集成运放参数测试仪毕业设计论文.docx

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集成运放参数测试仪毕业设计论文

摘要

集成运放测试仪是电子专业中一种常用的芯片测试设备。

目前，市场上出售的集成运放测试仪比较少，而且价格昂贵。

一般实验室都没有此类测试仪器。

本课题针对这种现状，特意研制一台质量优良、成本低廉的集成运放测试仪。

集成运放测试仪主要用于测试运放芯片的参数和功能。

本测试仪以STC12C5A60S2单片机作为控制核心，对运放测试电路的输入输出信号进行检测、处理，并将测试波形及参数显示到TFT彩屏上。

集成运放测试仪的研究遵循一般的电子作品研究过程：

首先进行系统理论分析与方案设计；然后分模块设计、测试；最后进行系统调试、测试。

论文整体分为硬件设计和软件设计两大部分。

然后从系统角度将测试仪分为单片机控制部分，功能按键输入部分、显示部分、信号源部分、运放测试部分和电源部分分别进行介绍。

研究结果表明自行研制的集成运放测试仪简单、实用，能够满足大多数专业人员的要求。

测试仪摈弃了繁琐的功能，仅仅设置了四个按键、两种模式，并且采用TFT彩屏显示，方便专业人员观察测试结果。

同时，本测试仪还存在一些不足，如不能做到通用、电路设计不完善等，需要继续深入研究。

关键词集成运算放大器单片机芯片测试TFT彩屏

Abstract

Integratedop-amptesterisacommonlyusedinelectronicchiptestequipment.Atpresent,themarketintegrationop-amptesterisless,andthepriceishigh.Generallaboratorybothdoesnothavethiskindoftestequipment.Thissubjectisbasedonthepresentsituation,wehavedevelopedagoodquality,lowcostintegratedop-amptester.

Integratedop-amptesterisusedtotestop-ampchipparametersandfunction.ThistesteristoSTC12C5A60S2singlechipmicrocomputerascontrolcore,thetestcircuittoputtheirinputandoutputsignaldetectionandtreatment,andwilltestthewaveformandparameterdisplaytoTFTcolourscreens.Integratedop-amptesterresearchfollowinggeneralelectronicworkstudyprocess:

firstsystemtheoryanalysisanddesign;Andthenpointsmoduledesign,test;Thelastsystemcommissioning,testing.Thewholepaperintohardwaredesignandsoftwaredesignoftwoparts.AndthenfromthesystemwillbedividedintosinglechipmicrocomputercontrolAngletesterpart,thefunctionofkeystroke,displaysection,thesignalsourcepart,op-amptestingpartandpowersupplypartintroducedrespectively.

Theresultsofthestudyshowthatthedevelopedbyintegratedop-amptesterissimple,practical,andcansatisfytherequirementsofmostprofessionals.Ditchedthefunctionoftrivaltester,justsetthefourbuttons,twokindsofpatterns,andtheTFTcolordisplay,convenientprofessionalobservationtestresults.Meanwhile,thetesterstillexistedsomeshortage,suchasgeneralmotors,cannotdocircuitdesignisnotperfectandsoon,needstocontinuetostudy.

Keywordsintegratedoperationalamplifiersingle-chipmicrocomputer

chiptestTFTcolourscreens

集成运放参数测试仪

第1章绪论

1.1课题背景及国内外研究概况

集成电路测试是保证集成电路性能、质量的关键手段之一。

集成电路测试技术也是发展集成电路产业的三大支撑技术之一。

因此，集成电路测试仪作为一个测试门类受到很多国家的高度重视。

随着集成电路发展到第四代，集成电路测试仪也从最初测试小规模集成电路发展到测试中规模、大规模和超大规模集成电路。

集成电路测试仪的发展过程可以粗略地分为四个时代。

第一代始于1965年，测试对象是小规模集成电路，可测管脚数达16只。

用导线连接、拨动开关、二极管矩阵等方法，编制自动测试序列，仅仅测量IC外部管脚的直流参数。

第二代始于1969年，此时计算机的发展已达到适用于控制测试仪的程度，测试对象扩展到中规模集成电路，不但能测试IC的直流参数，还可用低速图形测试IC的逻辑功能。

第三代始于1972年，这时的测量对象扩展到大规模集成电路（LSI），最突出的进步是把功能测试图形速率提高到10MHz。

从1975年开始，测试对象为大规模、超大规模集成电路（LSI/VLSI），不但能有效地测量CMOS电路，也能有效地测量TTL、ECL电路。

此时作为独立发展的半导体自动测试设备，无论其软件、硬件都相当成熟。

1980年测试仪进入第四代，测量对象为VLSI，测试仪的智能化水平进一步提高，具备与计算机辅助设计（CAD）连接能力，加强了数字系统与模拟系统的融合。

现在，测试仪的功能测试速率已达500MHz以上，可测管脚数多达1024个，测试仪的发展速度是惊人的。

我国在70年代初就开始了集成电路测试仪的研制工作，80年代后期国产集成电路测试仪的水平，特别是自行设计能力有较大提高，国内研究或制造集成电路测试仪的研究所与工厂主要有中国科学院计算技术研究所、半导体所、北京自动测试技术研究所、光华无线电仪器厂等。

