双极性运算放大器参数的测试

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双电源运放测试报告

1、电路结构图1、operational amplifier电路结构2、电路描述及指标要求电路描述：电路包括三部分：运算放大器、偏置电路和补偿电路。

运算放大器：NMOS差分输入级＋A类输出级（所有晶体管均应偏置在饱和区）。

补偿电路：补偿极点（用工作在线性区的NMOS管代替电阻）设计及仿真指标表1 设计指标指标设计指标仿真结果（根据仿真结果填写）直流增益>80dB 82.2dB Settling time(1V OutputStep)<1us 0.49us Settling time(-1V OutputStep)<1us 0.59us 输出摆幅-4V～4V -5V~4.96VICMR -4V～4V -4.28V~4.77VCMRR >80dBPSRR+ >85dB at DC 95.4dBRSRR- >85dB at DC 90.5dB功耗Power Dissipation <600uW 532uW 单位增益频率>4MHz 10.9MHzUnity Gain Frequency系统失调电压Offset<2mV 32.020uV voltage负载电容Load10pf 10pf capacitance电源电压±5V ±5V 输入等效噪声－3、网表名称下表给出了电路模拟所用网表和模拟特性之间的对应关系。

表2、模拟所用网表说明列表NETLIST REMARKOpamp.cir 子电路描述及模型定义op.sp 电路的直流工作点计算、每个器件的工作状态和电路功耗。

openloop.sp 开环增益、单位增益频率及噪声特性Swing.sp 输出摆幅、系统失调电压、输入电阻、输出电阻和运放的零极点settlingtime.sp 阶跃响应及建立时间ICMR.sp 共模输入范围(ICMR)CMRR.sp 共模抑制比（CMRR）PSRR+.sp 电源电压抑制比（PSRR+）PSRR-.sp 电源电压抑制比（PSRR-）4、电路模拟结果1)、电路直流工作点分析：表3 器件直流工作点列表器件名称器件类型尺寸（W/L）工作区源漏电流（I DS）M1 NMOS 140u/1u 饱和区-2.9326uAM2 NMOS 140u/1u 饱和区-2.9326uAM3 PMOS 1u/1.3u 饱和区 2.9326uAM4 PMOS 1u/1.3u 饱和区 2.9326uA M5 NMOS 5u/4u 饱和区 5.8652uA M6 PMOS 8u/1u 饱和区39.5101uA M7 NMOS 7.5u/1u 饱和区39.5101uA M8 PMOS 1u/1u 线性区0uAM9 NMOS 2.5u/1u 饱和区7.8259uA M10 PMOS 1u/10u 饱和区7.8259uA M11 PMOS 1u/10u 饱和区7.8259uA M12 NMOS 1u/10u 饱和区7.8259uA M13 NMOS 1u/20u 饱和区7.8259uA总体电路功耗：**** voltage sourcessubcktelement 0:vin+ 0:vin- 0:vdd 0:vssvolts 0. 0. 5.0000 5.0000current 0. 0. -53.2012u -53.2012upower 0. 0. 266.0062u 266.0062utotal voltage source power dissipation= 532.0124u watts2)、模拟波形(1)、开环增益、单位增益频率及噪声特性测试电路：图2、测试电路1模拟条件：VDD＝5V；VSS=-5V；VIN=0V(加交流信号)，室温下仿真。

实验三、双极型运算放大器特性参数测量

实验三、双极型运算放大器特性参数测量一、实验设备（1）集成运算放大器测试仪（BJ3190A），（2）BJT 运算放大器（LM741、OP07）二、实验目的1、熟悉运算放大器特性参数测试原理；2、掌握使用集成电路特性测试仪测量运算放大器特性参数的方法；3、学会利用手册的特性参数计算运算放大器直流特性宏模型参数的方法。

三、算放大器特性参数的测试原理运算放大器的符号如图35.1，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VID=V_—V+。

开环输出电压Vo=Avo VID，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⊿V o和输入电压变化量⊿VI之比Avo = ⊿Vo/⊿VI 由于Avo很大，输入信号VI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。

直流通过RF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CF足够大，以满足RF >>1/ΩCF，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VS和VO和，就能得到Avo = Vo/VI= Vo/[R1/(R+R2) Vs]=(R1+R2)/R1•(Vo/VS) 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。

