集成運(yùn)算放大器基本參數(shù)的測(cè)試1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

2.實(shí)驗(yàn)原理

3.實(shí)驗(yàn)儀器與元器件

4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

5.思考題

1.熟悉集成運(yùn)算放大器主要參數(shù)的定義以及這些參數(shù)與運(yùn)放的關(guān)系。2.掌握集成運(yùn)算放大器主要參數(shù)的測(cè)量原理與測(cè)量方法。3.再次熟練使用常規(guī)儀器來進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

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表征集成運(yùn)算放大器的參數(shù)有很多，大致有：輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、開環(huán)電壓增益、輸入電阻、輸出電阻、共模抑制比等。本此實(shí)驗(yàn)將對(duì)集成運(yùn)算放大器的常用主要參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。1.輸入誤差信號(hào)參數(shù)的測(cè)量對(duì)于一個(gè)理想的運(yùn)算放大器，在二輸入端的差模輸入為0時(shí)輸出電壓應(yīng)為0，但是實(shí)際的集成運(yùn)算放大器輸出往往不為0，這種0輸入時(shí)輸出不為0的現(xiàn)象稱為集成運(yùn)算放大器的失調(diào)。為使集成運(yùn)算放大器0輸入時(shí)輸出電壓為0，需在輸入端施加一定的補(bǔ)償電壓，這一電壓的模值即為輸入失調(diào)電壓UIO。為使集成運(yùn)算放大器正常工作，由恒流源分別在運(yùn)放二輸入端提供二偏置電流，此二電流的平均值就稱為輸入偏置電流；此二電流的差值即為輸入失調(diào)電流IIO。(1)輸入失調(diào)電壓UIO的測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理返回為了分析方便，我們可以把實(shí)際的集成運(yùn)算放大器等效為理想運(yùn)放和失調(diào)信號(hào)的組合，如圖13-1中虛線框所示。由于運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)非常大，故為使0輸出時(shí)所加的補(bǔ)償電壓或偏置電流差值相當(dāng)小，要測(cè)量它們并不容易，實(shí)際測(cè)量中常采用閉環(huán)測(cè)量的變通方法。我們將實(shí)際運(yùn)放接成如圖13-1的電路，引入一定的負(fù)反饋，降低總放大倍數(shù)，就構(gòu)成了輸入失調(diào)電壓UIO的測(cè)量電路。圖中U-和U+分別為實(shí)際運(yùn)放的二個(gè)輸入端；由圖可知，運(yùn)放二輸入端通過R1和R1//Rf接地，即為0輸入；又因?yàn)镽1//Rf的取值很小，IIO在它上面產(chǎn)生的電壓基本可以忽略，則運(yùn)算放大器輸出端產(chǎn)生的電壓可近似認(rèn)為單由UIO經(jīng)放大產(chǎn)生。此時(shí)若測(cè)得運(yùn)算放大器輸出端電壓為U01，我們可建立如下的關(guān)系式：U-=R1/（R1+Rf）×U01U+=UIO由于U-≈U+，則：UIO≈R1/（R1+Rf）×U01（式13-1）將R1=51Ω，Rf=51KΩ代入式中可得：UIO=∣U01×10-3∣（V）

返回（2）輸入失調(diào)電流IIO的測(cè)量在圖13-2中虛線框左側(cè)實(shí)際運(yùn)放的二輸入端串入電阻Rb，并使其滿足Rb>>R1，就構(gòu)成了如圖13-2所示的電路。圖中可見，構(gòu)成的電路使運(yùn)放二輸入端仍為0輸入，運(yùn)算放大器輸出端的電壓除去原UIO的作用外，還有IIO在Rb上產(chǎn)生電壓的共同作用。此時(shí)若測(cè)得運(yùn)算放大器輸出端電壓為U02，我們可建立如下的關(guān)系式：U-=R1/（R1+Rf）×U02U+≈UIO+IIORb根據(jù)U-≈U+，并將式13-1代入上式，經(jīng)整理可得：則：IIO≈R1/（R1+Rf）×（U02-U01）/Rb

（式13-2）將R1=51Ω，Rf=51KΩ，Rb=10KΩ代入式中可得：IIO=|（U01-U02）×10-7|（A）返回2.開環(huán)電壓增益Aud的測(cè)量運(yùn)祘放大器在正常工作狀態(tài)下不加任何外部反饋時(shí)的差模電壓增益稱為開環(huán)電壓增益。基于前述同樣的理由，此參數(shù)的測(cè)量也用閉環(huán)的方法；如圖13-3

