1、返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系1實驗目的實驗目的o掌握運算放大器的主要性能參數的測試方法o掌握方波三角波函數發生器的設計方法與測試技術返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系24.3 集成運放的參數測試（集成運放的參數測試（P56)o 運放的直流誤差特性參數運放的直流誤差特性參數n 輸入失調電壓輸入失調電壓VIOn 輸入失調電流輸入失調電流IIOn 輸入偏置電流輸入偏置電流IIBo 運放的差模特性參數n 差模開環直流電壓增益AVOn 增益帶寬積AVBWo 運放的共模特性參數n 共模抑制比KCMRo 運放的大信號動態特性參數n 轉換速率（擺動率）SR返回返回返回衡陽師范學院物理

2、與電子信息科學系3輸入失調電壓輸入失調電壓 VIO 當運放的兩輸入端加相同的電壓或直接接地時為使輸出直流電壓為零，在兩輸入端間加有補償直流電壓VIO ,該VIO稱為輸入失調電壓輸入失調電壓。VIO一般為一般為(120) mV，其值越小越好。其值越小越好。測試方法：測試方法： Rp 100k 15V R1 100 R3 100 RF 100k 15V vo 1IOo1FRVVRR返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系4輸入失調電流輸入失調電流IIO 當運放的輸出電壓為零時，將兩輸入端偏置電流的當運放的輸出電壓為零時，將兩輸入端偏置電流的差稱為輸入失調電流。即差稱為輸入失調電流。即 IIOI

3、B+-IB-，其中其中IB+為同相為同相輸入端基極電流，輸入端基極電流，IB-為反相輸入端基極電流。為反相輸入端基極電流。IIO一般為一般為 1nA10nA，其值越小越好。其值越小越好。測試方法：測試方法： Rp 100k 15V R1 100 R3 100 RF 100k 15V vo 32IOBB31VVIIIRR返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系5輸入偏置電流輸入偏置電流 IIBo 輸入偏置電流輸入偏置電流I IIBIB是指集成運放兩個輸入是指集成運放兩個輸入端靜態電流的平均值。端靜態電流的平均值。IIB=（IB+IB-)/2 Rp 100k 15V R1 100 R3 100

4、 RF 100k 15V vo 返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系64.3 集成運放的參數測試（集成運放的參數測試（P56)o 運放的直流誤差特性參數n 輸入失調電壓VIOn 輸入失調電流IIOn 輸入偏置電流IIBo 運放的差模特性參數運放的差模特性參數n 開環差模直流電壓增益開環差模直流電壓增益AVOn 增益帶寬積增益帶寬積AVBWo 運放的共模特性參數n 共模抑制比KCMRo 運放的大信號動態特性參數n 轉換速率（擺動率）SR返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系7開環差模直流電壓增益開環差模直流電壓增益AVO 指運放工作在線性區，在標稱電源電壓接規定負載，指運放工作在線

5、性區，在標稱電源電壓接規定負載，沒有負反饋（開環）情況下的差模直流電壓增益。沒有負反饋（開環）情況下的差模直流電壓增益。 選擇電阻選擇電阻 (R1+R2 ) R3。測試方法：測試方法： 信號源 vo 51k 1k R3 vi 51k R1 C 47F 51 vi R2 RF 15V 15V 51 Rp 注意：注意： 測量時，信號頻率盡量測量時，信號頻率盡量選低（選低（100Hz)，vi幅度幅度一般取幾十毫伏。一般取幾十毫伏。 增益通常用增益通常用dB（分貝）表示，即（分貝）表示，即 20lgAVO。 AVOoooi12VDiiii2VVVVRRAVVVVR 返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信

6、息科學系8增益帶寬積增益帶寬積 AVBW AVBW常數常數 通常運放的增益和帶寬的乘積為常數，增益越高，通常運放的增益和帶寬的乘積為常數，增益越高，帶寬越窄。帶寬越窄。 增益帶寬積測量表增益帶寬積測量表RFR1ViVoAV BWAVBW 110 k10 k 2100 k10 k 31 M10 k 信號源 vo vi R1 RF 15V 15V Rp=R1 RF CH1 CH2 示波器 測試方法：測試方法：返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系9思考題思考題o 已知正弦輸入信號為 Vi20mV（有效值），負載阻抗 RL1 k，試設計一個反相放大器。要求如下：o 帶寬不窄于 50 kHz，輸