两级运算放大器参数计算

两级运算放大器参数计算运放（运算放大器）是指一种能放大输入信号的电子设备，常用于放大低电平的信号以及信号调节、滤波、放大等应用。

运放具有非常好的线性特性，输入信号经过运放放大后，输出信号基本保持与输入信号相同的形状，但放大了很多倍。

在运放的应用中，常常需要根据具体的要求来选择适合的电路和参数。

其中，两级运放是一种常用的放大器电路，由两个运放组成。

在计算两级运放的参数之前，我们需要明确以下几个概念：1. 增益（Gain）：运放的增益是指输出信号与输入信号之间的比值关系，通常以倍数或者分贝（dB）来表示。

增益越大，输出信号就越大。

2. 带宽（Bandwidth）：运放的带宽是指在一定范围内，运放输出信号的幅度能够保持线性增益的频率范围。

带宽越大，运放的频率响应范围就越宽。

3. 输入阻抗（Input Impedance）和输出阻抗（Output Impedance）：输入阻抗是指运放输入端的电阻，输出阻抗是指运放输出端的电阻。

输入输出阻抗越大，对待放大的信号影响越小。

下面以电压放大器为例，介绍两级运放的参数计算：1.增益的计算：两级运放的增益等于第一级运放的增益与第二级运放的增益相乘。

增益的计算方法可以通过运放的数据手册来获取，或者通过实验测量得到。

2.带宽的计算：两级运放的带宽等于第一级运放的带宽与第二级运放的带宽取较小值。

带宽的计算方法也可以通过运放的数据手册来获取。

3.输入阻抗的计算：两级运放的输入阻抗等于第一级运放的输入阻抗与第二级运放的输入阻抗相乘。

输入阻抗的计算方法可以通过运放的数据手册来获取。

4.输出阻抗的计算：两级运放的输出阻抗等于第一级运放的输出阻抗与第二级运放的输出阻抗相乘。

输出阻抗的计算方法可以通过运放的数据手册来获取。

需要注意的是，两级运放的参数计算可能受到电源电压、工作温度等因素的影响，因此在实际应用中还需要考虑这些因素，并选择合适的电源和工作环境。

除了上述参数计算，还可以通过仿真软件进行两级运放的电路设计和参数优化。

两级运算放大器

两级运算放大器实验报告一、实验名称：两级运算放大器二、实验目的：1.熟悉掌握Orcad captureCIS的使用方法以及常见的仿真方法和参数设置。

2.利用Orcad captureCIS设计两级运算放大器，并完成要求功能。

3.掌握运算放大器中的增益、带宽、输出摆幅、压摆率、速率、噪声等各个参数之间的折中调试。

三、实验步骤：（一）参数要求：1.电源电压VCC=2.7V.2.CL=10pF.3.增益Ad>80dB.4.增益带宽积GW>5M.5.共模电压输入范围ICMR=1~2V.6.共模抑制比CMRR>70dB.7.输出电压摆幅>2V.8.diss<1mW.9.SR>10V/us（二）实验步骤及数据：（1）由参数要求，共模电压输入范围为1~2V，电源电压为2.7V，Pdiss<1mW，由这些参数以及相位余度要为60度，由相应的公式估算出来，电路如图所示：如电路所示，为一个差分输入级与共源放大器组成，采用了密勒补偿，按照计算步骤确定各个元件参数之后，下边进行仿真验证与调试。

（2）交流仿真验证增益带宽是否满足，仿真结果如图所示：如图结果，增益Av=82dB，增益带宽积GW=6.6M，相位裕度有42度，满足要求，并且还有一定的余量。

（3）交流仿真验证共模电压输入范围ICMR与共模抑制比CMRR是否满足要求，仿真电路如图所示：1、在仿真验证CMRR之前，先做了一个增益随共模输入电压的变化曲线，大致了解共模电压输入范围，结果如图所示：如图所示，增益在大于80dB时，共模电压输入范围为0.96V~2.66V，能达到要求，且还有余量。

2、现在仿真验证一下CMRR随共模电压的变化曲线，需要更改仿真电路图，更改的电路图如图所示：如图所示，由于要同时产生差模放大与共模放大，所以复制一个电路出来用以产生共模放大输出，仿真结果如图所示：由仿真结果可以看出，在增益大于80dB时，共模电压输入范围为0.56V~2.65V，由此得出的参数满足要求，且有一定余量。

运算放大器的闭环参数测试

运算放大器的闭环参数测试北京华峰测控技术公司孙铣段宁远内容摘要本文介绍了运算放大器闭环参数的测试原理，分析了影响运算放大器闭环参数测试精度和稳定性的诸多原因和因素，及所采取的针对性措施，还探讨了闭环参数的测试精度、测试稳定性和测试适应性的评价问题。

同时介绍了北京华峰测控技术公司研制的 STS 2107B 运算放大器电压比较器测试系统。

一. 运算放大器闭环参数的测试原理国家标准 GB 3442-86 和 GB 6798-86 参照国外标准，规定了运算放大器 (以下简称运放) 和电压比较器的测试方法的基本原理，其主要参数的基本测量线路见图1。

