电 子 科 技 大 学 微 电 子 与 固 体 电 子 学 院标 准 实 验 报 告课程名称: 集成电路原理 实验名称:集成运算放大器参数的测试学生姓名: xxxxx 学 号: xxxxxxxxxxxx 指导教师: 于奇 一、实验室名称:微电子技术实验室二、实验项目名称:集成运算放大器参数的测试三、
集成运算放大器IC的主要参数Tag内容描述:
1、表使用方法及注意事项。
(2)学习集成运算放大器主要参数的测试原理,掌握这些主要参数的测试方法。
五、实验学时:4六、实验原理:运算放大器符号如图 1 所示,有两个输入端。
一个是反相输入端用“-”表示,另一个是同相输入端用“+”表示。
可以是单端输入,也可是双端输入。
若把输入信号接在“-”输入端,而“+”端接地,或通过电阻接地,则输出信号与输入信号反相,反之则同相。
若两个输入端同时输入信号电压为 V- 和 V+ 时,其差动输入信号为 VID= V- - V+ 。
开环输出电压 V0=AVOVID 。
A VO为开环电压放大倍数。
运算放大器在实际使用中,为了改善电路的性能,在输入端和输出端之间总是接有不同的反馈网络。
通常是接在输出端和反相输入端之间。
图 1 运算放大器符号1、开环电压增益开环电压增益是指放大器在无反馈时的差模电压增益,其值为输出端电压变化量 V0 和输入电压变化量oVIA由于 AV0 很大,输入信号 VI 很小,加之输入电压与输出电压之间有相位差,从而引人了较大的测试误差,实际测试中难以实现。
测试开环电压增益时,都采用交流开环,直流闭环的方法。
测试原理如图所示:直流通过 RF。
2、输入电压为零时,为了使集成运放的输出电压为零,在输入端加的补偿电压叫做失调电压VIO。
一般约为(110)mV。
,2. 输入偏置电流IIB,输入偏置电流是指集成运放两个输入端静态电流的平均值,IIB(IBNIBP)/2,BJT为10 nA1A;MOSFET运放IIB在pA数量级。
,6.5.1 实际集成运放的主要参数,输入直流误差特性(输入失调特性),3. 输入失调电流IIO,输入失调电流IIO是指当输入电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差,即IIO|IBPIBN| 一般约为1 nA0.1A。
,4. 温度漂移,(1)输入失调电压温漂VIO / T,(2)输入失调电流温漂IIO / T,6.5.1 实际集成运放的主要参数,差模特性,1. 开环差模电压增益AvO和带宽BW,开环差模电压增益AvO,开环带宽BW (fH),单位增益带宽 BWG (fT),741型运放AvO的频率响应,6.5.1 实际集成运放的主要参数,差模特性,2. 差模输入电阻rid和输出电阻ro,BJT输入级的运放rid一般在几百千欧到数兆欧 MOSFET为输入级的。
3、算放大器符号如图 1 所示,有两个输入端。
一个是反相输入端用“-”表示,另一个是同相输入端用“+”表示。
可以是单端输入,也可是双端输入。
若把输入信号接在“-”输入端,而“+”端接地,或通过电阻接地,则输出信号与输入信号反相,反之则同相。
若两个输入端同时输入信号电压为 V- 和 V+ 时,其差动输入信号为 VID= V- - V+ 。
开环输出电压 V0=AVOVID 。
A VO为开环电压放大倍数。
运算放大器在实际使用中,为了改善电路的性能,在输入端和输出端之间总是接有不同的反馈网络。
通常是接在输出端和反相输入端之间。
图 1 运算放大器符号本实验的重点在于根据实验指导书要求,对开环电压增益、输入失调电压、共模抑制比、电压转换速率和脉冲响应时间等主要运放参数进行测量。
五、实验目的:运算放大器是一种直接耦合的高增益放大器,在外接不同反馈网络后,就可具有不同的运算功能。
运算放大器除了可对输入信号进行加、减、乘、除、微分、等数学运算外,还在自动控制、测量技术、仪器仪表等各个领域得到广泛应用。
为了更好地使用运算放大器,必须对它的各种参数有一个较为全面的了解。
运算放大器结构十分复杂,参数很多,测试方法。
4、路,共模负反馈差放,6.3 集成电路运算放大器,6.3.1 简单的集成电路运算放大器,6.3.2 通用型集成电路运算放大器,集成运放的特点:,电压增益高,输入电阻大,输出电阻小,差动放大 输入级,中间放大级,互补输出级,恒流偏置电路,6.4 集成电路运算放大器的主要参数,1. 输入失调电压VIO,2. 输入偏置电流IIB,3. 输入失调电流IIO,在室温25级标准电源电压下,输入电压为零时,为了使集成运放的输出电压为零,在输入端加的补偿电压,是把输出电压折合到输入端的电压的负值,VIO=-(VO|VI=0)/AV,一般为(110)mV。
