运放的选用与参数测试方法Word下载.docx

1、输出电压动态范围的测试电路如图 1（a）所示。图中u为100Hz正弦信号。当接入负载Rl后，逐渐加大输入信号 Ui的幅值，直至示波器上显示的输出电压波形为最大不失真波 形为止，此时的输出电压的峰峰值 Uop-p就是运算放大器的最大摆幅。若将 Ui输入到示波器的X轴，Uo输入到示波器的 Y轴，就可以利用示波器的 X Y显示，观察到运算放大器的传输特性，如图1 （b）所示，并可测出Uo p-p的大小。图 1 （图中:R! = R2 = 1.2kRf= 20k）Uop-p与负载电阻Rl有关，对于不同的 Rl, Uop-p也不同。根据表1 ,改变负载电阻 Rl的阻值，记下不同 Rl时的Uop-p，并根

2、据Rl和Uop-p，求出运算放大器输出电流的最大摆幅Iop-p = U op-p /Rl，填入表1中。表1RlU op-pI op-p= U op-p / RlRl =旳Rl = 1 kQRl = 1000运算放大器的Uop-p除了与负载电阻 Rl有关外，还与电源电压以及输入信号的频率有关。 随着电源电压的降低和信号频率的升高， Uop-p将降低。如果示波器显示出运算放大器的传输特性，即表明该放大器是好的，可以进一步测试运 算放大器的其它几项参数。2 集成运算放大器的输入失调特性及其测试方法集成运算放大器的基本电路是差分放大器。由于电路的不对称性必将产生输入误差信 号。这个误差信号限制了运算放

3、大器所能放大的最小信号，即限制了运算放大器的灵敏度。 这种由于直流偏置不对称所引起的误差信号可以用输入失调电压 Ui。、输入偏置电流Ib、输入失调电流Iio及它们的温度漂移来描述。（1）输入失调电压 Uio的测试一个理想的运算放大器， 当两输入端加上相同的直流电压或直接接地时，其输出端的直流电压应等于零。但由于电路参数的不对称性，输出电压并不为零，这种现象称为运算放大 器的零点偏离或失调，为了使放大器的输出端电压回到零，必须在放大器的输入端加上一个 电压来补偿这种失调。所加电压的大小称为该运算放大器的失调电压，用 Uio表示。显然Uio越小，说明运算放大器参数的对称性越好。分析表明，运算放大器

4、的 Uio主要取决于输入级差分对管Ube的对称性，Uio 一般为 0.5 亠 5mV 。失调电压的测试电路如图 2所示。用万用表（最好是数字万用表）测出其输出 电压Uo,则输入失调电压 Uio可由下式计算:o图2输入失调电压测试电路RiU| _ R1 Rf Uo（1）（2）输入失调电流的测试输入端偏置电流Ib是指输出端为零电平时，Ib = （ Ib+I b J / 2式中咕+为同相输入端基极电流，Ib_为反相输入端基极电流。 当电路参数对称时，Ib+ = Ib _。但实际电路中参数总有些不对称， 其差值称为运算放大器的输入失调电流， 用Iio表示：（图中:Ri=100Rf = 100kl】）两

5、输入端基极电流的平均值，即：I|O = I B+ r I B 显然，ho的存在将使输出端零点偏离，信号源阻抗越高，失调电流的影响越严重。输入 失调电流主要是由于构成差动输入级的两个三极管的 ”直不一致引起的。ho 般为1nA -10从，其值越小越好。失调电流的测试电路与图 2相同。用万用表分别测量同相端 3对地的电压U3及反相端2对地的电压U2，则输入失调电流IIO可由下式计算:IIbIb_Rs R2（2）输入失调电压Uio和输入失调电流1|。称为运算放大器的静态性能参数。3 运算放大器的开环特性及其测试方法反映运算放大器开环特性的参数主要有：开环电压增益 Auo、输入阻抗 输出阻抗Ro及增益

6、带宽积。（1）开环电压增益 Auo的测试RfRi、R信Ui 2号丄+15V7UoU o U o R1 R2般取几十毫伏。开环电压增益 A uo是指运算放大器 源没有反馈时的差模电压增益，即运算放 Rp -15V大器的输出电压 Uo与差模输入电压 Ui之比值。开环电压增益通常很高，因此 图3开环电压增益的测量电路只有在输入电压很小（几百微伏）时，才能保证输出波形不失真。但在小信号输入条件下测 试时，易引入各种干扰，所以采用闭环测量方法较好。测试开环电压增益 Au。的电路如图3所示（图中Ri = Rf= 51k Q ,R2 = Rp = 51R3 = 1kl】,C = 47 IF）。选择电阻（Ri

7、 + R2）決只3,则开环电压增益 Auo为:R2Auo。测量时，交流信号源的输用毫伏表分别测量 Uo及Ui，由上式算出开环电压增益出频率应小于100Hz，并用示波器监视输出波形，若有自激振荡，应进行相位补偿、消除振 荡后才能进行测量。u：的幅度不能太大,（2） 增益带宽积的测试 运算放大器可以工作在零频率（即直流），因此它在截止频率 fc 处的电压增益比直流时的电压增益 低3dB，故运算放大器的带宽 BW 就等于截止频率fc。增益越高， 带宽越窄，增益带宽积 Auo BW =常数，当电压放大倍数等于 1时，增益带宽积的测试电路如图 4所示：其中信号源用来输出 Ui = 100mV的正弦波，示