7、出信號不小于6V(有效值)，輸入阻抗 Ri 40 k。 此放大器的 AVBW？ 能用一級完成嗎？返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系104.3 集成運放的參數測試（集成運放的參數測試（P56)o 運放的直流誤差特性參數n 輸入失調電壓VIOn 輸入失調電流IIOn 輸入偏置電流IIBo 運放的差模特性參數n 開環差模直流電壓增益AVOn 增益帶寬積AVBWo 運放的共模特性參數運放的共模特性參數n 共模抑制比共模抑制比KCMRo 運放的大信號動態特性參數n 轉換速率（擺動率）SR返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系11共模抑制比共模抑制比KCMR Vi2V（有效值）、（有效值）

8、、f100 Hz 的正弦波。的正弦波。測試方法：測試方法： 信號源 vo 100k 100k R3 vi 100 R1 RF 15V 15V 100 R2 將運放的將運放的AVD與與AVC之比稱為之比稱為共模抑制比共模抑制比，單位，單位dB。KCMR愈大，表示放大器對共模信號（溫度漂移、零愈大，表示放大器對共模信號（溫度漂移、零點漂移等）的抑制能力愈強。點漂移等）的抑制能力愈強。VDCMRVC20lgAKA dB AVD = RF /R1AVC=Vo /Vi返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系124.3 集成運放的參數測試（集成運放的參數測試（P56)o 運放的直流誤差特性參數n 輸入

9、失調電壓VIOn 輸入失調電流IIOn 輸入偏置電流IIBo 運放的差模特性參數n 開環差模直流電壓增益AVOn 增益帶寬積AVBWo 運放的共模特性參數n 共模抑制比KCMRo 運放的大信號動態特性參數運放的大信號動態特性參數n 轉換速率（擺動率）轉換速率（擺動率）SR返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系13轉換速率（擺動率）轉換速率（擺動率）SR在閉環狀態下，輸入為大信號（例如階躍信號）時，在閉環狀態下，輸入為大信號（例如階躍信號）時，放大電路輸出電壓對時間的最大變化速率。，稱為放大電路輸出電壓對時間的最大變化速率。，稱為轉轉換速率或擺動率換速率或擺動率，用，用SR表示，其單位為表

10、示，其單位為V/ s。測試方法：測試方法：SRV/ t 信號源 vo vi R1 RF 15V 15V Rp=RF R1 CH1 CH2 示波器 10k 10k voviVoottt注意：注意：用示波器用示波器 Cursor功能測試功能測試V、 t返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系14實驗任務實驗任務1 （P63）o 測量運放測量運放NE5532的性能參數的性能參數KCMR，記錄表格，記錄表格見表見表4.3.2，并與，并與P60表表4.3.1所示典型值比較；所示典型值比較；o 測量測量NE5532 的增益帶寬積的增益帶寬積AV*BW ，記錄表，記錄表格見表格見表4.3.3；o 測量測

11、量NE5532 的的SR。返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系15使用運放的注意事項（使用運放的注意事項（P60，自學），自學）注意：正、負電源千萬別接反！注意：正、負電源千萬別接反！穩壓電源穩壓電源12V12V 12V+12V返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系165.3 函數發生器設計（函數發生器設計（P96）o 函數發生器能自動產生方波函數發生器能自動產生方波-三角波三角波-正弦波正弦波o 組成框圖如圖組成框圖如圖5.3.1所示：所示： 比較器比較器 積分器積分器 差分放大器差分放大器 一、函數發生器的基本組成及主要性能指標一、函數發生器的基本組成及主要性能指標返回返回返

12、回衡陽師范學院物理與電子信息科學系175.3 函數發生器設計（函數發生器設計（P96）一、函數發生器的基本組成及主要性能指標一、函數發生器的基本組成及主要性能指標o 輸出波形輸出波形 正弦波、方正弦波、方 波、三角波波、三角波 等等o 頻率范圍頻率范圍 110 Hz , 10100 Hz , 1001 kHz , 110 kHz , 10100 kHz , 100 kHz 1 MHzo 輸出電壓輸出電壓 一般指輸出波形峰一般指輸出波形峰-峰值，即峰值，即 Vpp = 2Vmo 波形波形 特性特性 n表征正弦波特性的參數是非線性失真表征正弦波特性的參數是非線性失真 ，一般要求，一般要求 3%；n

