集成运放参数测试.doc

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1、实验集成运算放大器参数测试一、实验目的：1．通过对集成运算放大器μA741参数的测试，了解集成运算放大器组件主要参数的定义和表示方法。2．掌握运算放大器主要参数的测试方法。二、实验原理：集成运算放大器是一种使用广泛的线性集成电路器件，和其它电子器件一样，其特性是通过性能参数来表示的。集成电路生产厂家为描述其生产的集成电路器件的特性，通过大量的测试，为各种型号的集成电路制定了性能指标。符合指标的就是合格产品，否则就是不合格产品。要能够正确使用集成电路器件，就必须了解集成电路各项参数的含义及数值范围。集成电路

2、的性能指标可以从产品说明书或器件手册查到，因此，我们必须学会看产品说明书和查阅器件手册。由于集成电路是半导体器件，而半导体器件的性能参数常常有较大的离散性，因此，我们还必须掌握各项参数的测试方法，这样才能保证在电路中使用的器件是合格产品，满足电路设计的需要。运算放大器的性能参数可以使用专用的测试仪器进行测试（“运算放大器性能参数测试仪”），也可以根据参数的定义，采用一些简易的方法进行测试。本次实验是学习使用常规仪表，对运算放大器的一些重要参数进行简易测试的方法。实验中采用的集成运算放大器型号为μA741（

3、同类产品有LM741，CF741，F007等），是一种第二代通用运算放大器，其内部结构可参看教材P85图3-9《集成运放F007的电路原理图》，其引脚排列如图1所示。它是一种八脚双列直插式器件，其引脚定义如下：图1μA741引脚①、⑤调零端；②反相输入端；③同相输入端；④电源负极；⑥输出端；⑦电源正极；⑧空脚。以下为主要参数的测试方法：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

4、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图2UIO，IIO测试电路本次实验采用的失调电压测试电路如图2所示。闭合开

5、关K1及K2，使电阻RB短接，测量此时的输出电压UO1即为输出失调电压，则输入失调电压实际测出的UO1可能为正，也可能为负，高质量的运算放大器UIO一般在1mV以下。测试中应注意：①将运放调零端开路（即不接入调零电路）；②要求电阻R1和R2，R3和RF的阻值精确配对。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（有的资料中使用符号IOS）。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

6、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，测试电路如图2所示，测试分两步进行：1）闭合开关K1及K2，将两个RB短路。在低输入电阻下，测出输出电压UO1，如前所述，这是输入失调电压UIO所引起的输出电压。2）断开K1及K2,将输入电阻RB接入两个输入端的输入电路中，由于RB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，因此，测出两个电阻RB接入时的输出电压UO2，从中扣除输入失调电压UIO的影响（即UO1

7、），则输入失调电流IIO为：一般，IIO在100nA以下。测试中应注意：①将运放调零端开路。②两端输入电阻RB应精确配对。3．开环差模放大倍数Aod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Aod表示。它定义为开环输出电压UO与两个差分输入端之间所加差模输入信号Uid之比：或（dB）按定义Aod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（几十赫兹以下）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，而且在开环情况下UO的漂移量太大，难以直接进行测量

8、，故一般采用闭环测量方法。Aod的测试方法很多，现采用交、直流同时闭环的测试方法，如图3所示。图3Aod的测试电路被测运放一方面通过RF、R1、R2完成直流闭环，以抑制输出电压漂移；另一方面通过RF和RS实现交流闭环，外加信号US经R1、R2分压，使Uid足够小，以保证运放工作在线性区，同相输入端电阻R3应与反相输入端电阻R2相匹配，以减小输入偏置电流影响，电容C为隔直电容。被测运放的开环电压放大倍数为：Aod一般约为105（