图1 运算放大器闭环参数测量原理图图中 DUT 为被测运放，A 为辅助运放。

两级运放构成负反馈闭环系统，其闭环增益由输入电阻 R I 和反馈电阻 R F 的比例决定。

为了得到足够增益，通常选用 500 倍或 1000 倍。

器件测试程控电源 V+ 和 V- 分别向被测运放提供所需的正、负电源电压，被测运放的输出端电压可由外接偏置电压源 V 进行控制，以获得测试所需的 V O 值。

辅助运放的输出端可测得所需的 V E 值。

电阻 R S 用于被测运放输入偏置电流的采样。

采用辅助运放的闭环测试参数主要有以下几个：1. 输入失调电压 V IO 。

2. 输入偏置电流 I B+，I B-。

3. 输入失调电流 I IO 。

4. 开环电压增益 A VD 。

5. 共模抑制比 K CMR 。

6. 电源电压抑制比 K SVR+，K SVR-。

在这些参数中失调电压 V IO 是最基本的参数，其计算公式为 :其它参数只是在不同的条件下测试 V IO 值，和进行不同的计算。

二. 影响运算放大器闭环参数测试精度的原因分析E FI I IO V R R R V ⋅+=根据分析和实践，影响闭环参数测试精度的原因主要有闭环系统不稳定、工频干扰、高频干扰、系统漏电、元件性能不良等。

现分别分析如下:1. 闭环系统不稳定闭环系统不稳定是影响运放闭环参数测试精度诸多原因中最主要的原因。

7.运算放大器指标测试方法

2.7 运算放大器指标测试方法一、实验目的1．掌握运算放大器主要指标的测试方法。

2．通过测试，了解集成运算放大器组件的主要参数定义和表示方法。

二、实验原理集成运算放大器是一种线性集成电路，和其他半导体器件一样，是用一些性能指标来衡量其质量的优劣。

为了正确使用集成运放，就必须了解它的主要参数。

集成运放的各项指标通常是由专用仪器进行测试的，这里介绍的是一种简单测试方法。

本实验采用的集成运放型号为LM324，引脚排列如图2-7-1所示。

它是十六脚双列直插式组件，共有四个独立运算放大器，共有一个电源，4脚为电源正；11为电源负。

图2-7-1LM324管脚图图2-7-2 Uos、Ios测试电路1．输入失调电压Uos理想运放组件，当输入信号为零时其输出为零。

但是即便最优质的集成组件，由于运放内部差动输入及参数的不完全对称，输出电压往往不为零。

这种零输入时输出不为零的现象称为集成运放的失调。

输入失调电压Uos——是指输入信号为零时，输出端出现的电压折算到同向输入端的数值。

失调电压测试电路如图2-7-2所示。

闭合开关K1及K2，使电阻R B短接，测量此时的输出电压U01即为输出失调电压，则输入失调电压：实际测出的U01可能为正，也能为负，高质量的运放Uos一般在1mv以下。

测试中应注意：①将运放调零端开路。

②要求电阻R1和R2、R3和R F的参数严格对称。

2．输入失调电流Ios输入失调电流Ios——是指输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差：输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级两个晶体管β的失配度，由于I B1、I B2本身的数值已很小（微安级），因此他们的差值通常不能直接测量的，测试电路如图2-7-2所示，测试分两步进行：①闭合开关K1及K2，在低输入电阻下，测出输出电压U01，如前所述，这是由输入失调电压Uos所引起的输出电压。

②断开K1及K2两个输入电阻R B注入，由于阻R B值较大，流经他们的输入电流的差异，将变成输入电压的差异，因此，也会影响输入电压的大小，可见测出两个电阻R B接入时的输出电压U02，若从中扣除输入失调电压U os的影响，输入失调电流Ios为：一般，Ios在100nA以下。

运算放大器性能测试

运算放大器的指标测试一、实验目的1．加深对集成运算放大器特性和参数的理解。

2．学习集成运算放大器主要性能指标的测试方法。

二、实验内容1．测量输入失调电压V IO 。

2．测量输入失调电流I IO 。

3．测量输入偏置电流I IB 。

4．测量开环差模电压增益A od 。

5．测量最大不失真输出电压幅度V o(max)。

6．测量共模抑制比K CMR 。

7．测量转换速率SR 。

三、实验准备1．了解集成运放μA741的管脚排列。

2．查阅有关资料，找出集成运放μA741主要性能指标的典型数据。

3．理解V IO 、I Io 、A od 、K CMR 、V om 等指标的测试电路的工作原理，选定实验所需仪器，拟定实验步骤。

四、实验原理与说明集成运算放大器是一种高增益的直接耦合放大电路，在理想情况下，集成运放的A od =∞、R i =∞、V IO =0、I IO =0、K CMR =∞。