13、表征三角波特性的參數是非線性系數表征三角波特性的參數是非線性系數 ，一般要求，一般要求 2%；n表征方波特性的參數是上升時間表征方波特性的參數是上升時間tr，一般要求，一般要求tr100ns(1kHz，最大輸出時最大輸出時)。返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系18二、方波二、方波- -三角波產生電路三角波產生電路比較器積分器同相遲滯比較器同相遲滯比較器將翻轉條件將翻轉條件V+ = V = 0代入代入ia13213o11322VRPRRRPRVRPRRRV o1132iaVRPRRV CC132T VRPRRV CC132TVRPRRV CC132TTT2 VRPRRVVV 比較器的門

14、限寬度比較器的門限寬度 VT 為為 vo1 VT VT+ VCC VEE via o 返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系19二、方波二、方波- -三角波產生電路三角波產生電路比較器積分器同相遲滯比較器同相遲滯比較器反相積分器反相積分器將翻轉條件將翻轉條件V+ = V = 0代入代入ia13213o11322VRPRRRPRVRPRRRV o1132iaVRPRRV CC132T VRPRRV CC132TVRPRRV )()( )(d )(10C2224CC0C2241o2o210tvtCRPRVtvtRPRvCvtt 返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系20l a點閉合，形

15、成閉環電路點閉合，形成閉環電路 ，則自動產生方，則自動產生方 波波-三角波。三角波。方波-三角波的工作過程：l 輸出輸出vo1為高電平（為高電平（+VCC) ，比較器門限比較器門限 電電 壓為壓為 VT- 。這。這時積分器開始反向積分，三角時積分器開始反向積分，三角波波vo2 線性下降線性下降。l 當當vo2下降到下降到VT- 時，比較器時，比較器翻轉，輸出翻轉，輸出vo1由高電平跳到由高電平跳到低電平低電平,門限門限 電電 壓為壓為 VT+ 。這。這時積分器又開始正向積分，時積分器又開始正向積分，vo2線性增加線性增加。l 如此反復，就可自動產生方如此反復，就可自動產生方 波波-三角波。三角

16、波。tvO10vO20tVT-VT+返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系21方方 波波-三角波的幅度和頻率三角波的幅度和頻率l 三角波三角波正、負幅度正、負幅度：l方波方波幅度：幅度： 略小于略小于 +VCC 和和-VEE就是比較器門限電壓就是比較器門限電壓CC132o2mVRPRRV 2o2ppTCC312RPRVVVR l 方方 波波-三角波頻率：三角波頻率：213224)(41RRPRCRPRf 132242)(4RPRCRPRRT 返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系22方方 波波-三角波的幅度和頻率三角波的幅度和頻率l 三角波三角波正、負幅度正、負幅度：CC132o2

17、mVRPRRV l 方方 波波-三角波三角波頻率頻率：213224)(41RRPRCRPRf 方波的幅度由方波的幅度由+VCC 和和 VEE決定；決定； 三角波幅度可由三角波幅度可由RP1進行調節，但會影響頻率；進行調節，但會影響頻率； 調節調節RP2，可調節頻率，且不會影響三角波幅度，可用，可調節頻率，且不會影響三角波幅度，可用 RP2實現頻率微調實現頻率微調，用用C2改變頻率范圍改變頻率范圍。l 結論：結論：返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系23三、設計任務（三、設計任務（P103） ： 方波方波-三角波函數發生器設計三角波函數發生器設計o 已知條件：運放已知條件：運放 NE55

18、32 一只一只o 性能指標要求性能指標要求:返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系24測試內容與要求測試內容與要求o 測量性能指標，將測量數據填入自擬表格中，并對結果進行誤差分析o 在不同的頻率范圍檔，選取一個頻率值，畫出方波-三角波波形，并標出電壓幅值和周期返回返回返回衡陽師范學院物理與電子信息科學系25四、方四、方 波波-三角波發生器的裝調三角波發生器的裝調o 由于比較器由于比較器A1與積分器與積分器A2組成正反饋閉環電路，同組成正反饋閉環電路，同時輸出方波與三角波，故這兩個單元電路需同時安時輸出方波與三角波，故這兩個單元電路需同時安裝。裝。o 注意注意: 在安裝電位器在安裝電位器RP1與與RP2之前，先將其調整到之前，先將其調整到設計值，否則電路可能會不起振。設計值，否則電路可能會不起振。o 如果電路接線正確，則在接通電源后，如果電路接線正確，則在