集成运放的主要参数以及测试方法

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相关电路如图（d ）所示。

图中电阻（1R + 2R ）和2R 组成直流负反馈电路，以稳定静态工作点，并减小电路失调对输出电压的影响。

Rf 和Rs 所构成的交流负反馈，使整个电路工作稳定。

测试电路元件的取值，应使：（1R + 2R ）≥R s ，1R ≥2R
为保证Vi 为非常小的直流成分变化量，而对交流信号Vs 中的交流成分反馈量，经过大电容C1分掉，整个电路对交流相当于开环。

`
2R 作用是保证两个输入直流电阻平衡。

测试时，将负载开路（如有RL 时），外加低额（如100Hz ）交流信号电压Vs ，Vs 经过1R 、2R 分压，使输入信号Vi 足够小，以保证电路工作在线性区。

测出输出电压VA ，即： 12220lg .)O o A
V R R A R V +=（ 2R 值尽量小些，以减小Ios 和集成运放输入电阻i r 的影响，一般用几十至几百欧。

(4)开环频率特性的测量.开环频率特性也称为开环带宽,由于集成运放的下截止频率为零,故上截止频率H f 就代表整个电路的带宽.它是开环增益下降到-3dB 时所对应的第一转折频率.这一特性参数的测量与测试Ao 的方法相同.只要测出集成运放在几个不同频率信号时的开环增益就行了.
(5)开环输入电阻i r 的测量.
①测量基理.图（e ）说明开环输入电阻测试原理图。

图中R 是已知的标准电阻，它与信号源、被测的集成运放输入电阻i r 相串，信号源供出的电压Vs ，在R 和待测电阻i r 上分压。

如果电压Vi 刚好为Vs 的一半即：
图（e ）开环输入电阻测试原理简图
Vi=0.5Vs
则说明R=i r ，这种测输入电阻的方法称串联电阻法。

对于输出电阻的测量，其原理是完全类似的。

②测量电路。

测开环输入、输出的电阻如图（f ）所示。

电路中的Rf 和Cf 使电路处于直流闭环、交流开环状态。

为了使测量结果真确，既避免非线形失真，又不包括电抗部分，测量所用的信号应为低频小信号。

图（f ）测开环输入、输出电阻电路
③计算公式。

测量是，SA2打开，使RL 开路，然后根据以下公式计算：
212
i i i o o i s i i s i o s o i o o V V V A V r R R R V V I V V A V A V V V R
=====---- 信号源被测集成运放
Vs Vi R
i r
式中 i V ——加到运放输入端的信号电压。

i I ——加到运放输入端的信号电流。

1o V ——开关闭和时测得的输出电压。

2o V ——SA2开关断开时测得的输出电压。

④测试步骤。

可按以下方法进行测量。

● 将SA1闭合，则R 被C 短路，调整Vs 大小以保证输出电压无波形失真，测得此时的输
出电压： 1o V = o A Vs
● 保持Vs 不变，打开SA1，使Vs 在R 和i r 上分压，则这时的输出电压测得为： 1o V =o A i V
为了使输入端直流平衡，使R 值尽可能接近Rf ，而且要测量准确，R 亦应接近i r 。

但当R 太大时容易引起干扰或自激震荡，故也可用基极偏置电流来估算：
B I uA
（）较大时，i r =52/B I （K Ω） B I uA
（）较小时，i r =80/B I （K Ω）（6）开环输出电阻o r 的测量。

开环输出电阻o r 的大小，反映了集成运放的带负载能力。

因此，可以通过测量集成运放接入L R 前后的电压变化，来求输出电阻。

测量时仍用图（e ）电路，将SA1闭合，保持适当大小s V 不变。

在这样的条件下：
● SA2开关打开时，测的开路输出电压1o o V E =。

● SA2开关闭合时，又测得一个开路输出电压2o V 。

12o o o L L o L o L
E V V R R r R r R ==++ 将上式变形即可计算o r 的计算公式为： 122
o o o L o V V r R V -= 式中L R 负载是已知的，为了测量准确，尽量取L R ≈o V ，只要测得1o V 、2o V 即可计算到o r ，其大小一般为数十至数千欧。

（7）输出电压的最大摆幅om V 。

对集成运放输出电压动态范围的测量，也就是对输出可能达到的不失真最大幅度的测量，测试电路用图（e ）电路，但SA1、SA2均闭合。

为了方便，采用正弦交流输入信号，来测量集成运放输出电压的最大摆幅。

测试时，先接入给定的负载电阻L R ，然后逐步加大输入信号s V 的幅度，直至输出波形的顶部或底部出现削波失真为至，此时输出幅度，就是集成运放输出电压的最大摆幅。