但是实际上并不存在理想的集成运算放大器。

为了解实际运放与理想运放的差别，以便正确使用集成运放大器，有必要研究其实际特性，并对其主要指标进行测试。

下面介绍的是运放主要指标的简易测试方法。

1．输入失调电压V IO 的测量在常温下，当输入信号为零时，集成运放的输出电压不为零，该输出电压称为输出失调电压。

为了使输出电压回到零，需要在输入端加上反向补偿电压，该补偿电压称为输入失调电压V IO 。

V IO 可能为正，也可能为负。

高质量运放的V IO 一般在1mV 以下。

V IO 的大小主要反映了运放内部差分输入级中两个三极管V BE 的失配程度。

当运放的输入外接电阻（包括信号源内阻）比较小时，失调电压及其温漂往往是引起运放误差的主要原因。

输入失调电压的测试电路如图9.19所示。

电路中R 1和R 3、R 2和R 4的参数应严格对称。

测出输出电压V O1的大小（实测值可能为正，也可能为负），则输入失调电压为：O1211IO V R R R V +=图9.19 V IO 测试电路 2．输入失调电流I IO 的测量在常温下，当输入信号为零时，集成运算放大器两个输入端的输入电流之间的差值称为输入失调电流I IO ，设I BP 和I BN 分别是运放同相输入端和反相输入端的输入电流，则输入失调电流I IO =│I BP －I BN │。

双极型集成运算放大器

1. 高放大倍数
双极型集成运算放大器的电压放大倍数一般在1000倍以上，甚至可达到10万倍以上。
2. 高输入电阻
双极型集成运算放大器的输入级采用差分放大电路，其输入电阻高达兆欧级别，可以减少信号源的负担。
定义与特点
3. 低输出电阻
双极型集成运算放大器的输出级采用推挽电路，其输出电阻极低，使得负载对放大器性能的影响较小。
积分和微分运算
通过适当的外接元件，双极型集成运算放大器可以实现信号的积分和微分运算，用于模拟电路中的滤波器和控制系统。
有源滤波器
低通滤波器
利用双极型集成运算放大器和适当的外接元件，可以构成低通滤波器，用于滤除信号中的高频噪声。
高通滤波器
同样利用双极型集成运算放大器和外接元件，可以构成高通滤波器，用于提取信号中的高频成分。
噪声性能
双极型集成运算放大器的噪声性能通常优于单极型，特别是在低频范围内。
与场效应管放大器的比较
线性范围
双极型集成运算放大器的线性范围更广，适用于多种信号处理任务。场效应管放大器则线性范围
相对较小。
频率响应
场效应管放大器通常具有更好的频率响应特性，适用于高频应用。
双极型则适用于中低频应用。
温度稳定性与封装选择
温度稳定性
双极型运算放大器的性能受温度影响较大，因此应选择具有良好温度稳定性的型号。同时，可以在电路设计中加入温度补偿元件，以减小温度对放大器性能的影响。
封装选择
在选择双极型运算放大器时，应考虑其封装形式。合适的封装可以减小外部干扰，提高放大器的可靠性。常见的封装形式有DIP、
输出电阻是指运算放大器输出端的等效电阻，反映了输出信号的负载能力。
带宽增益乘积

两级放大器实验报告

两级放大器实验报告两级放大器实验报告引言：放大器是电子电路中常见的重要组成部分，其作用是将输入信号放大到需要的幅度。

在实际应用中，常常需要使用多级放大器来增加信号的增益，以满足不同的需求。

本实验旨在通过搭建两级放大器电路，探究其工作原理和性能特点。

一、实验目的本实验的主要目的有以下几点：1. 了解两级放大器的基本原理和工作方式；2. 掌握放大器电路的搭建和调试方法；3. 测量放大器的电压增益、频率响应等性能参数；4. 分析和比较不同放大器电路的优缺点。

二、实验原理1. 两级放大器的基本原理两级放大器由两个级联的放大器组成，第一级放大器称为前置放大器，负责将输入信号放大到一定程度；第二级放大器称为输出放大器，进一步放大前一级的信号并驱动负载。

