集成运放参数测试仪（B题）

 

一、任务

设计并制作一台能测试通用型集成运算放大器参数的测试仪，示意图如图1所示。

图1

二、要求

1、基本要求

（1） 能测试V_IO(输入失调电压)、I_IO(输入失调电流)、A_VD (交流差模开环电压增益)和K_CMR (交流共模抑制比)四项基本参数，显示器最大显示数为 3999；

（2）各项被测参数的测量范围及精度如下(被测运放的工作电压为±15V)：

V_IO：测量范围为0～40mV（量程为4mV和40mV），误差绝对值小于3%读数+1个字；

I_IO：测量范围为0～4μA（量程为0.4μA和4μA），误差绝对值小于3%读数+1个字；

A_VD：测量范围为 60dB～120dB，测试误差绝对值小于3dB；

K_CMR：测量范围为 60dB～120dB，测试误差绝对值小于3dB；

（3）测试仪中的信号源(自制)用于A_VD、K_CMR参数的测量，要求信号源能输出频率为5Hz、输出电压有效值为4 V的正弦波信号，频率与电压值误差绝对值均小于1%；

（4）按照本题附录提供的符合GB3442-82的测试原理图(见图2~图4)，再制作一组符合该标准的测试V_IO、I_IO、A_VD 和K_CMR参数的测试电路，以此测试电路的测试结果作为测试标准，对制作的运放参数测试仪进行标定。

2、发挥部分

（1）增加电压模运放BW_G (单位增益带宽)参数测量功能，要求测量频率范围为

 100kHz～3.5MHz，测量时间≤10秒，频率分辨力为1kHz；

为此设计并制作一个扫频信号源，要求输出频率范围为 40kHz～4MHz，频率误差绝对值小于1%；输出电压的有效值为2V±0.2 V；

（2）增加自动测量(含自动量程转换)功能。该功能启动后，能自动按V_IO、I_IO、A_VD 、K_CMR 和BW_G的顺序测量、显示并打印以上5个参数测量结果；

（3）其他。

三、评分标准

	项  目	满分
基本要求	设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。	50
	实际制作完成情况	50
发挥部分	完成第（1）项	30
	完成第（2）项	15
	其他	5

四、说明

1、为了制作方便，被测运放的型号选定为8引脚双列直插的电压模运放F741 (LM741、μA741、F007等)通用型运算放大器；

2、为了测试方便，自制的信号源应预留测量端子；

3、测试时用到的打印机自带。

附录：

参照GB3442-82标准，V_IO、I_IO、A_VD 和K_CMR参数的测试原理图分别如图2、图3和图4所示。图3和图4中的信号源可采用现成的信号源。为了保证测试精度，外接测试仪表（信号源和数字电压表）的精度应比自制的运放参数测试仪的精度高一个数量级。

 

（1）V_IO、I_IO电参数测试原理图

图2

① 在K₁、K₂闭合时，测得辅助运放的输出电压记为V_L0  ，则有：

② 在K₁、K₂闭合时，测得辅助运放的输出电压记为V_L0 ；在K₁、K₂断开时，测得辅助运放的输出电压记为V_L1，则有：

 

（2）A_VD电参数的测试原理与测试原理图

  图3

 

设信号源输出电压为V_S，测得辅助运放输出电压为V_L0，则有

（3）K_CMR电参数的测试原理与测试原理图

图4

 

设信号源输出电压为V_S，测得辅助运放输出电压为V_L0，则有

 

 

附录说明

1、测试采用了辅助放大器测试方法。要求辅助运放的开环增益大于60dB，输入失调电压和失调电流值小；

2、为了保证测试精度，要求对R、R_i、R_f的阻值准确测量，R₁、R₂的阻值尽可能一致；I_IO与R的乘积远大于V_IO； I_IO与R_i // R_f的乘积应远小于V_IO。测试电路中的电阻值建议取：R_i =100Ω、R_f =20 kW～100kW、R₁ = R₂=30kW、R_L=10 kΩ、R=1MΩ；

3、建议图3、4中使用的信号源输出为正弦波信号，频率为5Hz、输出电压有效值为4 V。