摆幅与负载电阻的L R 值有关，且L R 越大摆幅也越大。

此外，最大摆幅还与电源电压c E 、e E 和输入信号频率i f 有关，当i f 升高和c E 、e E 降低时，输出电压的最大摆幅都会减小。

失调参数的测试方法
输入失调参数也称为输入失调特性或误差特性，用以表征当集成运放输入为零时，输出端对零的偏差折合到输入端数值。

属于这类的参数有：输入失调电压os V ，输入失调电流os I 、输入失调电流温漂os dI 、输入偏置电流B I 、基极偏置电流等。

产生这些误差量的原因，是集成电路运放输入差动电路的不对称性，而这些误差量的存在，限制了集成运放所能放大的最小信号的能力；也就是限制了运放的灵敏度。

（1）输入失调电压的测量。

图（f ）为输入失调电压的测试电路，运放电路应工作在极低的输入电阻上，所以SA1应闭合。

为了稳定静态工作点，除采用闭环测试外（闭环增益R2/R1一般为几百倍），还要保证两个输入电路的电阻相等（即R1=R3、R2=R4）。

R1～R4要采用精密电阻，电阻的精度由要求的测试精度确定。

图（f ）输入失调电压的测试电路
由于R1与R3很小，输入端基极偏置电流在它们两端所产生的电压降远小于os V 故在计算中可忽略。

对于理想的运放，此时测得的输出电压1o V 与输入端作用电压os V 之间有如下的关系：
1211
.o os R R V V R += 由上式可得： 1111122
..os o o R R V V V R R R =≈+ 如果1R =50Ω、2R =50k Ω代入上式，即可得输入失调电压为：
3110os o V V -≈
上式表示在规定条件（温度、电源电压）下，测量到的输出偏差电压1o V 等效到输入端的失调电压。

（2）输入失调电流os I 。

os I 测量仍采用图（f ）的电路，也在闭环情况下进行，闭环增益也固定在几百倍。

测试分为两步进行：
● 在低输入电阻（即SA1开关闭合）下进行，测出输出电压1o V ，这是由输入失调电压引
起的输出部分。

● 在高输入电阻（即SA1开关断开，接入电阻R5、R6）进行，测得输出电压2o V 。

假如两个输入端静态基极电流（1B I 、2B I ）不相等，则在电阻R5、R6上将产生电压值125()B B I I R -，因此输出电压2o V 将和1o V 不等，其中增加的部分为：21o o V V -，就是由失调电流引起的。

此差值乘以分压比112/()R R R -后，就是5R 上的电压值。

再除以5R 即为os I ，所以其近似表达式为： 121125
1().os o o R I V V R R R =-+ （3）输入失调的温度漂移的测量。

输入失调漂移，指的是输入失调电压os V 和输入失调电流os I 随环境温度、电源电压及时间所产生的变化量。

其中以温度所引起的变化最为严重。

失调参数的温度系数为：
1212/[()()]/()os os os V T V T V T T T ∆∆=-- （1）
1212/[()()]/()os os os I T I T I T T T ∆∆=-- （2）
只要测得两个温度1T 与2T 时的1()os V T ∆与2()os V T ∆或1()os I T 与2()os I T ，就可利用上面公式计算得到输入失调电压温漂/os V T ∆∆和输入失调电流温漂/os I T ∆∆。

测试电路仍用
图（f ）电路，测试方法类似于测试测os V 和os I 。

一般是将被测电路置于恒温箱内，改变恒温箱的温度，便可测出。

（4）基极偏置电流B I 的测量。

在图（f ）中，将SA1-1断开，将SA1-2闭合，设放大器输出电压为： 12351
(.)o os B R R V V I R R -+=+ 而： 1211
o os R R V V R += 所以： 1231151()
.B o o R R I V V R R -+=- 同理，在图（f ）电路中，断开SA1-2开关，闭合SA1-1，设对应的运算放大器输出电压为4o V ： 34463
(.)o os B R R V V I R R ++=- 因为13R R =、24R R =、56R R =，则： 141125
1().B o o R I V V R R R +=--+ 基极输入电流为：134125
111()().22B B B o o R I I I V V R R R +-=+=-+ 这样，只要通过两次测得到3o V 和4o V 值以后变可得出B I 的具体值。

3.共模参数的测试方法
集成运放电路的共模特性，是通过共模抑制比和共模输入电压来描述的。

下面介绍其测试方法。

（1）共模抑制比CMRR 的测量。

共模抑制比是衡量放大器对共模信号抑制能力高低的一项重要指标。

其重要性不仅在许多应用电路中要求抵制输入信号中夹带的共模干扰。

而且当信号从同相端输入时，运放的两个输入端将出现较大的共模信号。

如果共模放大器的共模抑制比不高，这些共模输入信号就会引起较大的运算误差。

下图（g ）为共模抑制比的测试电路：
其中差模增益21/D A R R =，共模增益/C o S A V V =。

则共模抑制比为： CMRR=20lg 22/20lg /D C o s
A R R A R V = 电路中C1是隔直电容器必须使13R R =、24R R =，否则会产生附加差模信号，引起测量误差。

所以要求测量精度越高，选用的电阻精度也要高。

（2）共模电压范围测量。

运放电路输入端所能承受的最大共模输入电压，称为共模电压范围或叫共模输入电压，如果超过这个电压，运放的共模抑制比将会大大降低，输出波形会出现严重失真。

共模电压范围的测试电路如图（h ）。

它是一个电压跟随器电路，故有o S V V ≈。

因此，当加入S V 信号以后，集成运放的两个输入端所加的电压，都近似为S V 。

由此可见，该电路所能允许的最大不失真电压，就是允许的最大共模电压。

图（h ）共模电压范围的测试电路。