两级放大器的总增益等于各级放大器的增益的乘积。

2. 放大器电路的搭建本实验使用常见的共射放大器电路作为前置放大器，以及共射共集放大器电路作为输出放大器。

前置放大器的输入信号通过耦合电容传递给基极，输出信号通过耦合电容和负载电阻传递给输出端；输出放大器的输入信号通过耦合电容传递给基极，输出信号则由集电极输出。

1. 搭建两级放大器电路按照实验原理中给出的电路图，使用电子元器件搭建两级放大器电路。

注意连接的正确性和稳定性。

2. 调试放大器电路通过调整电路中的偏置电压、负反馈电阻等参数，使得放大器电路能够正常工作。

使用示波器观察输入和输出信号的波形，确保信号的放大和失真情况。

3. 测量放大器的性能参数使用信号发生器提供不同频率的输入信号，通过示波器测量输入和输出信号的幅度，并计算出放大器的电压增益。

同时，还可以测量放大器的频率响应、输入阻抗、输出阻抗等参数。

四、实验结果与分析1. 放大器的电压增益根据测量结果，可以得到放大器的电压增益。

通过比较不同频率下的增益值，可以分析放大器的频率响应特性。

2. 放大器的失真情况通过观察示波器上的波形，可以判断放大器是否存在失真现象。

放大器参数测量方法

用矢量网络分析仪对放大器性能进行分析放大器的测试指标可以分为两类：线性指标测试和非线性指标测试。

线性指标的测试基于S参数的测量，采用常规矢量网络分析仪完成。

对于非线性指标的测试，传统测试方案采用频谱仪加信号源方法，但这种方案有很多缺点：1）无法实现同步扫频、扫功率测试。

2）不能进行相位测量，如幅度相位转化（AM/PM）测量。

端口匹配特性测量端口匹配特性主要测试端口的S11与S22参数。

如端口1的S11参数等于反射信号b1与入射信号a1之比：S11参数也可称为输入反射因子。

S11为复数，工程上通常用回波损耗(RL)和驻波比(VSWR)来表达端口的匹配程度。

S11与这两个参数的关系如下：回波损耗RL＝-20log(r)，其中r=|S11|驻波比以上两个参数与S11的换算由仪器自动完成，用户只需要在[Format]菜单中选择[dB Mag]->回波损耗，[SWR]->驻波比，就可以显示相应的测试曲线。

矢量网络分析仪提供轨迹统计功能[Trace STatistics]，可自动显示轨迹的最大值、最小值和峰－峰值，并且可以通过设置[Eval Range]，来调整统计频率范围。

该功能对带限器件（如滤波器）的带内指标测试非常有用。

在电路设计的过程中，精确输入阻抗信息对于设计人员更为重要。

比如：在手机板设计中，设计人员要精确测试前端放大器的输入、输出阻抗，然后根据输入、输出阻抗信息设计对应的匹配网络，达到手机的最大功率发射和最佳的整机灵敏度。

输入阻抗与S11的关系如下：，其中Z0=50Ω用户通过选择[Format]键中的[Smith]菜单显示阻抗测试轨迹，通过设置Marker可以方便的测得每一频点对应的输入电抗和电阻。

另外矢量网络分析仪，能模拟在输入、输出端口加上虚拟的匹配网络之后整个网络的性能。

该功能大大简化了设计人员的工作量，无需实际的电路调整，就能预测调整后的DUT性能。

用户通过选择[Mode]菜单中的[Virtual Transform]来激活该功能。

运算放大器的相关参数及测法

运算放大器的相关参数及测法一、运算放大器的相关参数：1.增益：运算放大器的增益是指输出信号和输入信号间的比例关系。

一般来说，增益被分为电压增益、电流增益和功率增益。

增益的计算要根据具体电路的需求和设计目标进行确定。

2.带宽：运算放大器的带宽是指其输出信号在频率上的可用范围。

在一般情况下，带宽要大于信号的最高频率才能保证较好的信号放大效果。

带宽的测量方法通常是通过输入一个特定频率的正弦波信号，对输出信号进行测量，观察输出信号的衰减情况，从而确定带宽。

3.输入偏置电流：运算放大器在正常工作情况下，输入信号为零时，输出信号应该为零。

但实际上，由于器件的不对称性和不完美性等因素，输入信号为零时，输出信号往往不为零，这就是输入偏置电流。

输入偏置电流的大小影响着运算放大器的工作稳定性和精度。

测量输入偏置电流可以通过将输入端直接接地，然后测量输出电压。

4.输入偏置电压：输入偏置电压是指运算放大器的输入端电位差，当输入信号为零时，输出信号为零需要的输入电压。

输入偏置电压的大小也会对运算放大器的工作稳定性和精度产生影响。

测量输入偏置电压可以通过将输入端短接，然后测量输出电压。

5.输入阻抗：输入阻抗是指运算放大器输入端的电阻特性，即输入端电流和电压间的比例关系。

输入阻抗的大小决定了运算放大器对输入信号的影响程度，输入阻抗越大，说明输入信号被放大器吸收的越少。

测量输入阻抗的方法可以通过接入一个标准电阻，然后测量输入端的电压和电流，计算得到。

二、运算放大器的测量方法：1.增益测量：增益可以通过输入一个特定幅值的正弦波信号，然后测量输出信号的幅值，通过两者的比值来计算增益。

可以通过示波器来观察输入和输出信号的波形，然后进行幅值测量。

2.带宽测量：带宽的测量可以通过输入不同频率的正弦波信号，然后测量输出信号的衰减程度，通过找到输出信号衰减到一半的频率，确定带宽的上限。

可以使用频谱分析仪或者示波器进行测量。

3.输入偏置电流和输入偏置电压测量：输入偏置电流的测量可以通过将输入端直接接地，然后测量输出电压来确定。

两级运算放大器的仿真验证

实验一、两级运算放大器的仿真验证一、实验目的1、学习集成运算电路单元的设计参数的仿真、测试、验证。

2、学习采用Cadence工具实现IC电路设计的基本操作和方法，包括电路图的编辑以及仿真调试过程。

二、实验内容本实验通过设计一个两级运算放大器电路学习Cadence工具下电路的设计和仿真方法。

实验内容包括：1.熟悉Cadence界面及基本的建立新的cell文件等基本过程；2.完成两级运算放大器电路的设计；3.利用Cadence的仿真环境得到波形，分析仿真结果。