8、波器用来观测放大器的输入与输出波形。首先取表 2中第一组阻值 Rf = R1 = 10k1，测量放大器的单位增益带宽。当信号源的输出频率由低逐渐增高时， 电压增益Auo = Uo/ Ui = 1应保持不变。继续增高频率直到 A uo = 0.707 A uo时所对应的频率就是运算放大器电压放大倍数等于 1时的带宽，即单位增益带宽。再取表中第二、第三组数据，分别测出不同电压增益 Auo时的带宽BW，通过计算求出增益带宽积 Auo BW。实验结果表明：增益增加时，带宽减小，但增益带宽积不变（可能存在测量误差）。因此运算放大器在给定电压增益下，其最高工作 频率受到增益带宽积的限制，应用时要特别注意。

9、表2增益带宽积测量值R1A uoBWAuo BW10kQ2100kQ31MQ（3）开环输入阻抗的测试运算放大器的开环输入阻抗 Ri是指运算放大器在开环状态下，输入差模 信号时，两输入端之间的等效阻抗。Us开环输入阻抗的测试电路如图 5所Ui4-15VY CH1示。其中信号源为输出电压 Us = 1V， 频率fi = 100Hz的正弦波，调节电位器 Rw直到Ui = Us /2时为止。关掉电源，取下电位器（注意不要碰电位器的滑动端），测量其阻值 R,则输入阻抗 Ri =源吸取的电流就越小。（4）开环输出阻抗的测试运算放大器开环输出阻抗 Ro的测试电路如图6所示，选取适当的Rf、Cf和测试频率使运

10、算放大器工作在开环状态。先不接入 Rl，测出LL心CH2图5输入阻抗测试电路（其中： Rw =2.2M）Ro。输入阻抗Ri越大越好，这样运算放大器从信号JiC UoSCfRl = R2 = 51 门，JRf图6输出阻抗测试电路（图中Rf = 100kRl = 100 J C = Cf = Cf = 47F）R。二-1 Rl）为了减小测量误差，应取 Rl : Ro。运算放大器的输出阻抗（开环）一般为几十至几千共模电压增益为：AUi图7共模抑制比的测试电路（图中Ri = R2 = 100门，R3 = Rf = 100k）（6）将Aud和Auc的值代入式（5）就可以算出共模抑制比 CMRR。5.输出

11、波形的瞬态特性及其测试方法当运算放大器工作在大信号和开关状 态（如用作比较器）时，仅知道其频率特 性是不够的，还必须了解电路的瞬态特性。 运算放大器的瞬态特性主要通过转移速率 S和建立时间来描述。（1）转移速率Sr的测试图8 （a）转移速率的测试电路（图中 R1 = Rf = 10k，Rp = R1 /Rf）U o max_ Sr2max对脉冲信号而言，Sr就决定了输出波转移速率是指运算放大器在大幅度阶 跃信号的作用下输出信号所能达到的最大 变化率，单位为V/S。影响运算放大器转 移速率的主要因素是放大器的高频特性和 相位补偿电容。一般补偿电容越大转移速 率越慢。对正弦信号而言，Sr决定了放大

12、 器在高频时所能达到的最大不失真幅度 Uomax Uo 0图8 （b）输入/输出波形形所能达到的上升和下降时间。转移速率的测试电路如图8（a）所示，信号源输出 10kHz的方波，电压 Ui的峰一峰值为5V。 示波器观测到的输入输出波形如图 8 （b）所示。转移速率t可由示波器测量， 其中.址为输出电压U。从最小值升到最大值所需要的时间。转移速率越大，说明运算放大器 对输入信号的瞬时变化响应越好。在测试Sr时，必须注意以下几点：a.由于Sr与电路的工作状态有关。同一只运算放大器，在同相应用和反相应用时其 Sr 将不一样；不同增益、不同补偿条件时，其 Sr也不一样，输出波形的上升速率和下降速率也不

13、一样。因此，使用者应根据应用条件进行测试。生产厂家往往是以最慢的转移速率提供 给用户参考。Rf不能取得过大，否则将会给测试结果orb 当运算放大器接成放大状态时，其反馈电阻 引进误差。（2）建立时间ts的测试建立时间ts是指放大器输入一阶跃信号后， 从响应到最终稳定值（在规定的误差范围内）所 需要的时间，如图9所示。由图可见，ts是从 输出波形的响应开始，到第一个进入误差范围（1_、：）Uor内的峰值为止的这段时间。当运算放大器用作比较器时，往往就用 ts来衡量该运算放大器的响应速度， tS越短，该运算放大器的瞬态响应越好，工作速度也越快。建立时间ts的测试电路如图10 （a）所示。由于运算放

14、大器工作在单位增益闭环状态， 通过附加的支路，使得在 A点处（对应的电压为 Ua）仅剩下输入信号与输出信号之差，其波形如图10 （ b）所示，再将此信号放大，就可以比较精确地测出 ts之值。Ua + S Uor图10（a）建立时间ts的测试电路（R = 100 2）5.图10 （ b） A点处的波形实验报告要求1画出实验电路图，标明元件值。2对实验数据进行处理。3分析实验结果。附表： A741性能参数的典型值附表 A741的性能参数电源电压-+Ucc-Uee+3V*+18V，典型值-+15V工作频率10kHz3V18V,75V输入失调电压Uio2mV单位增益带宽积 Auo -BW1MHz输入失调电流I|O20 nA转换速率Sr0.5V / 4s开环电压增益Auo106dB共模抑制比CMRR90dB输入电阻Ri2MQ功率消耗50mW输出电阻Ro750输入电压范围13V图11 直流稳压电源正负电压同时输岀的接法