双极性运算放大器参数的测试

实验35双极性运算放大器参数的测试运算放大器（简称运放）是一种直接耦合的高效增益放大器，在外接不同反馈网络后，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、积分等数学运算外，还在自动控制，测量技术、仪器仪表等各个领域得到广泛的应用。

为了更好的使用运算放大器，必须对它的各种参数有一个较为全面地了解。运算放大器结构十分复杂，参数很多，测试方法各异。

本实验的目的是熟悉运算放大器主要参数的测试原理，掌握这些参数的测试方法。

一、实验原理

运算放大器的符号如图，它有两个输入端，一个是反相输入端用“—”表示，另一个位同相输入端，用“+”表示。可以单端输入，也可以双端输入。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 ID=V_—V+。开环输出电压Vo=Avo V ID，Avo 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。

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，其值为输出电压变化量⊿Vo和输入电压变化量⊿V I之比

Avo = ⊿Vo/⊿V I （） 由于Avo 很大，输入信号V I 很小，加之输入电压与输出电压之间有相位差，从而引入了较大的测试误差，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。

图 运算放大器符号

直流通过R F 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，不需进行零点调节。取C F

足够大，以满足R F >>1/ΩC F ，使放大器的反相端交流接地，以保证交流开环的目的。这样只要测得交流信号和电压V S 和V O 和，就能得到 206

Avo = Vo/V I = Vo/[R1/(R+R2) Vs]=(R1+R2)/R1?(Vo/V S )

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倍，此时频率为开环带宽。 2.输入偏置电流I IB

当运算放大器的输出电压为零（或规定值）是流入两个输入端偏置电流的平均值，为输入偏置电流I IB 。设两偏置电流为I IB1和I IB2，则

I IB=（I IB1+I IB2）/2

用图测试，若V S=0，k s断开，当k1闭合，k2断开，测得输出电压v o1。当当k2闭合，k1断开，又可测得输出电压v o2。

⊿Vo= Vo1—Vo2=2R I IB（1+ R F /R I）

I IB =⊿Vo/[2R（1+ R F /R I）]

3.开环差模输入电阻R ID

开环差模输入电阻R ID是只差模输入电压变化与对应的输入电流变化之比。其测试原理如图所示。

在该图中，要取C F足够大，使交流短路，构成交流开环，而直流是闭环，稳定直流输出电压。

图开环差模输入电阻和输出电阻测

测试R ID分两步进行，将低频正弦信号V S输入电路，先将k1、k2闭合，测得输出正弦信号V o1=Av D V 1，再将k1、k2断开，测得输出正弦信号V o2，其值为

V o2 = Av D V 1[R ID/( R ID+2R)]= V o1[R ID/( R ID+2R)]

由此求得 R ID=V o2/( V o1—V o2)×2R

输入正弦信号V S的频率一般不超过1KHz，以清除电容的影响。R不宜太

大，以减小噪声的影响。

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4.开环输出电阻R OS

开环输出电阻R OS是指输出电压变化与其对应的输出电流变化之比。仍用

的电路进行测试。

测试分两步进行，先将k1、k2闭合，k3断开，送入低频正弦信号V S，测

得输出V o1=Av D V 1，这里V 1为输入端信号。闭合k2，接入负载阻抗R L，再

次测得输出电压V o2为

Av D V 1R L/( R OS+R L)= V o1 R L/( R OS+R L)求得

R OS=（V o1-V o2) R L/ V o2 （

5.输入失调电压V IO

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V IO表示。故V IO的定义为使输出电压为零在两个输入端之间需加有

的直流补偿电压。

输入失调电压的测量原理如图所示。图中直流电路通过R I和R F接成闭合

环路。通常R I的取值不超过100Ω，R F>>R I，这是若测得输出电压为V O1，就

可推算出输入端的失调电压为

V IO=R I V O1/(R I+ R F ) （

图输入失调电压和失调电流测试

6.输入失调电流I IO

I IO的定义为补偿失调电压后，使输出电压为零，而流入运算放大器两输入端的电流之差。即

I IO=( I b1- I b2) （

测试原理仍用图，分两步进行。第一步将k1和k2闭合，测得输出电压为V O1，因这时的电路和测试输入失调电压完全一样，故可得V O1= V IO(R I+R F) / R I

第二步将k1和k2都断开，此时运放的两个输入端，除了失调电压V IO之外，还有输入电流I b1和I b2在电阻上所产生的电压，即I b1R-I b2R=(I b1-I b2)R= I IO R。若这时测得输出电压为V O2，根据前面的计算公式可知

V O2=(V O1+ I IO R) ?( R I+R F) / R I，

由此可得

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I IO= [R I/( R I+R F)] ?[（V o2–V o1) /R ] （

7.共模抑制比k CMR