该电路设计采用上华CSMC0.5umCMOS工艺设计，工作电压5V。

三、实验原理运算放大器是一个能将两个输入电压之差放大并输出的集成电路。

运算放大器是模拟电子技术中最常见的电路，在某种程度上，可以把它看成一个类似于BJT或FET 的电子器件。

它是许多模拟系统和混合信号系统中的重要组成部分。

它的主要参数包括：开环增益、单位增益带宽、相位阈度、输入阻抗、输入偏流、失调电压、漂移、噪声、输入共模与差模范围、输出驱动能力、建立时间与压摆率、CMRR、PSRR以及功耗等主要包括四部分：第一级输入级放大电路、第二级放大电路、偏置电路和相位补偿电路。

1.共模抑制比：差分放大电路抑制共模信号及放大差模信号的能力，常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量，其定义为放大器对差模信号的电压放大倍数Aud与对共模信号的电压放大倍数Auc之比，称为共模抑制比，英文全称是Common Mode Rejection Ratio，因此一般用简写CMRR来表示，符号为Kcmr，单位是分贝db。

2.共模输入范围：是指在差分放大电路中，二个输入端所加的是大小相等，极性相同的输入信号叫共模信号，此信号的范围叫共模输入信号范围。

3.电源抑制比：是输入电源变化量（以伏为单位）与转换器输出变化量（以伏为单位）的比值(PSRR)，常用分贝表示。

通常把满量程电压变化的百分数与电源电压变化的百分数之比称为电源抑制比。

两级运放实验报告

基本两级运放设计一、实验要求电源电压2.7V，CMR在0.2—1.5v之间，增益大于80db，转换速率大于10v/us，单位增益带宽大于10M，输出电压范围0.3v—2.4v之间。

二、实验目的1.掌握PSPICE的仿真2.熟悉两级放大器的原理三、实验原理下图是基本两级运放的结构图：图1 基本两级运放结构图两级运放将增益与摆幅分开考虑，第一级采用在基本差分放大器来提供高的增益，第二级采用简单的共源级结构以提供大的摆幅。

电路原理图如图2所示：图2 基本两级运放电路原理图● 输入共模电压范围：由M1管饱和条件SD on V V ≥，得到：2112(||)||CC incm TP on on incm CC TP on on V V V V V V V V V V -++⇒---≥≤由M2管饱和条件SD on V V ≥，得到：66||||GS incm TP incm GS TP V V V V V V +⇒-≤≥取150.2V on on V V =，，||0.67V TP V =,0.45V TN V =输入共模电压范围为：0V 1.63V incm V ≤≤● 输出摆幅：由M6管和M7管的饱和条件DS on V V ≥，得到76on out CC on V V V V -≤≤取670.2V on on V V ==，得到输出摆幅为：0.2V 2.5V out V ≤≤四、实验步骤1、增益带宽仿真电路图如图3所示：图3 增益带宽仿真电路图通过给定的偏置电流值设置好各个MOS 管和晶体管的参数，然后对整个电路进行交流仿真（AC Sweep ），得到仿真曲线图如图4所示：图4 交流仿真波特图从上图中，可以看出，该电路的增益81.3d A dB =，带宽为1.04K ，单位增益带宽11.6GB MHz =，相位余度为62°。

2、输出电压摆幅在运放同向输入端叠加一个交流信号源，然后对信号源进行直流扫描（DC Sweep ），得到如图5所示的仿真曲线图。

两级放大电路的设计测试与调试

两级放大电路的设计测试与调试一、实验原理：1、多级放大器的指标的计算：一个三级放大器的通用模型如图所示有模型图可以得到多级放大器的计算特点：Ri=Ri多级放大器的输入电阻等于第一级放大器的输入电阻；Ro=Ro末，多级放大器的输出电阻等于末级放大器的输出电阻；Ri后=Rl前，后级放大器的输入电阻是前级放大器的负载；Ro前=Rs后，V oo前=Vs后，前级放大器的输出电路是后级放大器的信号源；Av=Av1*Av2*Av3，总的电压增益等于各级电压增益相乘。

2、实验电路：（多级放大电路的输出电阻的测试由于multisim没有晶体管毫伏表而改用万用表其中万用表（①）用来测试各个待求脚的电位，万用表（②）用来测试输出电压）二、测试方法：本实验与前面单管放大器的设计输入输出电阻与放大增益的测试是一样的三、实验内容：1测试静态工作点领Vcc=+12V，调节Rw 使放大器的第一级工作点Ve1=1.6V，用数字万用表测量各管脚电压并记录于下表Vb1 Vc1 Ve1 Vb2 Vc2 Ve22.183 8.589 1.573.175 7.773 2.547表（1）静态工作点的测试（单位：伏特）2，放大倍数的测量调整函数发生器，是放大器Ui=5mv，f=1kHz的正弦信号，测量输出电压Uo，计算电压增益填于下表3，输入电阻和输出电阻的测量运用两侧电压法测量量级放大器的输入电阻和输出电阻，测试输入电阻时，在输入口接入取样电阻R=1kΩ。

