淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　運(yùn)算放大器是模擬器件的核心，熟悉運(yùn)放的特性也就掌握了模擬IC的基礎(chǔ)，掌握了運(yùn)放的測(cè)試，其余模擬IC的測(cè)試也就能夠順利清楚，所以運(yùn)放在模擬IC中有著至關(guān)重要的地位，故勸各位熟悉并掌握它，現(xiàn)將其各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試具體說(shuō)明如下：

　　1. 運(yùn)算放大器測(cè)試方法基本原理

　　采用由輔助放大器（A）與被測(cè)器件（DUT）構(gòu)成閉合環(huán)路的方法進(jìn)行測(cè)試，基本測(cè)試原理圖如圖1所示。

　　圖 1

　　輔助放大器應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：

　　（1）開(kāi)環(huán)增益大于60dB；

　　（2）輸入失調(diào)電流和輸入偏置電流應(yīng)很小；

　　（3）動(dòng)態(tài)范圍足夠大。

　　環(huán)路元件滿(mǎn)足下列要求：

　　（1）滿(mǎn)足下列表達(dá)式

　　Ri·Ib＜Vos

　　R＜Rid

　　R·Ib ＞Vos

　　Ros＜Rf＜Rid

　　R1＝R2

　　R1＞RL

　　式中：Ib：被測(cè)器件的輸入偏置電流；

　　Vos：被測(cè)器件的輸入失調(diào)電壓；

　　Rid：被測(cè)器件的開(kāi)環(huán)差模輸入電阻；

　　Ros：輔助放大器的開(kāi)環(huán)輸出電阻；

　　（2） Rf/ Ri值決定了測(cè)試精度，但須保證輔助放大器在線性區(qū)工作。

　　2.運(yùn)算放大器測(cè)試適配器

　　SP-3160Ⅲ 數(shù)/模混合集成電路測(cè)試系統(tǒng)提供的運(yùn)算放大器測(cè)試適配器便是根據(jù)上述基本原理設(shè)計(jì)而成。它由運(yùn)放測(cè)試適配板及一系列測(cè)試適配卡組成，可以完成通用單運(yùn)放、雙運(yùn)放、四運(yùn)放及電壓比較器的測(cè)試。運(yùn)算放大器適配器原理圖如附圖所示。

　　3．測(cè)試參數(shù)

　　以O(shè)P-77G為例，通用運(yùn)算放大器主要技術(shù)規(guī)范見(jiàn)下表。

淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　3.1參數(shù)名稱(chēng)：輸入失調(diào)電壓 Vos （Input Offset Voltage）。

　　3.1.1參數(shù)定義：使輸出電壓為零（或規(guī)定值）時(shí)，兩輸入端間所加的直流補(bǔ)償電壓。

　　3.1.2測(cè)試方法：測(cè)試原理如圖2 所示。

淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　圖2

　　（1）在規(guī)定的環(huán)境溫度下，將被測(cè)器件接入測(cè)試系統(tǒng)中；

　　（2）電源端施加規(guī)定的電壓；

　　（3）開(kāi)關(guān)“K4”置地（或規(guī)定的參考電壓）；

　　（4）在輔助放大器A的輸出端測(cè)得電壓Vlo；

　　（5）計(jì)算公式：

　　Vos=（Ri/（Ri+Rf））*VLo。

　　3.1.3編程舉例：（測(cè)試對(duì)象：OP-77G，測(cè)試系統(tǒng)：SP3160）

　　----測(cè)試名稱(chēng)：vos----

　　測(cè)量方式：Vos

　　Bias 1=-15.000 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15.000 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=0.0001V

