集成运算放大器的简易测试法

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集成运算放大器越来越广泛地被用在许多电子设备中,在装配和维修机器时,要知道所选用的集成运算放大器是否满足要求以及原机上的集成运算放大器是否需要更换,都需要进行测试。但是,集成运算放大器的技术指标项目很多,业余爱好者通常没有条件采用高档仪表或用许多仪表搭成电路测试,而且在一般情况下,这样作也不必要。一个集成运算放大器,只要功耗不太大,失调不太大、开环增益正常、线性度较好、动态范围够用就可以满足一般的使用要求。下面就介绍一种实用的简易测试法。

(一)测试原理

图1
图1 🔍原图 (654×547)

测试电路如图1所示。在这里被测集成运算放大器被接成深负反馈状态。如果集成运算放大器正常,则闭环增益

K=V\(_{o}\)/Vi≈(R\(_{F}\)+R3)/R\(_{3}\)=\(\frac{510K+5.1K}{5.1K}\)≈100。

另外,从图上可知

V\(_{i}\)=R1R\(_{1}\)+R2V\(_{1}\)≈V1;100。

也就是说V\(_{1}\)经R1与R\(_{2}\)分压缩小100倍,再经集成运算放大器放大100倍而得到Vo,因此在动态范围内,总有V\(_{o}\)≈V1,既使在调整电位器W时,V\(_{1}\)与Vo也基本相等。当有失调电压存在时,V\(_{1}\)与Vo则相差一个固定值。如果线性不良,在调整W时,V\(_{1}\)与Vo之间的电压就会有跳动现象。

(二)测试方法

(1)测动态范围

把电压表(或万用表直流电压档)接在图1中BC之间,分别向两个方向调电位器W,找出输出电压的正最大值及负最大值,这就是动态范围,见图2a。若输出电压只有正半边或负半边,或者只有某一固定值时,说明该集成运算放大器是坏的。见图2b、c、d。

图2
图2 🔍原图 (832×304)

(2)测失调电压V\(_{os}\)

调W使V\(_{o}\)=0,用电压表在图1中A与C点间测出V1,则V\(_{os}\)=Vi=\(\frac{V}{_{1}}\)100,V\(^{os}\)的大小是否适合要求应根据使用场合而定,一般在50mV以下都可使用。

(3)估算开环增益和线性度

把电压表接在图1中A、B两点之间,在动态范围内调W,若电压表始终为零或某一固定值,说明开坏增益大且线性良好。若在调W时发现电压表指示有明显的缓慢变化,说明开环增益不够大,一般在10\(^{3}\)以下。若在调W时发现电压表指示有跳动,说明线性不好,将会造成放大器的非线性失真。

(4)测静态功耗P\(_{co}\)

把电流表(或万用表电流档)分别串联在图1中的“X”处,测得I\(_{+}\)和I-,则P\(_{co}\)=V+I\(_{+}\) + V-I\(_{-}\),此值应基本上与该集成运算放大器给定的静态功耗值相等,若超过给定值,则应降低V+及V\(_{-}\)使用。用于功放激励级的集成运算放大器的Pco值一般不应大于150mW~250mW。

在测量I\(_{+}\)及I-时,也可先测I\(_{总}\)+、I总-,然后再分别减去I\(_{W}\),这种方法更方便些。例如,V+=15V,V\(_{-}\)=-15V,若测得I总+=34mA,I\(_{总}\)-=34mA。则I+=I\(_{总}\)+-IW=34-

\(\frac{15+15}{1K}\)=34-30=4mA,I\(_{-}\)=I总-I\(_{W}\)=34-15+15;1K=34-30=4mA。

(三)几个问题

(1)这种方法只用一只管座,两只5l0KΩ电阻、两只5.1KΩ电阻,一只1KΩ电位器,一般容易做到。但需注意挑选两个510KΩ及两个5.1KΩ电阻时,应尽量使它们的阻值相等,1KΩ电位器也不可换用更大阻值的电位器,否则测量误差将要增大。

(2)被测集成运算放大器在测试时应予先接上规定的补偿元件,如消振电容、平衡元件等,否则将会产生寄生振荡或不平衡,造成测量误差。

图3
图3 🔍原图 (670×483)

(3)本测试电路也可采用单电源来测试,具体电路见图3,图3中用R\(_{1}\)和R2把单电源转换成对称的正负双电源。前面所介绍的双电源情况下的测试原理及方法完全适用单电源。只是双电源测试时,C点为电源的公共地,而单电源测试时,C点是电源的中点(即12V\(_{c}\)),请予注意。(谭明光)