运算放大器参数测试的方法.pdfVIP

运算放大器参数测试的方法

1979年1月，《电子测试》发表了一篇文章称，一款单个测试电路可执

行对任何运算放大器全面检查所需的所有标准DC测试。单个测试电路在那

个时候可能够用，但今天并非如此，因为现代运算放大器具有更全面的规

范。因此，单个测试电路不再包揽所有DC测试。

 现在经常使用三种测试电路拓扑对运算放大器DC参数进行工作台及生产

测试。这三种拓扑为(1)双运算放大器测试环路、(2)自测试环路(有时称故障

求和点测试环路)和(3)三运算放大器环路。您可使用这些电路测试DC参

数，其中包括静态电流(IQ)、电压失调(VOS)、电源抑制比(PSRR)、共模抑制

比(CMRR)以及DC开环增益(AOL)。

 静态电流

 静态电流是指器件输出电流等于零时其所消耗的电流。尽管IQ测试看起来

相当简单，但也必须注意确保良好的结果，尤其是在处理极高或极低IQ部件

时。图1是可用来测试IQ及其它参数的三种实用电路，其必须考虑若干负

载电流情况。这包括测试环路中的反馈电流。实际上，反馈电阻器Rf也能给

器件带来负载，影响IQ测量。

 图1这三款电路可用来测量静态电流(IQ)

 我们以测试OPA369运算放大器为例来说明这些电路。该部件的最大静态

电流是每通道1micro;A。最大输入失调电压为750micro;V。图1中的双

运算放大器环路电路可为被测试器件的输出提供750.75mV的电压。这种输

入电压可使Rf通过15micro;A的电流。该电流来自电源，会给任何测量增

加误差。因此在进行IQ测量之前，必须采取措施确保输出电流真的等于零。

 自测试电路不是测量极低静态电流的最高效电路，因为输出必须提供反馈

电流。在该实施过程中，输出必须根据增益后的电压失调VOS调整(并非易

事)，或者需要断开以上原理图中的50Omega;电阻器，以消除反馈电流。

双放大器环路可通过增加另一个放大器来达到零输出要求。精心选择低输入

偏置电流环路放大器，可使输出电流产生的误差非常小。

 此外，三运算放大器环路也可帮您测量IQ，但要注意被测量器件输出端的

1MOmega;电阻器，这将成为一个问题，因为无论测量哪种参数，它总是一

个寄生负载。如果测量输出负载电流，该电阻器就代表一个附加负载。此

外，还必须考虑该电阻器的噪声问题，在0.1Hz至10kHz的频率下

1MOmega;电阻器的噪声为85mu;Vp-p。使用100kOmega;电阻器可将噪

声降低至27mu;Vp-p。因此，降低电阻器值可降低噪声，但被测量器件输

出端的寄生电阻器负载随后会更明显。

 电压失调

 VOS测试是测量运算放大器大多数其它DC技术参数的基础。因此要格外

注意测试电路，以确保在测试其它参数时电路也能良好工作。如果没有选择

好该测试配置，会影响到其它DC测量。

 VOS的定义方式有多种，常见方式包括：无输入信号或无电源电阻时提供

零输出电压所需的差分DC输入电压(参考资料2)，或者在任一输入端至接地

的路径中无其它输入信号及电阻为零时提供零输出电压所需的差分DC输入

电压(参考资料3)。另一种定义方式为在输入偏置电流为零时在运算放大器输

出端提供零电压所需的差分DC输入电压，这是测量输入失调电压的理想理

论方法，并不具有实践意义，因为零输入偏置电流的运算放大器并不存在。

 根据以上定义，您既可将低输出、高精度、高分辨率的可变电压电源连接

至运算放大器的输入端，也可调节输入电压，直到输出电压为零。那幺输入

失调电压就只是所应用输入电压的反选。

 这种方法存在两个严重问题。在测试具有极高开环增益的运算放大器时，

必须确保电压电源的分辨率小于1微伏才能保证获得任意程度的可重复性。

此外，还必须使用迭代接近法使输出电压为零。系统中的噪声会耦合到电压

电源和运算放大器中，使高速自动化测试环境下的测量和控制几乎无法实

现。

 图2使用该电路测量电压失调VOS

 由于理想方法的这些问题，因此在工作台测试环境下所选择的常