实验1.6 集成运算放大器指标测试实验目的 实验器件 实验原理 实验内容 实验报告 预习与思考题

实验目的1.掌握运算放大器主要指标的测试方法。 2.通过对运算放大器指标的测试，了解集成 运算放大组件的主要参数的定义和表示方法。

实验器件EEL-07组件 交流毫伏表 信号源(下组件) 数字直流电压表 示波器 集成运算放大器。

实验原理集成运算放大器是一种线性集成电路，和其 它半导体器件一样，它是用一些性能指标来 衡量其质量的优劣。为了正确使用集成运放， 就必须了解它的主要参数指标。集成运放组 件的各项指标通常是由专用仪器进行测试的， 这里介绍的是一种简易测试方法。

集成运放引脚排列如图

集成运算放大器参数测试输入失调电压 输入失调电流 开环差模放大倍数 共模抑制比 共模输入电压范围 输出电压最大动态范围

输入失调电压理想运放输入信号为零时，其输出直流电压亦应为零。但实 际上，如无外界调零的措施，由于运放内部差动输入级参数 的不完全对称，输出电压往往不为零。这种零输入时输出不 为零的现象称为集成运放的失调。 输入失调电压是指输入信号为零时，输出端出现的电压折算 到同相输入端的数值。失调电压测试电路如图1.6-2所示。闭 合开关及，使电阻短接，测量此时的输出电压即为输出失调 电压，则输入失调电压为U IO =

(1.6-1) 实际测出的可能为正，也可能为负，高质量的运算一般在以 下。测试中应注意：①将运放调零端开路；②要求电阻和、 和的参数严格对称。

R1 U O1 R1 + RF

输入失调电压测试电路

输入失调电流输入失调电流是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电 流之差， (1.6-2) 输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级两个晶体管的失配度， 由于和本身的数值已很小(微安级),因此它们的差值通常不是直接测量 的，测试电路如图1.6-2所示，测试分两步进行。 ①闭合开关及，在低输入电阻下，测出输出电压，如前所述，这是由 输入失调电压所引起的输出电压。 ②断开及，两个输入电阻接入，由于阻值较大，流经它们的输入电流 的差异，将变成输入电压的差异，因此，也会影响输出电压的大小，可 见测出两个电阻的接入时的输出电压，若从中扣除输入失调电压的影响， 则输入失调电流为： R 1 I = I I = U U R +R R (1.6-3) 一般，在以下。测试中应注意：a)将运放调零端开路；b)两输入端电阻 必须精确配对。1 IO IB1 IB 2 o2 o1 1 F B

I IO = I IB1 I IB 2

开环差模放大倍数集成运放在没有外部反馈时的直流差模放大倍数称为开环差模电压放大倍数

,用 表示。它定义为开环输出电压与两个差分输入端之间所加信号电压之比： (1.6-4) 按定义应是信号频率为零时的直流放大倍数，但为了测试方便，通常采用低频 (几十以下)正弦交流信号进行测量。由于集成运放的开环电压放大倍数很高，难 以直接进行测量，故一般采用闭环测量方法。的测试方法很多，现采用交、直流 同时闭环的测试，如图1.6-3所示。 被测运放一方面通过、、完成直流闭环，以抑制输出电压漂移，另一方面通过和 实现交流闭环，外加信号经、分压，使足够小，以保证运放工作在线性区。同相 输入端电阻应与反相输入端电阻相匹配，以减小输入偏置电流的影响，电容C为 隔直电容。被测运放的开环电压放大倍数为图1.6-3 (1.6-5) 测试中应注意：a)测试前电路应首先消振及调零；b)被测运放要工作在线性 位；c)输入信号频率应较低，一般用，输出信号幅度应较小，且无明显失真。Aud = Uo R U = (1 + 1 ) o U id R2 U i

Aud =

Uo U id

开环差模放大倍数测试电路

共模抑制比集成运放的差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比称为共模抑制比，其定 义见(1.5-9)式。图1.6-4 共模抑制比在应用中是一个重要的参数，理想运放对输入的共模信号其输出为零， 但在实际的集成运放中，其输出不可能没有共模信号的成分，输出端共模信号愈 小，说明电路对称性愈好，也就是说运放对共模干扰信号的抑制能力愈强，即愈 大。 的测试电路如图1.6-4所示。集成运放工作在闭环状态下的差模电压放大倍数为 (1.6-6) 当接入共模输入信号，测得，则共模电压放大倍数为Ac = U OC / U icAd = RF R1

(1.6-7)

则共模抑制比为 (1.6-8) 测试中应注意：a)消振与调零；b)与、与之间的阻值严格对称；c)输入信号 幅度必须小于集成运放的最大共模输入电压范围。CMRR = Ad R U = F ic Ac R1 U oc

共模抑制比测试电路

共模输入电压范围集成运放所能承受的最大共模电压称为共模 输入电压范围，超出这个范围，运放的会大 大下降，输出波形产生失真，有些运放还出 现“自锁”现象以及永久性的损坏。 的测 试电路如图1.6-5所示。被测运放接成电压跟 随器形式，输出端接示波器，观察最大不失 真输出波形，从而确定值。

共模输入电压范围测试电路

输出电压最大动态范围集成运放的动态范围与电源电压、外接负载 及信号源频率有关。测试电路如图1.6-6所示。 改变幅度，观察削顶失真开始时刻，从而确 定的不失真范围，这就是运放在某一定电源 电压下可能输出的电压峰峰值。