毕业设计（论文）-集成运放参数测试仪

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1、集成运放参数测试仪作者赛前辅导教师：文稿整理辅导教师：摘要本系统是基于SPCE061A单片机的运算放大器闭环参数测试系统，该系统采用辅助运放测试方法，可对运放的输入失调电压、输入失调电流、交流差模开环电压增益和交流共模抑制比以及单位增益带宽进行测量，并具有将测试数据打印输出的功能。利用DDS芯片AD9851实现了40kHz～4MHz扫频输出，并具有自动量程转换、自动测量功能和良好的人机交互性。AbstractThissystemisdesignedbasedonSPCE061Amicrocontrollertomeasure

2、thecloseloopparametersoftheamplifier.Thesystemcanmeasuretheinputoffsetvoltage、theinputoffsetcurrent、theopenloopACdifferentialmodevoltagegain、theACcommonmoderejectionratioandunitgainbandwidth，usingthemeasuremethodofassistantamplifier.Whatismore,dataprintingiscomplet

3、edinthissystem.Thesystemcangeneratesweepsinewavesingalwithfrequencyrangefrom40kHzto4MHz,usingtheDDSchipofAD9851.SPCE061Amicrocontrollercancontrolrelaystocompleteautomeasurementrangeswitchingandautomeasuring.一、方案论证与比较1．运放参数测试电路方案一：采用集成运放参数的定义设计测试电路。该方案原理简单，电路简洁，易于制作

4、，但是容易自激，噪声比较大，会导致测试结果误差较大。同时在测量失调电流时，采样电阻的阻值会大到数兆欧，因而容易在辅助运放的输出端引入很大的工频干扰。按定义设计的电路测量差模开环增益时，因为开环电压增益通常很高，故要求输入电压很小(几百微伏)才能保证对输入信号线性放大。但在小信号输入条件下测试时，易引入各种干扰，而且获得高质量的小信号也比较困难，所以该方案难以实现。方案二：按照GB3442—86《半导体集成电路运算(电压)放大器测试方法的基本原理》规定的辅助直流测试法，可实现运算放大器直流参数的准确测量。该方案的测试原理如图1

5、所示。图1GB3442—86规定的运算放大器直流参数测试方法它是目前国际普遍采用的一种测试方法，具有稳定性好、精度高、范围大等特点，可测量各种集成运算放大器的输入失调电压、失调电流、共模抑制比、差模开环增益等参数，测试方便，测量输出的电压范围合适。但该方案同样容易引起自激，且电路复杂度高一些。方案二为国家标准，而且辅助放大器对系统增益的稳定性有很关键的作用，而自激问题可以通过一定的方法抑制，所以在本系统中基本沿用方案二的框架来实现本题的要求。2.扫频信号源方案一：采用模拟分立器件或单片压控函数发生器ICL8038，通过调整外

6、部元件改变输出信号频率。但是模拟器件元件分散性很大，产生的频率稳定性较差，精度低，抗干扰能力低。一般器件输出的频率范围难以达到4MHz。方案二：采用直接数字频率合成（DDS）技术。它的频率稳定度完全由晶振的频率稳定度决定，具有较高的频率输出范围，是目前实际运用中最广泛使用的一种方案，该方案完全可以满足题目的要求。本系统选用方案二。二、系统原理框图整体系统原理图如图2所示：图2系统原理图三、单元电路设计与实现1．输入失调电压和输入失调电流测试电路如图5所示，将继电器S1和S2关闭，可构成输入失调电压测试电路；将继电器S1和S2

7、断开，可构成输入失调电流测试电路。电容C1和C2补偿电路的分布参数，抑制自激现象的发生。C1，C2的值由实验获得，将数百皮法的瓷片电容接入电路选定位置，观察自激信号的变化，直到取得使自激信号最小的电容值为止。采用高精确度和低温漂的OP07作为辅助运放，提高测试电路增益的稳定性。先将S1和S2关闭，测得辅助运放的输出电压为VLO，则有：选R9>>R1，使VIO>>IIO×R4，于是运放的输入失调电压为：再将S1和S2断开，测得辅助运放输出电压为VLI，则有：由失调电压的测量原理可知：因此运放的输入失调电流IIO为：图3输入失调

8、电压和输入失调电流测试电路2．交流差模开环电压增益和交流共模抑制比测试电路交流差模开环电压增益和交流共模抑制比测试电路分别如图4和图5所示。图4交流差模开环电压增益AVD测试电路设信号源输出电压为VS，测得辅助运放输出电压为VLO，则有：图5交流共模抑制比测试电路信号从运放的同相和反向端同