　　測(cè)量低限=____V

　　測(cè)量延遲：50mS

　　箝位延遲：50mS

　　SKon=［0，4，11，12，13，19，23，27］

　　電壓基準(zhǔn)源2電壓=0V

　　電壓基準(zhǔn)源2量程+/-2.5V

　　電壓基準(zhǔn)源3電壓=0V

　　電壓基準(zhǔn)源3量程+/-2.5V

　　測(cè)試通道 TP1

　　測(cè)量單元 DCV

　　DCV量程：+/-2V

　　3.2參數(shù)名稱(chēng)：輸入失調(diào)電流 Ios （Input Offset Current）。

　　3.2.1參數(shù)定義：使輸出電壓為零（或規(guī)定值）時(shí)，流入兩輸入端的電流之差。

　　3.2.2測(cè)試方法：測(cè)試原理如圖3 所示。

　　淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理
圖3

　　（1）在規(guī)定的環(huán)境溫度下，將被測(cè)器件接入測(cè)試系統(tǒng)中；

　　（2）電源端施加規(guī)定的電壓；

　　（3）開(kāi)關(guān)K4置“地”（或規(guī)定的參考電壓）；

　　（4）開(kāi)關(guān)K1、K2閉合，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得電壓VL0；

　　（5）開(kāi)關(guān)K1、K2斷開(kāi)，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得電壓VL1；

　　（6）計(jì)算公式：

　　Ios=（Ri/（Ri+Rf））*（（VL1-VL0）/R）。

　　3.2.3編程舉例：（測(cè)試對(duì)象：OP-77G，測(cè)試系統(tǒng)：SP3160）

　　測(cè)試條件詳見(jiàn)下一參數(shù)。

　　3.3參數(shù)名稱(chēng)：輸入偏置電流 Ib （Input Bias Current）。

　　3.3.1參數(shù)定義：使輸出電壓為零（或規(guī)定值）時(shí)，流入兩輸入端電流的平均值。

　　3.3.2 測(cè)試方法：測(cè)試原理如圖4 所示。

淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

圖4

　　（1）在規(guī)定的環(huán)境溫度下，將被測(cè)器件接入測(cè)試系統(tǒng)中；

　　（2）電源端施加規(guī)定的電壓；

　　（3）開(kāi)關(guān)K4置“地”（或規(guī)定的參考電壓）；

　　（4）開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)、K2閉合，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得電壓VL2；

　　（5）開(kāi)關(guān)K1閉合、K2斷開(kāi)，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得電壓VL3；

　　（6）計(jì)算公式：

　　Ib=（Ri/（Ri+Rf））*（（VL2-VL3）/2R）。

　　3.3.3編程舉例：（測(cè)試對(duì)象：OP-77G，測(cè)試系統(tǒng)：SP3160）

　　----測(cè)試名稱(chēng)：Ib/Ios----

　　測(cè)量方式：Ib/Ios

　　Bias 1=-15.000 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15.000 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=2.8nA

　　測(cè)量低限=2.8nA

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，11，12，13，19，23，27］

　　電壓基準(zhǔn)源2電壓=0V

　　電壓基準(zhǔn)源2量程+/-2.5V

　　電壓基準(zhǔn)源3電壓=0V

　　電壓基準(zhǔn)源3量程+/-2.5V

　　測(cè)試通道 TP1

　　測(cè)量單元 DCV

　　DCV量程：+/-2V

　　3.4參數(shù)名稱(chēng)：開(kāi)環(huán)電壓增益Avo （Large Signal Voltage Gain）。

　　3.4.1參數(shù)定義：器件開(kāi)環(huán)時(shí)，輸出電壓變化與差模輸入電壓變化之比。

　　3.4.2測(cè)試方法：測(cè)試原理如圖5 所示。

　　淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　圖5

　　（1）在規(guī)定的環(huán)境溫度下，將被測(cè)器件接入測(cè)試系統(tǒng)中；

　　（2）電源端施加規(guī)定的電壓；

　　（3）開(kāi)關(guān)K4置“1”，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得電壓VL4；

　　（4）開(kāi)關(guān)K4置“2”，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得電壓VL5；

　　（5）計(jì)算公式：

　　Avo=（（Vref+-Vref-）/（VL4-Vl5））*（（Ri+Rf）/Ri）或

　　Avo=20lg（（（Vref+-Vref-）/|（VL4-Vl5）|）*（（Ri+Rf）/Ri））（dB）。

　　3.4.3編程舉例：（測(cè)試對(duì)象：OP-77G，測(cè)試系統(tǒng)：SP3160）

　　----測(cè)試名稱(chēng)：Avo----

　　測(cè)量方式：Op_Avo

　　Bias 1=-15.000 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15.000 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=____dB