所示即為測(cè)量運(yùn)祘放大器開環(huán)電壓增益Aud

的原理圖，圖中Rf

為反饋電阻，與R一起構(gòu)成交流負(fù)反饋電路，同時(shí)還與R1、R2構(gòu)成直流負(fù)反饋電路。若在輸入端加上交流信號(hào)，用示波器測(cè)得運(yùn)祘放大器輸出端不失真輸出電壓為Uo，測(cè)得Ui點(diǎn)的信號(hào)電壓為Ui，則上述電路可有如下的關(guān)系式：U-=R2/（R1+R2）×UiU+≈0又因?yàn)閁o與U-反相，因此：

Aud=-Uo/U-將上式代入此式經(jīng)整理后可得：Aud=（R1+R2）/R2×Uo/Ui

（式13-3）將R1=51KΩ、R2=51Ω代入式中，則可得：Aud=Uo/Ui×103（倍）當(dāng)用分貝表示時(shí)：Aud=60+20log(Uo/Ui)(dB)

必須指出：a).運(yùn)祘放大器的開環(huán)帶寬通常很窄，本次實(shí)驗(yàn)提供的運(yùn)放其開環(huán)帶寬僅7HZ；即使加了如圖的反饋電路后，它的閉環(huán)帶寬也仍很窄。因此為防止引入大的測(cè)量誤差，輸入交流信號(hào)的頻率越低越好，建議不要超過30HZ。b).此電路的輸入阻抗很高，Ui點(diǎn)的信號(hào)電壓值與信號(hào)源的輸出基本相等，故測(cè)量中也可直接測(cè)量信號(hào)源的輸出幅度來代替Ui點(diǎn)的信號(hào)幅度。返回3.共模抑制比KCMR的測(cè)量集成運(yùn)祘放大器開環(huán)差模電壓增益與開環(huán)共模電壓增益之比稱為共模抑制比，它是表示集成運(yùn)祘放大器抗拒共模干擾能力的重要參數(shù)。KCMR=Aud/Auc

當(dāng)用分貝表示時(shí)：KCMR=20log|Aud/Auc|(dB)如圖13-4即為測(cè)量共模抑制比KCMR的原理圖。圖中R1=R2=1KΩ，R3=Rf=100KΩ，當(dāng)輸入信號(hào)為Ui時(shí)，輸出電壓為Uo，由于運(yùn)放二輸入端的實(shí)際輸入電流近似為0，于是可得：（Ui─U-）/R1≈（U-─Uo）/Rf

經(jīng)整理U-≈（R1Uo+RfUi）/（R1+Rf）U+=RfUi/(R1+Rf)我們知道，運(yùn)放的實(shí)際輸出中包含有共模放大輸出和差模放大輸出，即：Uo=Auc（U++U-）/2+Aud（U+─U-）將U+和U-的表示式代入上式，則當(dāng)實(shí)際的Uo較小時(shí)，整理可得：

Aud/Auc≈RfUi/R1Uo將R1=1KR=100K代入式中，則：Aud/Auc≈Ui/Uo×102KCMR=40+20log(Ui/Uo)(dB)（式13-3）返回實(shí)驗(yàn)儀器與元器件返回YB1719雙路直流穩(wěn)壓電源EE1643函數(shù)信號(hào)發(fā)生器YB4325雙蹤示波器MF-50型萬用表（自制）電路實(shí)驗(yàn)板接線與元器件若干實(shí)驗(yàn)內(nèi)容返回1.輸入誤差信號(hào)的測(cè)量按照?qǐng)D13-2組建電路，并用短路塊跨接于Rb二端。檢查無誤后接通±12V電源。用萬用電表直流電壓檔測(cè)量U01。拔去跨接于Rb二端的短路塊，測(cè)量U02。根據(jù)測(cè)得的U01、U02求出UIO和IIO。2.測(cè)量運(yùn)祘放大器的開環(huán)增益Aud按照?qǐng)D13-3組建電路。檢查無誤后接通±12V電源。調(diào)整EE1643信號(hào)源輸出為<30HZ，100mVPP，把它接至電路輸入端。用雙蹤示波器測(cè)量輸入輸出電壓的峰峰值。求出運(yùn)祘放大器的開環(huán)增益Aud

。2.測(cè)量運(yùn)祘放大器的共模抑制比KCMR按照?qǐng)D13-4組建電路。檢查無誤后接通±12V電源。調(diào)整EE1643信號(hào)源輸出為<30HZ，5VPP，把它接至電路輸入