数据分别填入下表表（2）输入、输出电阻的测量4，测量量级放大器的频率特性，并会出频率特性曲线。

用点频测试法测量两级放大器的频率特性，并求出放大器的带宽△f=f H-f L。

记录相关数据，填于下表，并要求在对数坐标席上绘出放大器的幅频特性曲线。

表（3）幅频特性的测试、图（2.1）输入电阻的测量(万用表测得的是峰峰值电压的有效值实际为7.057/2mv)图（2.b）输入电阻的测量（有效值为6.13/2）由上面两图可得Ri=6620Ω。

运算放大器的相关参数及测法

运算放大器的相关参数及测法1．静态工作电流（Icc）,主要表针运放的功率损耗情况。

测法一：如图一，将运放接成跟随器的形式。

VCC流出的电流就为Icc。

此测试方法比较稳定，能保证输出基本不会震荡。

图一测法二：如图二将运放接成放大的形式，此测试方法是目前我们最经常用，此方法有个缺陷，怕输出会震荡，因此有异常时我们要用示波器看输出是否震荡。

图二2. Output Voltage Swing最大输出摆幅（VOH，VOL）测法如图三，将运放接成放大的形式，根据SPEC要求带上负载RL。

图三3. Input Offset Voltage(输入失调电压Vos)︰为使输出为0，输入端应补偿的电压，基本都在mV级，uV级。

测法如图四：接成放大的形式，测量Vo, Vos=Vo/Rf/R1=Vo/1000,换算为mV,则Vos=Vo图四4. Input Offset Current(输入失调电流Ios)︰为使输出电压为0V时，输入端应补偿的电流，基本都在nA级。

5. Input Bias Current(输入偏置电流Ib) ︰两输入端输入电流的平均值，基本都在nA级。

Ios,Ib测法一：如图五，此测法简单，精度不高，忽略运放的Vos。

图五根据定义，Ib=((Ib+)+(Ib-))/2=(VO1/1M+VO2/1M)/2=(VO1+VO2)/2*1e3 nAIos=(Ib+)-(Ib-)=VO1/1M-VO2/1M=(VO1-VO2)*1e3 nAIos,Ib测法二（目前我们经常使用的）：有将运放的Vos考虑进去如图六为Ios。

图六图七为IB图七6．Max Com i nput（最大共模输入电压Vcm）如图八：看输出是否能正常转态图八7． Slew Rate(转换速率SR)︰当输入电压变化时，输出电压变化的比率。

如图九：Vin输入一个方波，量测输出上升或下降的速率，单位为V/uS。

图九8. Power Supply Rejection Ratio(电源抑制比PSRR)︰电源电压改变量与输出电压的改变量的比值，如图十：图十PSRR=20*log10(△VCC*1e3/△V o)9. Common Mode Rejection Ratio(共模抑制比CMRR)︰差动放大率与共模放大率的比值如图十一：图十一CMRR=20*log10((△Vin*100/△Vo))10.Isink（陷电流），Isource（源电流）如图十二。

运算放大器主要参数测试方法说明1

通用运算放大器主要参数测试方法说明1. 运算放大器测试方法基本原理采用由辅助放大器（A）与被测器件（DUT）构成闭合环路的方法进行测试，基本测试原理图如图1所示。

图1辅助放大器应满足下列要求：(1) 开环增益大于60dB；(2) 输入失调电流和输入偏置电流应很小；(3) 动态范围足够大。

环路元件满足下列要求：(1) 满足下列表达式Ri·Ib＜VosR＜RidR·Ib ＞VosRos＜Rf＜RidR1＝R2R1＞RL式中：Ib：被测器件的输入偏置电流；Vos：被测器件的输入失调电压；Rid：被测器件的开环差模输入电阻；Ros：辅助放大器的开环输出电阻；(2) Rf/ Ri值决定了测试精度，但须保证辅助放大器在线性区工作。

2.运算放大器测试适配器SP-3160Ⅲ数/模混合集成电路测试系统提供的运算放大器测试适配器便是根据上述基本原理设计而成。

它由运放测试适配板及一系列测试适配卡组成，可以完成通用单运放、双运放、四运放及电压比较器的测试。

运算放大器适配器原理图如附图所示。

3．测试参数以OP-77G为例，通用运算放大器主要技术规范见下表。

3.1 参数名称：输入失调电压Vos (Input Offset Voltage)。

3.1.1 参数定义：使输出电压为零（或规定值）时，两输入端间所加的直流补偿电压。

3.1.2 测试方法: 测试原理如图2 所示。

图2(1) 在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中；(2) 电源端施加规定的电压；(3) 开关“K4”置地（或规定的参考电压）；(4) 在辅助放大器A的输出端测得电压Vlo；(5) 计算公式：Vos=(Ri/(Ri+Rf))*VLo 。

