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1、电子线路设计与测试,运放参数测试及 方波-三角波发生器设计与调试,2009年5月,2,一、实验目的,掌握运算放大器的主要性能参数的测试方法 掌握方波三角波函数发生器的设计方法与测试技术,3,二、运放的主要性能参数的测试方法,运放的直流误差特性参数(56) 输入失调电压VIO 输入失调电流IIO 运放的差模特性参数 差模开环直流电压增益AVO 增益带宽积AVBW 运放的共模特性参数 共模抑制比KCMR 运放的大动态特性参数 转换速率（摆动率）SR,4,输入失调电压VIO,当运放的两输入端加相同的电压或直接接地时为使输出直流电压为零，在两输入端间加有补偿直流电压VIO,该VIO称为输入失调电压。,
2、VIO一般为（120)mV， 其值越小越好。,测试方法：,5,输入失调电流IIO,当运放的输出电压为零时，将两输入端偏置电流的差称为输入失调电流。即 IIOIB+-IB-，其中IB+为同相输入端基极电流，IB-为反相输入端基极电流。,IIO一般为 1nA10nA，其值 越小越好。,测试方法：,IIO,V+,R3,V-,R1,IB+,-,IB-,6,二、运放的主要性能参数的测试方法,运放的直流误差特性参数 输入失调电压VIO 输入失调电流IIO 运放的差模特性参数 差模开环直流电压增益AVO 增益带宽积AVBW 运放的共模特性参数 共模抑制比KCMR 运放的大动态特性参数 转换速率（摆动率）SR
3、,7,差模开环直流电压增益AVO,当运放没有负反馈时的差模直流电压增益。,选择电阻(R1+R2 )R3。 测量时，交流信号源的 输出频率尽量选低 （小于100Hz)，Vi幅度 不能太大，一般取几十 毫伏。增益通常用dB（分贝）表示，即20lgAVO。,测试方法：,8,增益带宽积 AVBW,AVBW常数,测试方法：,增益带宽积测量值,9,二、运放的主要性能参数的测试方法,运放的直流误差特性参数 输入失调电压VIO 输入失调电流IIO 运放的差模特性参数 差模开环直流电压增益AVO 增益带宽积AVBW 运放的共模特性参数 共模抑制比KCMR 运放的大动态特性参数 转换速率（摆动率）SR,10,共模
4、抑制比KCMR,其中Vi2V（有效值）、频率为100Hz的正弦波。 KCMR愈大，表示放大器对共模信号（温度漂移、零点漂移等）的抑制能力愈强。,测试方法：,将运放的差模电压放大倍数AVD与共模电压放大倍数AVC之比称为共模抑制比，单位dB。,11,二、运放的主要性能参数的测试方法,运放的直流误差特性参数 输入失调电压VIO 输入失调电流IIO 运放的差模特性参数 差模开环直流电压增益AVO 增益带宽积AVBW 运放的共模特性参数 共模抑制比KCMR 运放的大动态特性参数 转换速率（摆动率）SR,12,转换速率（摆动率）SR,运放在大幅度阶跃信号作用下，输出信号所能达到的最大变化率，其单位为V/
5、us。,测试方法：,SRV/ t,13,实验任务1,测量运放NE5532的性能参数AVO ,SR和KCMR，并与P60表4.3.1所示典型值比较 测量NE5532的增益带宽积AV*BW 自拟表格记录AVO各测量结果，共模抑制比见表4.3.2，增益带宽积件表4.3.3,14,三、方波三角波函数发生器设计与测试,函数发生器能自动产生方波-三角波(96) 其电路组成框图如图5.3.1所示：,15,方波-三角波产生电路,电路图如图5.3.2所示：,比较器,积分器,运放A1与R1、 R2 、R3、 RP1组成电压比较器。当输入 端V+ =V- =0 时，比较器翻转，Vo1从+VCC跳到-VEE，或 从-