1986年中国科学院计算技术研究所研制成功了ICT-2LSI/VISI综合测试系统，功能测试速率10MHz/20MHz，通道数48。

1987年北京自动测试技术研究所研制成功了BC3170存储器测试系统，功能测试速率20MHz，通道数32个。

同期光华无线电仪器厂推出GH3123型集成电路自动测试仪，北京自动测试技术研究所BC3110X型集成电路测试仪研制成功，标志着国产中小规模集成电路测试仪的技术水平进入新的发展时期和走向实用阶段。

继而北京科力公司研制和生产测试速率12.5MHz、64通道大规模数字集成电路测试系统。

此后不久，光华无线电仪器厂又研制成功功能测试速率为10MHz的16M位RAM存储器测试仪，大规模测试系统获得长足的发展。

1.2集成电路测试仪概述

集成电路测试仪是对集成电路进行测试的专用仪器设备。

集成电路测试仪的分类很多，按测试的集成电路的特点可以分为数字型和模拟型测试仪；按功能可以分为集成电路功能测试仪和集成电路参数测试仪；按形式可分为便携式集成电路测试仪和台式集成电路测试仪。

功能测试是对集成电路的功能进行判定，看功能是否失效。

而参数测试是对集成电路的各项参数进行测试，看测试读取的参数是否符合集成电路的设计要求。

市场上常见的便宜的集成电路测试仪大多是功能测试仪，由于参数测试仪的生产成本较高，一般参数测试仪的价格都在几万，在实验里，集成电路的测试是一件经常性的工作，实验做完后电路是好是坏从表面上是看不出来的，如用简单办法给电路加信号源用万用表和示波器测试则是一非常麻烦的事，因为一块集成电路有很多引脚，一个一个的测试是一件非常费时费力的事，在一般实验室条件下集成电路只需进行功能测试即可，所以本文要设计一个简易、实用集成电路测试仪。

1.3本课题的研究内容及研究意义

1.3.1本课题的研究内容

本课题主要对常用集成运放芯片的测试原理及实现方法进行研究和设计。

具体包括以下内容：

1）对集成运放的测试原理进行研究与分析，对各种测试方法进行分析与对比，并确定本课题所要采用的方案；

2）对集成运放测试仪进行硬件电路的设计，用ProtelDXP2004绘制电路原理图，然后焊接、调试、测试各模块电路；

3）对集成运放测试仪进行软件设计，完成集成运放测试仪的具体软件编辑、调试与测试。

4）对集成运放测试仪进行整体测试。

1.3.2本课题的研究意义

目前集成电路测试仪的价格都非常昂贵，而且出现问题不易维护。

而对于电子类实验室而言，一个常用的集成电路测试设备是不可或缺的。

基于上述考虑，我们针对实验室最常用的集成运放芯片设计并制作了一台简单易用的集成运放测试仪。

第2章集成运放测试仪总体方案设计

2.1集成运放测试仪测试参数选择

集成运算放大器是一种线性集成电路，与其他半导体器件一样，它也用一些性能指标来衡量其质量的优劣。

集成运放的性能指标可以从其器件手册中查到，但由于集成电路是半导体器件，其性能参数常常有较大的离散性，因此，我们在使用具体器件之前必须对其主要参数进行测试，这样才能保证在电路中使用的器件是合格的。

集成运放的主要参数有输入失调电压UIO、输入失调电流IO、差模放大倍数Aod、共模抑制比KCMR、最大输出电压UOPP、通频带等。

2.1.1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UBE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UIO或VOS。

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：

UIO—输入失调电压Uoo—输入为零时的输出电压值

Aod—运算放大器的开环电压放大倍数

2.1.2输入失调电流IIO

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IIO：

式中：

IB1，IB2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IB1，IB2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。

一般情况下输入失调电压和输入失调电流的数值都很小，且其测试电路复杂。

如果要对失调电压、电流进行检测则要求测试仪有很高的精度，高精度的测试仪必然要选择高精度的专用硬件芯片，这样一