3.1.3编程举例：（测试对象：OP-77G,测试系统：SP3160）----测试名称:vos----测量方式:VosBias 1=-15.000 VClamp1=-10.000mABias 2=15.000 VClamp2=10.000mA测量高限=0.0001 V测量低限=____ V测量延迟:50mS箝位延迟:50mSSKon=[0,4,11,12,13,19,23,27]电压基准源2电压=0V电压基准源2量程+/-2.5V电压基准源3电压=0V电压基准源3量程+/-2.5V测试通道TP1测量单元DCVDCV量程:+/-2V3.2 参数名称：输入失调电流Ios (Input Offset Current)。

运算放大器性能测量方法图解

运算放大器性能测量方法图解运算放大器是差分输入、单端输出的极高增益放大器，常用于高精度模拟电路，因此必须精确测量其性能。

但在开环测量中，其开环增益可能高达107或更高，而拾取、杂散电流或塞贝克(热电偶)效应可能会在放大器输入端产生非常小的电压，这样误差将难以避免。

通过使用伺服环路，可以大大简化测量过程，强制放大器输入调零，使得待测放大器能够测量自身的误差。

图1显示了一个运用该原理的多功能电路，它利用一个辅助运放作为积分器，来建立一个具有极高直流开环增益的稳定环路。

开关为执行下面所述的各种测试提供了便利。

图1. 基本运算放大器测量电路图1所示电路能够将大部分测量误差降至最低，支持精确测量大量直流和少量交流参数。

附加的“辅助”运算放大器无需具有比待测运算放大器更好的性能，其直流开环增益最好能达到106或更高。

如果待测器件(DUT)的失调电压可能超过几mV，则辅助运放应采用±15 V电源供电(如果DUT 的输入失调电压可能超过10 mV，则需要减小99.9 kΩ电阻R3的阻值。

)DUT的电源电压+V和–V幅度相等、极性相反。

总电源电压理所当然是2 × V。

该电路使用对称电源，即使“单电源”运放也是如此，因为系统的地以电源的中间电压为参考。

作为积分器的辅助放大器在直流时配置为开环(最高增益)，但其输入电阻和反馈电容将其带宽限制为几Hz。

这意味着，DUT输出端的直流电压被辅助放大器以最高增益放大，并通过一个1000:1衰减器施加于DUT的同相输入端。

负反馈将DUT输出驱动至地电位。

(事实上，实际电压是辅助放大器的失调电压，更精确地说是该失调电压加上辅助放大器的偏置电流在100 kΩ电阻上引起的压降，但它非常接近地电位，因此无关紧要，特别是考虑到测量期间此点的电压变化不大可能超过几mV)。

测试点TP1上的电压是施加于DUT输入端的校正电压(与误差在幅度上相等)的1000倍，约为数十mV或更大，因此可以相当轻松地进行测量。

两级放大器

实验二两级放大器一、实验目的1. 进一步学习创建、编辑EWB 电路的方法。

2．了解对两极放大器组成的一般方法。

3．掌握对两极放大器性能指标的调试方法。

二、实验说明合理设置放大器的静态工作点，如电路图中的1C ，2C ，3C 的隔直流作用，各级之间的支流工作状态是完全独立的，因此可以分别调整。

两极放大器的总电压放大倍数等于各级放大倍数的乘积，u2u1A A A u ⋅=，同时后级的输入阻抗也就是前级的负载。

三、预习要求1．复习两极放大器的静态工作点的设置原则和性能调试方法。

2．复习创建、编辑和使用EWB 电路的方法。

四、实验电路五、实验内容1．创建如图5.2.2所示的仿真实验电路图，并设置好电路中个器件的参数。

2．测量放大器的静态工作点，把测量数据记入表中。

3．测量放大器的电压放大倍数u A ，自己选择输入信号的频率f 和幅度i u ，测出放大器在不同电源下的输出电压值并填入表中。

4．测量放大器的频率特性。

采用三点法，只测三个特殊频率点。

即o f 、L f 、H f 。

输入信号的频率o f 和幅度i u 由自己选择，用毫伏表测出中频时的输出电压o u ，然后分别降低或增大信号源的频率，是输出幅度下降到2/o u ，记下此时的信号源频率，并将测试数据填入表中。

六、思考题 1．测量放大器输入、输出阻抗应注意什么？2．影响放大器低频响应的是哪些元件？七、实验报告1．认真完成实验，整理实验数据，并填入表格中。

2．认真整理实验数据，画出幅频特性曲线。

3. 完成思考题。

4. 写出心得体会。