精选优质文档-----倾情为你奉上实验七 集成运算放大器参数的测试一． 实验目的1． 了解集成运算放大器的主要参数2． 通过实验，掌握集成运算放大器主要参数的测试方法 二． 预习要求1． 复习集成运算放大器的技术指标，主要参数的定义及测试方法2． 了解用示波器观察运算放大器传输特性的方法3． 了解输入失调电压UIO和输入失调电流IIO产生的原因三．实验设备名 称型 号 或 规 格数 量示波器日立V—2521直流稳压电源JWD—21函数信号发生器GFG－8020G（或8016G）1晶体管毫伏表DA—161万用表YX—960TR或其它型号1四．实验内容及测试方法反映集成运算放大器特性的参数主要有以下四大类：输入失调特性、开环特性、共模特性及输出瞬态特性1． 集成运算放大器的传输特性及输出电压的动态范围的测试运算放大器输出电压的动态范围是指在不失真条件下所能达到的最大幅度为了测试方便，在一般情况下就用其输出电压的最大摆幅Uop-p 当作运算放大器的最大动态范围输出电压动态范围的测试电路如图1(a）所示图中ui 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 R1 Rf uo +15V 2 7 UOP-P R2 µA741 6 uo 0 ui ui 3 4 -15V （a） 运算放大器输出电压动态范围的测试电路 （b） 运算放大器的传输特性曲线图1（图中：R1 = R2 = 1.2kW，Rf= 20kW）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，并根据RL和Uop-p，求出运算放大器输出电流的最大摆幅Iop-p = Uop-p /RL，填入表1中表1RLUop-pIop-p= Uop-p / RLRL = ¥RL = 1 kWRL = 100W 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UIO、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，运算放大器的UIO主要取决于输入级差分对管Ube的对称性，UIO一般 R1 Rf 为0.5 ~ 5mV +15V 失调电压的测试电路如图2所示用 2 7 万用表（最好是数字万用表）测出其输出 R1 µA741 6 Uo电压Uo，则输入失调电压UIO可由下式计 3 4算： Rf -15V （1） 图2 输入失调电压测试电路 （2）输入失调电流的测试 (图中：R1=100W，Rf = 100kW ) 输入端偏置电流IB是指输出端为零电平时，两输入端基极电流的平均值，即： IB =（IB++IB-）∕2 式中IB+ 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： IIO = IB+ - IB-显然，IIO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b值不一致引起的IIO一般为1nA ~ 10mA，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： （2）输入失调电压UIO和输入失调电流IIO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 Rf 要有：开环电压增益Auo、输入阻抗Ri、 R3 C R1 +15V输出阻抗Ro 及增益带宽积 信 ui u'i 2 7 （1）开环电压增益Auo的测试 号 R2 µA741 6 uo开环电压增益Auo是指运算放大器 源 3 4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Auo的电路如图3所示（图中R1 = Rf= 51kΩ，R2 = RP = 51W，R3 = 1kW，C = 47µF）选择电阻（R1 + R2）>>R3，则开环电压增益Auo为： （3）用毫伏表分别测量Uo及Ui ，由上式算出开环电压增益Auo测量时，交流信号源的输出频率应小于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ui 的幅度不能太大，一般取几十毫伏2） 增益带宽积的测试 Rf 运算放大器可以工作在零频率 +15V（即直流），因此它在截止频率fc ui R1 2 7处的电压增益比直流时的电压增益 信 µA741 6 uo CH1低3dB，故运算放大器的带宽BW 号 3 4 示波器就等于截止频率fc 。
增益越高， 源 RP -15V 带宽越窄，增益带宽积Auo·BW CH2=常数，当电压放大倍数等于1时， 对应的带宽称为单位增益带宽 图4 增益带宽积测量电路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 = 10kW，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 Auo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。
表2 增益带宽积测量值RfR1AuoBWAuo·BW110kW10kW2100kW10kW31MW10kW （3）开环输入阻抗的测试 +15V 运算放大器的开环输入阻抗Ri 是 2 7 指运算放大器在开环状态下，输入差模 uS ui µA741 6 信号时，两输入端之间的等效阻抗 信 Rw 3 4 CH1开环输入阻抗的测试电路如图5所 号 -15V 示波器示其中信号源为输出电压US = 1V， 源 频率fi = 100Hz的正弦波，调节电位器 CH2 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 图5输入阻抗测试电路（其中：RW =2.2MW）端），测量其阻值R，则输入阻抗Ri = Ro。
输入阻抗Ri 越大越好，这样运算放大器从信号源吸取的电流就越小。