　　測(cè)量低限=126dB

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，11，12，13，17，19，23，27］

　　電壓基準(zhǔn)源2電壓=0V

　　電壓基準(zhǔn)源2量程+/-2.5V

　　電壓基準(zhǔn)源3電壓=-5_5V

　　電壓基準(zhǔn)源3量程+/-10V

　　測(cè)試通道 TP1

　　測(cè)量單元 DCV

　　DCV量程：+/-2V

　　3.5參數(shù)名稱(chēng)：共模抑制比CMRR （Common-Mode Rejection Ratio）。

　　3.5.1參數(shù)定義：差模電壓增益與共模電壓增益之比。

　　3.5.2測(cè)試方法：測(cè)試原理如圖6 所示。
淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　（1）在規(guī)定的環(huán)境溫度下，將被測(cè)器件接入測(cè)試系統(tǒng)中；

　　（2）電源端施加規(guī)定的電壓；

　　（3）輸入端施加規(guī)定的直流共模信號(hào)電壓Vic+，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得

　　電壓VL6；

　　（4）輸入端施加規(guī)定的直流共模信號(hào)電壓Vic-，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得

　　電壓VL7；

　　（5）計(jì)算公式：

　　CMRR=（（Vic+-Vic-）/（VL6-VL7）*（（Ri+Rf）/Ri）或

　　CMRR=20lg（（（Vic+-Vic-）/（VL6-VL7）*（（Ri+Rf）/Ri））（dB）。

　　3.5.3編程舉例：（測(cè)試對(duì)象：OP-77G，測(cè)試系統(tǒng)：SP3160）

　　----測(cè)試名稱(chēng)：CMRR----

　　測(cè)量方式：Cmrr

　　Bias 1=-5_-25 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=25_5 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=____dB

　　測(cè)量低限=116dB

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，11，12，13，18，19，23，27］

　　電壓基準(zhǔn)源2電壓=0V

　　電壓基準(zhǔn)源2量程+/-2.5V

　　電壓基準(zhǔn)源3電壓=-5_5V

　　電壓基準(zhǔn)源3量程+/-10V

　　測(cè)試通道 TP1

　　測(cè)量單元 DCV

　　DCV量程：+/-2V

　　3.6參數(shù)名稱(chēng)：電源電壓抑制比PSRR （Power Supply Rejection Ratio）。

　　3.6.1參數(shù)定義：電源的單位電壓變化所引起的輸入失調(diào)電壓的變化率。

　　3.6.2測(cè)試方法：測(cè)試原理如圖7所示。

　　淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　圖7

　　在規(guī)定的環(huán)境溫度下，將被測(cè)器件接入測(cè)試系統(tǒng)中；

　　開(kāi)關(guān)K4置“地”（或規(guī)定的參考電壓）；

　　開(kāi)關(guān)K置“1”，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得電壓VL8；

　　正電源電壓變化？V，負(fù)電源電壓為V-，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得電壓

　　VL9；

　　計(jì)算公式：

　　PSRR+=（（VL9-Vl8）/ ？V）*（Ri/（Ri+Rf））或

　　PSRR+=20lg（（（VL9-Vl8）/ ？V）*（Ri/（Ri+Rf）））（dB）；

　　（5）負(fù)電源電壓變化？V，正電源電壓為V+，在輔助放大器A的輸出端測(cè)得電壓

　　VL10；

　　計(jì)算公式：

　　PSRR-=（（VL10-Vl8）/ ？V）*（Ri/（Ri+Rf））或

　　PSRR-=20lg（（（VL10-Vl8）/ ？V）*（Ri/（Ri+Rf）））（dB）。

　　3.6.4編程舉例：（測(cè)試對(duì)象：OP-77G，測(cè)試系統(tǒng)：SP3160）

　　----測(cè)試名稱(chēng)：psrr+----

　　測(cè)量方式：Psrr

　　Bias 1=-15 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15_5 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=____dB

