分對(duì)管 Ube的對(duì)稱(chēng)性，Uio 般R1Rf為 0.5 5mV。+15V失調(diào)電壓的測(cè)試電路如圖2所示。用萬(wàn)用表（最好是數(shù)字萬(wàn)用表）測(cè)出其輸出電壓U。，則輸入失調(diào)電壓 Uio可由下式計(jì) 算：圖2輸入失調(diào)電壓測(cè)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(diào)電流的測(cè)試輸

5、入端偏置電流Ib是指輸出端為零電平時(shí)，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(dāng)電路參數(shù)對(duì)稱(chēng)時(shí),=Ib 。但實(shí)際電路中參數(shù)總有些不對(duì)稱(chēng)，其差值稱(chēng)為運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電流，用 表示：Iio = I B+ I B顯然，Iio的存在將使輸出端零點(diǎn)偏離，信號(hào)源阻抗越高，失調(diào)電流的影響越嚴(yán)重。輸入失調(diào)電流主要是由于構(gòu)成差動(dòng)輸入級(jí)的兩個(gè)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(diào)電流的測(cè)試電路與圖2相同。用萬(wàn)用表分別測(cè)量同相端2對(duì)地的電壓U2，則輸入失調(diào)電流Iio可由下式計(jì)算:1nA3對(duì)地的電壓U 3及反相

6、端U sU2IIIs-IO BB_RSR2(2)輸入失調(diào)電壓Uio和輸入失調(diào)電流Iio稱(chēng)為運(yùn)算放大器的靜態(tài)性能參數(shù)。3. 運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)特性及其測(cè)試方法反映運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)特性的參數(shù)主 要有：開(kāi)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(kāi)環(huán)電壓增益 Auo的測(cè)試開(kāi)環(huán)電壓增益 Auo是指運(yùn)算放大器 沒(méi)有反饋時(shí)的差模電壓增益，即運(yùn)算放 大器的輸出電壓 Uo與差模輸入電壓 之比值。開(kāi)環(huán)電壓增益通常很高，因此 只有在輸入電壓很小圖3開(kāi)環(huán)電壓增益的測(cè)量電路但在小信號(hào)輸入條件下測(cè)Ui（幾百微伏）時(shí)，才能保證輸出波形不失真。試時(shí)，易引入各種干擾，所以采用閉環(huán)測(cè)量方法較好。測(cè)試開(kāi)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(kāi)環(huán)電壓增益 Auo為:A L 厶 R1R2Auo'U i U iR2用毫伏表分別測(cè)量 Uo及Ui ,由上式算出開(kāi)環(huán)電壓增益Auo。測(cè)量時(shí)，交流信號(hào)源的輸出頻率應(yīng)小于100Hz，并用示波器監(jiān)視輸出波形，若有自激振蕩，應(yīng)進(jìn)行相位補(bǔ)償、消除振 蕩后才能進(jìn)行測(cè)量。ui的幅度不能太大，一般取幾十毫伏。圖4 增益帶寬積測(cè)量電路(2) 增益帶寬積的測(cè)試運(yùn)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(shí)的電壓

8、增益低3dB,故運(yùn)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(dāng)電壓放大倍數(shù)等于 1時(shí), 對(duì)應(yīng)的帶寬稱(chēng)為單位增益帶寬。增益帶寬積的測(cè)試電路如圖 4所示：其中信號(hào)源用來(lái)輸出Ui = 100mV的正弦波，示波器用來(lái)觀(guān)測(cè)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(cè)量放大器的單位增益帶寬。當(dāng)信號(hào)源的輸出頻率由低逐漸增高時(shí)，電壓增益Auo = Uo/ U i = 1應(yīng)保持不變。繼續(xù)增高頻率直到 A uo = 0.707 Auo時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率就是運(yùn)算放大器電壓放大倍數(shù)等 于1時(shí)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(cè)出不同電壓增益Auo時(shí)的帶寬BW，通過(guò)計(jì)算求出增益帶寬積 Auo BW。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：增益增加時(shí)，帶寬減小， 但增益帶寬積不變(可能存在測(cè)量誤差)。因此運(yùn)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(yīng)用時(shí)要特別注意。表2增益帶寬積測(cè)量值RfR1A uoBWAuo BW110k10k2100k10k31M10k(3) 開(kāi)環(huán)輸入阻抗的測(cè)試運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)輸入阻抗Ri是指運(yùn)算放大器在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，輸入差模信號(hào)時(shí)，兩輸入端之間的等效阻抗。開(kāi)環(huán)輸入阻抗的測(cè)試電路如圖5所示。其中信號(hào)源為輸出電壓Us = 1V ,頻率fi = 100Hz的正弦波，調(diào)節(jié)電位器 Rw直到Ui =

10、Us /2時(shí)為止。關(guān)掉電源， 取下電位器(注意不要碰電位器的滑動(dòng) 端)，測(cè)量其阻值 R,則輸入阻抗 R =源吸取的電流就越小。(4) 開(kāi)環(huán)輸出阻抗的測(cè)試運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)輸出阻抗 Ro的測(cè)試電路如圖6所示，選取適當(dāng)?shù)腞f、Cf和測(cè)試頻率使運(yùn)算放大器工 作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)。先不接入 Rl，測(cè)出其輸出電壓U。；保持Ui不變，然后 接上Rl,再測(cè)出此時(shí)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(cè)試電路(圖中 Ri = R2 = 51,Rf = 100k, Rl = 100, C = Cf = C f = 47 F)(4)為了減小測(cè)量誤差，應(yīng)取 Rl 歐姆。Ro。運(yùn)算放大器的輸出阻抗（開(kāi)環(huán)）一般為幾十至幾千4. 共模抑制比的測(cè)試集成運(yùn)算放大器是一個(gè)雙端輸入、 單端輸出的高增益直接耦合放大器。因此，它對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力，電路參數(shù)越對(duì)稱(chēng)，共模抑制能力 越強(qiáng)。共模抑制比 CMRR等于運(yùn)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