集成運放參數測試儀摘要：本集成運放參數測試儀以MSC-51單片機為核心，由被測電路、信號源、0809A/D轉換器、液晶顯示器、鍵盤等組成。采用DDS芯片AD9835產生40kHz?4MHz掃頻信號和5Hz的輸入信號，它能對LM358及與之引腳兼容的其他集成運放（例如LM353、LM741）的基本參數V、I、A、K及BW進行測試和數字顯IOIOVDCMR G示。關鍵字：集成運放；單片機；DDS一、系統方案設計方案論證與選擇（1） 信號源部分方案一：利用函數發生器，可產生三角波、方波、正弦波。通過調整外圍元件可以改變輸出頻率、幅度，但采用模擬器件由于元件分散性太大，即使用單片函數發生器，參數也與外部元件有關，外接電阻電容對參數影響很大，因而產生的頻率穩定度較差、精度低、抗干擾能力差。方案二：采用鎖相式頻率合成方案。鎖相式頻率合成是將一個高穩定度和高精度的標準頻率經過運算，產生同樣穩定度和精確度的大量離散頻率的技術，他在一定程度上滿足了既要頻率穩定精確，又要在大范圍內變化的矛盾。但其波形幅度穩定度較差，在低頻內波形不理想。方案三：采用直接數字頻率合成（DDS）技術。由于DDS采用全數字方式實現頻率合成，直接對參考正弦波時鐘進行抽樣和數字化，然后通過數字計算技術進行頻率合成，因此具有模擬頻率合成技術無法比擬的優點。DDS不僅頻率轉換速率快、頻率分辨率高、相位噪聲低、輸出相位可連續變化，而且易編程，體積小、功耗低。DDS直接頻率合成器件的諸多優點使其逐漸成為未來信號源發展方向。方案擬采用DDS專用集成芯片AD9835。它的串行控制方式，使電路簡單、編程方便；內部有一個32位相位累加器，用于存放頻率控制字，可實現1Hz的頻率調節。我們需要5Hz的單一穩定頻率，要求其頻率，幅度穩定。綜合考慮，我們采用方案三，實現了高精度，高穩定度的5Hz測試信號源。（2） 信號采集模塊方案一：用AD736RMS真有效值轉換芯片，AD736的響應頻率在0~10KHZ，采用該器件只需將被測的信號加到它的輸入端上，就可以得到它的有效值，無需軟件處理，測試非常的方便。但是我們在調試中現在AD736在響應低頻的時候不是很穩定，這樣對整個系統會帶來不穩定。因此我們沒有選用這個方案。

方案二：采用A/D轉換，將模擬信號數字化，然后進行數據處理。由于ADC0809運用起來非常的方便，轉換精度也比較高，因此我們采用了方案二。系統方案描述該系統包括軟件和硬件兩個方面，程序被下載到單片機中，自動進行一系列測試工作，其整體系統原理框圖如圖1.1所示。圖1.1整體系統原理框圖二、硬件電路設計與分析1、V和I電參數的測試IO IO根據GB3442-82標準，直流參數V、I電路原理圖如圖2.1所示。IOIO(0.47uFRf47KRi100R1MAn30KR11K50LM358RfT47K__Ri100R1MAn30KR11K50LM358RfT47K__R230K68nFDOP07-I—0.1uF圖2.1VI0、II0測試原理圖10、(1)輸入失調電壓VIOr i r+rif(V'IOr i r+rif(V'-V)/REE(2)2、A和K電參數的測試VD CMR根據GB3442-82標準，交流參數A、VDK電路原理圖如圖2.2所示。CMR■Rr^O0■<BADC0809A/Dr.i100LM358r10kVs0P07由于運放電路參數的不對稱，使得兩個輸入端都接地時輸出電壓不為零，稱之為放大器的失調。為使輸出電壓回到零點，必須在輸入端加一個糾偏電壓來補償這種失調，這個糾偏電壓就叫運算放大器的輸入失調電壓V。因此，V的定IOIO義為使輸出電壓為零時，在兩個輸入端之間加的直流補償電壓。輸入失調電壓的測量原理如圖2.1所示，此時應K］、K2閉合，測出E點的電壓VE，則輸入失調電壓RV二V-V二V二iV ⑴ioabaR+Reif（2）輸入失調電流IIOI的定義為補償失調電壓后，使輸出電壓為零時，流入運算放大器兩輸入IO端的電流差值。測試原理仍用圖2.1，此時將K］、K2斷開，測E點的電壓VE'則輸入失調電流S1言號源S1言號源S247k信號源~T~圖2.2A、K測試原理圖VDCMR（1）差模開環增益AVD開環電壓增益是指放大器在無反饋時的差模電壓增益，其數值等于輸出電壓的變化量AUo與輸入電壓的變化量AUI之比。由于Avo很大，輸入信號很小，而且輸入電壓與輸出電壓之間還存在相位差，很容易引起較大的測試誤差，因此在測試開環電壓增益時都采用交流開環、直流閉環的方法。測試原理如圖3.2所示，將S1撥向地線，S2撥向信號源V,取C=0.47uF,C=2200pF，測出E點S f1 f2

電壓vE,則交流差模開環增益3)VR+R3)A=201g(護?丄 f)(dB)VD VREi(2)共模抑制比KCMR共模抑制比定義為差模電壓增益AVD與共模電壓增益AVC之比。K的大小CMR不僅與頻率有關,還與輸入信號大小和波形有關,因此測量頻率不宜太高,信號不宜過大。其測試原理如圖3.2所示，將S1撥向信號源V,S2撥向地線，CS f1取4個0.47uF電容串聯,C=1000pF,測出E點電壓VE,則共模抑制比f2 EKCMRA T7C

KCMRA T7C

—D-C=20叫EVR+R-S?i 匚)(dB)Ri4)三、軟件程序設計在主程序中,主要根據按鍵做相應的處理,主程序流程圖如圖3.1所示。圖3.1主程序流程圖四、數據分析與測試（1）測試V、I、A、K的數據見表4.1。測量值與標準值的比較如表4.2所IOIOVDCMR示。表4.1測試V、I、A、K的數據IOIOVDCMR次數測量值計算值直流參數交流參數直流參數交流參數V/VEV'/VEV/VEV/VEV/mVIOI/nAIOA/dBVDK/dBCMR11.544.0310.802.003.275.2853.8568.5021.604.1610.932.123.405.4353.7568.0031.584.0910.552.073.355.3254.0668.20表4.2測量值與標準值的比較測試芯片測量值標準值測量誤差V/mVIO3.343.252.77%I/nAIO5.345.251.71%A/dBVD53.8950+3.89dBK/dBCMR68.2370-1.77dB2）信號源的輸出頻率范圍及輸出電壓有效值見表4.3。表4.3信號源的輸出標準頻率/Hz實測頻率/Hz誤差/（%）有效值/V10.9990.012.110099.90.12.11k0.994k0.62.010k9.98k0.22.0100k100k01.81M1M01.94M4M01.8五、結論該集成運放參數測試儀能對V、I、A、K四項基本參數進行準確測試。IOIOVDCMR其中V的測試范圍是0?40mV，誤差絕對值小于2%。I的測試范圍是0?4口A,IO IO誤差絕對值小于2%。A的測試范圍是60?120dB，誤差絕對值小于3dB。K的VD CMR測試范圍是60?120dB,