　　測(cè)量低限=110dB

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，11，12，13，19，23，27］

　　電壓基準(zhǔn)源2電壓=0V

　　電壓基準(zhǔn)源2量程+/-2.5V

　　電壓基準(zhǔn)源3電壓=0V

　　電壓基準(zhǔn)源3量程+/-2.5V

　　測(cè)試通道 TP1

　　測(cè)量單元 DCV

　　DCV量程：+/-2V

　　----測(cè)試名稱(chēng)：psrr- ----

　　測(cè)量方式：Psrr

　　Bias 1=-15_-5 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=____dB

　　測(cè)量低限=110dB

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，11，12，13，19，23，27］

　　電壓基準(zhǔn)源2電壓=0V

　　電壓基準(zhǔn)源2量程+/-2.5V

　　電壓基準(zhǔn)源3電壓=0V

　　電壓基準(zhǔn)源3量程+/-2.5V

　　測(cè)試通道 TP1

　　測(cè)量單元 DCV

　　DCV量程：+/-2V

　　3.7參數(shù)名稱(chēng)：輸出電壓擺幅Vo （Output Voltage Swing）。

　　3.7.1參數(shù)定義：器件在規(guī)定電源電壓和負(fù)載下，所能輸出的最大電壓。

　　3.7.2測(cè)試方法：測(cè)試原理如圖8所示。

　　淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　圖8

　　（1）在規(guī)定的環(huán)境溫度下，將被測(cè)器件接入測(cè)試系統(tǒng)中；

　　（2）電源端施加規(guī)定的電壓；

　　（3）輸入端施加規(guī)定的正電壓。在被測(cè)器件輸出端測(cè)得電壓Vo+；

　　（4）輸入端施加規(guī)定的負(fù)電壓。在被測(cè)器件輸出端測(cè)得電壓Vo-。

　　3.7.3編程舉例：（測(cè)試對(duì)象：OP-77G，測(cè)試系統(tǒng)：SP3160）

　　----測(cè)試名稱(chēng)：vo+----

　　測(cè)量方式：Meter

　　Bias 1=-15.000 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15.000 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=____V

　　測(cè)量低限=12.5V

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，9，11，13，17，19，23，27］

　　電壓基準(zhǔn)源1電壓=1V

　　電壓基準(zhǔn)源1量程+/-2.5V

　　電壓基準(zhǔn)源4電壓=1V

　　電壓基準(zhǔn)源4量程+/-2.5V

　　測(cè)試通道 TP2

　　測(cè)量單元 DCV

　　DCV量程：+/-20V

　　----測(cè)試名稱(chēng)：vo- ----

　　測(cè)量方式：Meter

　　Bias 1=-15.000 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15.000 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=-12.5V

　　測(cè)量低限=____V

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，9，11，13，17，19，23，27］

　　電壓基準(zhǔn)源1電壓=-1V

　　電壓基準(zhǔn)源1量程+/-2.5V

　　電壓基準(zhǔn)源4電壓=-1V

　　電壓基準(zhǔn)源4量程+/-2.5V

　　測(cè)試通道 TP2

　　測(cè)量單元 DCV

　　DCV量程：+/-20V

　　3.8參數(shù)名稱(chēng)：增益帶寬積GBP （Closed-loop Bandwidth Product）。

　　3.8.1參數(shù)定義：在3dB/倍頻程的增益-頻率特性范圍內(nèi)，電壓增益與對(duì)應(yīng)頻率的乘積。

　　3.8.2測(cè)試方法：測(cè)試原理圖如圖9所示。

　　淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　圖9

　　在規(guī)定的環(huán)境溫度下，將被測(cè)器件接入測(cè)試系統(tǒng)中；

　　電源端施加規(guī)定的電壓；

　　輸入端施加規(guī)定的信號(hào)電壓，調(diào)節(jié)信號(hào)頻率為Fm，使電壓增益的頻率特性為3dB／倍頻程；

　　在輸出端測(cè)得電壓Vo；

　　計(jì)算公式：

　　GBP=（Vo/Vi）*Fm 。

　　3.8.3編程舉例：（測(cè)試對(duì)象：OP-77G，測(cè)試系統(tǒng)：SP3160）

　　----測(cè)試名稱(chēng)：GBP----

　　測(cè)量方式：GBP

　　Bias 1=-15.000 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15.000 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=1.5MHz