,指输出电压为零时,两个输入端静态电流的平均值,IIB=(IBN+IBP)/一般为10nA1uA。
,指输出电压为零时,流入放大器两输入端的静态基极电流之差,IIO=IBP-IBN,一般为1nA 0.1uA。
,6.4 集成电路运算放大器的主要参数,4. 温度漂移,(1)输入失调电压温漂VIO / T,(2)输入失调电流温漂IIO / T,5. 最大差模输入电压Vidmax,6. 最大共模输入电压Vi。
5、器的电压传输特性我们称集成运放输出电压 与其输入电压 之间的关系曲线为电压传输特性,集成OUid运放的电压传输特性如图 2-15(a)所示。
(a) (b)图 2-15 集成运放的电压传输特性(a) 集成运放的电压传输特性 (b) 理想集成运放的电压传输特性在 很小的范围内为线性区, ,输出电压的最大值为 ,当idUidoOUAOMU电子技术基础教案时,输出信号 不再跟随 线性变化,进入饱和工作区(非线性区) 。
由odOMA|U|id OidU于集成运放的开环差模电压放大倍数 非常高,一般为 10 10 ,即 80140dB,所以dA它的线性区非常窄,图 2-15(b)为理性运算放大器的电压传输特性。
如果输出电压最大值。
10 ,那么只有当输入信号 26 V 时,电路才会工VUOM13Od id作在线性区。
否则输出级就将工作在正向饱和或负向饱和状态,输出电压 不是OU就是 。
其饱和值 接近正、负电源电压值。
OMOMU3. 集成运算放大器的参数集成运算放大器的性能可以用各种参数来表示,了。
6、三、实验电路1、测量失调电压 UIO。
2、测量失调电流 IIO。
IIO = RUO12式中的 UO1为测失调电压 UIO时的 UO1 ,U O 2 为下面电路中测得的 UO 。
UIO= UO121R Uo+R2 5.1KR1 5.1R3 5.1R4 5.1K +Uo+R2 5.1KR1 5.1R3 5.1 R4 5.1K+R 10KR 10K3、测量开环放大倍数 Aod。
4、共模抑制比 KCMR。
注意:Ui 必须小于最大共模输入电压 UiCM12V四、实验内容及步骤1、测量失调电压 UIO(1) 按图接好电路,检查电路无误后接通电源,用示波器观察输出 Uo 有无振荡,若有振荡,应采用适当措施加以消除。
(2) 测量输出电压,记做 UO1,并计算失调电压 UIO。
2、测失调电流 IIO(1) 按图接好电路,检查电路无误后接通电源,用示波器观察输出 Uo 有无振荡,若有振荡,应采用适当措施加以消除。
(2) 测量输出电压,记做 UO2,并计算失调电流 IIO。
3、测量开环放大倍数Uo+Rf 5.1KR1 KR3 51 R4 51 +R2 5.1KUiUsAOd=。
7、的 相 同 直 流 信 号 的 抑 制 能 力 。
3.交 流 共 模 抑 制 (CMRAC) CMRAC 用 于 衡 量 运 算 放 大 器 对 作 用 在 两 个 输 入 端 的 相 同 交 流 信 号 的 抑 制 能 力 , 是差 模 开 环 增 益 除 以 共 模 开 环 增 益 的 函 数 。
4.增 益 带 宽 积 (GBW) 增 益 带 宽 积 AOL * 是 一 个 常 量 , 定 义 在 开 环 增 益 随 频 率 变 化 的 特 性 曲 线 中 以-20dB/十 倍 频 程 滚 降 的 区 域 。
5.输 入 偏 置 电 流 (IB) 该 参 数 指 运 算 放 大 器 工 作 在 线 性 区 时 流 入 输 入 端 的 平 均 电 流 。
6.输 入 偏 置 电 流 温 漂 (TCIB) 该 参 数 代 表 输 入 偏 置 电 流 在 温 度 变 化 时 产 生 的 变 化 量 。
TCIB 通 常 以 pA/C 为 单位 表 示 。
7.输 入 失 调 电 流 (IOS) 该 参 数 是 指 流 入 两 个 输 入 端 的 电 流 之 差 。
8。
8、集成运算放大器IC的主要参数 本节以中国集成电路大全集成运算放大器为主要参考资料,同时参考了其它相关资料。
集成运放的参数较多,其中主要参数分为直流指标和交流指标。
其中主要直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)、输入偏置电流、输入失调电流、输入偏置电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂)、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰值电压、最大共模输。