《成电路原理与设计》实验报告1集成运算放大器参数的测试

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与设计电子科技大学教务处制表电孑科技大孽实验报告

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、实验学时4

四、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V/V--V0开环输出+电压V=A VAvo为开环电压放大倍数Q VOID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，测试方法各异，需要分别进行测量本实验正是基于如上的技术应用背景和《集成电路原理》课程设置及其特点而设置,目的在于1了解集成电路测试的常用仪器仪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通过该实验，使学生了解运算放大器测试结构和方法，加深感性认识，增强学生的实验与综合分析能力，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础

六、实验内容

1.开环电压增益测量

2.开环输出电阻测量

3.输入失调电压测量

4.共模抑制比测量

5.电压转换速率测量

6.脉冲响应时间测量

七、实验器材1直流稳压电源一台2数字双踪示波器*一台3信号发生器一台4实验测试板及连接线一套5常见通用运算放大器IC样品一块

八、实验步骤

1、首先熟悉数字双踪示波器和信号源的使用，根据指导书要求搭建各参数的测试电路注意所选电阻、电容的值，不能确定时要用万用表测量；在测试板上连接测试电路时应注意各运放集成块各管脚的功能，以免连接错误

2、各参数的测试

1、开环电压增益由于开环电压增益Av很大，输入信号片很小，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2所示图2开环直流电压增益测试原理图直流通过R实现全反馈，放大器的直流增益很小，故输入直流电平十分稳定，不需进F行零点调节取C足够大，以满足R》1/C C,使放大器的反相端交流接地，以保证交F FO F流开环的目的这样只要测得交流信号电压匕和心就能得到4=%=--------=——（）以RJ RA v.Ri（）牛力\JL/在讯号频率固定的条件下，增加输入信号电压幅度，使输出端获得最大无失真的波形保持输入电压不变，增加输入电压频率，当输出电压的幅值降低到低频率值的

0.707倍，此时频率为开环带宽

（2）、输入失调电压Vi°图3输入失调电压和失调电流测试原理图由于运放电路参数的不对称，使得两个输入端都接地时，输出电压不为零，称为放大器的失调为了使输出电压回到零，就必须在输入端加上一个纠偏电压来补偿这种失调，这个所加的纠偏电压就叫运算放大器的输入失调电压，用明表示故明的定义为使输出电压为零在两输入端之间需加有的直流补偿电压输入失调电压的测量原理如图3所示图中直流电路通过R,和R接成闭合环路通F常R的取值不超过100Q,R》RFIO

（3）共模抑制比kcMR运放应对共模信号有很强的抑制能力表征这种能力的参数叫共模抑制比，用kCMR表示它定义为差模电压增益A和共模电压增益A、C之比，即加I4D/N巾IVD图4共模抑制比测试原理图；R测试原理如图4所示kcMR的大小往往与频率有关，同时也与输入信号大小和波形有关测量的频率不宜太高，信号不宜太大

4、电压转换速率S的测试R电压转换速率S定义为运放在单位增益状态下，在运放输入端送入规定的大信号阶跃R脉冲电压时，输出电压随时间的最大变化率a6图5电压转换速率侧试原理图S的测试原理如图5a所示测试时取R,=R,.,在输入端送入脉冲电压，从输R出端见到输出波形，如图5b所示这时可以规定过冲量的输出脉冲电压上升沿下降沿的恒定变化率区间内，取输出电压幅度AV和对应的时间At,由计算公式求出会V/US2通常上升过程和下降过程不同，故应分别测出S；和F

5、脉冲晌应时间的测试或称为建立时间图6读取响应时间方法脉冲响应时间包括上升时间，下降时间、延迟时间、和脉动时间等，测试原理仍如图5a所示，取R R„远大于信号源内阻、规定的误差带为1虬读取响应时间方法如图6r所示其中tr为上升时间，tf为下降时间，td为上升延迟时间，tdf为下降延迟时间r

九、实验数据及结果分析:

1、开环增益表1开环增益测试数据列表输入Vs mV输出Vo V测试条件

1016.7R2=100K,C=100F,R=10MQ,R=1KF UF I则:4/0=利+R2・以=101X187=

1.69X105^Z‘°R\匕10x IO-3\/以可得4=20-log l.69x105x

104.6dB

0102、输入失调电压表2输入失调电压测试数据列表Vo VQ RiQRF-

0.06310K IK则L=工==

6.3x10-3K=

6.ZmV10A RvrF

3、共模抑制比表3共模抑制比测试数据列表Vic VVoc VQ RiQRF

6.

210.00610K IK可得其共模抑制比4==b x生=x—=

1.035x104或

80.3dB的A,匕,R、

0.0061c

4、转换速率表4转换速率测试数据列表AV VAt|LIS

16.

627.8AK「

65、单位增益带宽表5单位增益带宽测试数据列表BW HzQ QRRF I54K1OK1K得GB=A^BW=-BW=—x34KHz=540微vR\1

十、实验结论对I1A741双极运算放大器的主要参数进行了测试，熟悉了数字双踪示波器等常用仪器的使用技巧，掌握了通用运算放大器的测试方法，并且对通用运放的性能有一定了解,对通用运放的各种参数范围以及影响也有一定了解，同时对课程中相关的理论知识有了更深入的认识

十一、总结及心得体会本次实验加深了对通用运放的认识，并且熟悉了各种设备的使用方法，如数字双踪示波器的使用同时对理论课上学习到的知识有了巩固和了解，掌握更加清晰

十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议无报告评分指导教师签字:。