　　測(cè)量低限=0.4MHz

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，11，13，14，19，23，27］

　　測(cè)試通道 TP2

　　測(cè)量單元 ACV

　　ACV隔離直流

　　ACV量程：+/-1V

　　ACV阻抗：10M

　　程控信號(hào) 源 Sine

　　程控信號(hào)源幅度=1V

　　程控信號(hào)源頻率=12.8KHz

　　程控信號(hào)源低通：FH

　　程控信號(hào)源輸出：to TS

　　3.9參數(shù)名稱(chēng)：輸出電壓轉(zhuǎn)換速率SR （Slew Rate）。

　　3.9.1參數(shù)定義：輸入端在施加規(guī)定的大信號(hào)階躍脈沖電壓時(shí)，輸出電壓隨時(shí)間的最大變化率。

　　3.9.2測(cè)試方法：測(cè)試原理及波形定義如圖10或圖11所示。

　　淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　圖10

　　淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　圖11

　　（1）在規(guī)定的環(huán)境溫度下，將被測(cè)器件接入測(cè)試系統(tǒng)中；

　　（2）電源端施加規(guī)定的電壓；

　　（3）輸入端施加規(guī)定的脈沖信號(hào)電壓；

　　在輸出端從規(guī)定過(guò)沖量的輸出脈沖電壓上升沿（或下降沿）的恒定變化率區(qū)間內(nèi)，測(cè)得輸出電壓幅度ΔVo和對(duì)應(yīng)的時(shí)間Δt；

　　（5）計(jì)算公式：SR=ΔVo/Δt 。

　　3.9.3編程舉例：（測(cè)試對(duì)象：OP-77G，測(cè)試系統(tǒng)：SP3160）

　　----測(cè)試名稱(chēng)：SR----

　　測(cè)量方式：SR

　　Bias 1=-15.000 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15.000 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=____V/uS

　　測(cè)量低限=0.1V/uS

　　Vin1h=5.000V

　　Vin1l=0.000V

　　--Split=0--

　　Rate =100000 nS

　　Stb= 5000 nS

　　Clk 1=10 nS

　　Clk 8=10 nS

　　Startaddress=0Endaddress=20

　　Wave（NRZ）=［1］

　　Clk1，Clk_=［1］

　　Inpin：［1］

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，9，11，12，13，17，19，23，27］

　　電壓基準(zhǔn)源1電壓=1V

　　電壓基準(zhǔn)源1量程+/-2.5V

　　電壓基準(zhǔn)源4電壓=-1V

　　電壓基準(zhǔn)源4量程+/-2.5V

　　時(shí)間測(cè)量速度：High speed

　　時(shí)間測(cè)量方式：Pos Edge

　　開(kāi)始電平=-10V

　　結(jié)束電平=10V

　　3.10參數(shù)名稱(chēng)：電源電流Is。

　　3.10.1參數(shù)定義：輸入端無(wú)信號(hào)且輸出端無(wú)負(fù)載時(shí)，器件所消耗的電源功率。

　　3.10.2測(cè)試方法：測(cè)試原理如圖12所示。

　　淺談通用運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試及原理

　　圖12

　　在規(guī)定的環(huán)境溫度下，將被測(cè)器件接入測(cè)試系統(tǒng)中；

　　電源端施加規(guī)定的電壓；

　　開(kāi)關(guān)K4置“地”（或規(guī)定的參考電壓）；

　　在電源端V+及V-分別測(cè)得Is+及Is-。

　　3.10.3編程舉例：（測(cè)試對(duì)象：OP-77G，測(cè)試系統(tǒng)：SP3160）

　　----測(cè)試名稱(chēng)：Is+----

　　測(cè)量方式：IDD2

　　Bias 1=-15.000 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15.000 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=2.5mA

　　測(cè)量低限=____mA

　　電流箝位？：10mA

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，13］

　　----測(cè)試名稱(chēng)：Is- ----

　　測(cè)量方式：IDD1

　　Bias 1=-15.000 V

　　Clamp1=-10.000mA

　　Bias 2=15.000 V

　　Clamp2=10.000mA

　　測(cè)量高限=____mA

　　測(cè)量低限=-2.5mA

　　電流箝位？：-10mA

　　測(cè)量延遲：10mS

　　箝位延遲：10mS

　　SKon=［0，4，13］

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集成電路(347808) 集成電路(347808)
運(yùn)算放大器(169811) 運(yùn)算放大器(169811)

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