6、VEE跳到VCC。,16,R2 +R3 +RP1,(+VCC),R2,V+ =,+,R3+RP1,R2+R3+RP1,整理上式, 得比较器的下门限电位为,-R2,R3+RP1,(+VCC) =,R3+RP1,-R2,(VCC) = VT-,若Vo1 = -VEE, 则,比较器的上门限电位为,Via+ =,-R2,R3+RP1,(-VEE) =,R2,R3+RP1,(VCC) = VT+,设 Vo1= +VCC, 则,Via- =,Via = 0（转换条件）,17,比较器的传输特性,比较器的门限宽度VH为,VT = VT+,VT- = 2,R2,R3+RP1,VCC,由上面公式可得比较器的电压
7、传输特性，如图5.3.3 所示。,图5.3.3 比较器电压传输特性,从电压传输特性可见，当输 入电压Via从上门限电位VT+ 下降到下门限电位VT-时， 输出电压Vo1由高电平+VCC 突变到低电平-VEE。,18,a点断开后，运算放大器A2与 R4、RP2、 R5 、C2 组成反 相积分器，其输入信号为方波Vo1时，则积分器的输出,当Vo1=+VCC时，,当Vo1= -VEE时，,19,a点闭合，形成闭环 电路 ，则自动产生方 波-三角波，其波形如图5.3.4所示。,图5.3.4 方波三角波,方波-三角波的工作过程：,当比较器的门限 电 压为 VT+ 时 输出Vo1为高电平（+VCC)。这时
8、积分器开始反向积分，三角波 Vo2 线性下降。,当Vo2下降到比较器的下门限 电 位 VT- 时，比较器翻转，输出Vo1由高电平跳到低电平。这时积分器又开始正向积分，Vo2线性增加。 如此反复，就可自动产生方 波-三角波。,20,方 波-三角波的幅度和频率,三角波的幅度为：,Vo2m =,方波的幅度略小于 +VCC 和-VEE。,-1 (R4+RP1)C2,T 4,0,Vo1 dt,=,-1 (R4+RP1)C2,T 4,实际上，三角波的幅度 也就是比较器的 门限电压VT+,VCC,21,方 波-三角波 的波频率为：,将上面两式整理可得三角波 的周期 T ， 而 f = 1 / T,三角波 的
9、幅度为：,由此可见： 1、方波的幅度由+VCC 和 VEE决定； 2、调节电位器RP1，可调节三角波 的幅度，但会影响其频率； 3、调节电位器RP2，可调节方 波-三角波 的频率，但不会影 响其幅度，可用 RP2实现频率微调，而用C2改变频率范围。,22,设计课题：方波-三角波函数发生器设计P103,已知条件：双运放NE5532一只 性能指标要求: 频率范围: 100Hz1kHz， 1kHz10kHz； 输出电压: 方波Vp-p24V， 三角波Vp-p=6V； 波形特性: 方波tr30s(1kHz，最大输出时)三角波2%,23,测试内容与要求,测量性能指标，将测量数据填入自拟表格中，并对结果进
10、行误差分析 在不同的频率范围档，选取一个频率值，画出方波-三角波波形，并标出电压幅值和周期,24,方 波-三角波发生器的装调,由于比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，故这两个单元电路需同时安装。 要注意的是，在安装电位器RP1与RP2之前，先将其调整到设计值，否则电路可能会不起振。 如果电路接线正确，则在接通电源后，A1的输出vo1为方波，A2的输出vo2为三角波 在低频点时，微调RP1，使三角波的输出幅度满足设计指标要求 再调节RP2，则输出频率连续可变。,25,四、注意事项,1.组装电路前须对所有电阻逐一测量，作好记录。 2.集成运算放大器的各个管脚不要接错，尤其是正、负电源不能接反，否则极易损坏芯片。,VCC+12V VEE-12V,电源极性千万别接反，接反肯定烧片子,26,五、下阶段实验（16-18周）,音响放大器设计与调试 话音放大电路设计 请同学们做好预习工作,27,验收要求,输出方波和三角波峰峰值满足设计要求 通过选择合适的C，工作频段正确 调节RP2，输出频率在指定频段连续可调，调节范围正确 波形记录坐标系，关键参数完整 电路安装整齐，所有器件和引线的安装横平竖直，紧贴面包板，如果出现飞线，则不予验收，请同学们注意,
