运放参数测量波形

返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系1实验目的掌握运算放大器的主要性能参数的测试方法掌握方波－三角波函数发生器的设计方法与测试技术返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系24.3集成运放的参数测试（P56)运放的直流误差特性参数输入失调电压VIO输入失调电流IIO输入偏置电流IIB运放的差模特性参数差模开环直流电压增益AVO增益带宽积AV•BW运放的共模特性参数共模抑制比KCMR运放的大信号动态特性参数转换速率（摆动率）SR返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系3输入失调电压VIO当运放的两输入端加相同的电压或直接接地时为使输出直流电压为零，在两输入端间加有补偿直流电压VIO,该VIO称为输入失调电压。VIO一般为±(1‾20)mV，其值越小越好。测试方法：Rp100k＋15VR1100R3100RF100k－15V－＋vo1IOo1FRVVRR返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系4输入失调电流IIO当运放的输出电压为零时，将两输入端偏置电流的差称为输入失调电流。即IIO＝IB+-IB-，其中IB+为同相输入端基极电流，IB-为反相输入端基极电流。IIO一般为1nA‾10nA，其值越小越好。测试方法：Rp100k＋15VR1100R3100RF100k－15V－＋vo32IOBB31VVIIIRR返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系5输入偏置电流IIB输入偏置电流IIB是指集成运放两个输入端静态电流的平均值。IIB=（IB+＋IB-)/2Rp100k＋15VR1100R3100RF100k－15V－＋vo返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系64.3集成运放的参数测试（P56)运放的直流误差特性参数输入失调电压VIO输入失调电流IIO输入偏置电流IIB运放的差模特性参数开环差模直流电压增益AVO增益带宽积AV•BW运放的共模特性参数共模抑制比KCMR运放的大信号动态特性参数转换速率（摆动率）SR返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系7开环差模直流电压增益AVO指运放工作在线性区，在标称电源电压接规定负载，没有负反馈（开环）情况下的差模直流电压增益。•选择电阻(R1+R2)R3。测试方法：－＋信号源＋vo51k1kR3vi51kR1C47F51viR2RF＋15V－15V51Rp注意：•测量时，信号频率尽量选低（100Hz)，vi幅度一般取几十毫伏。•增益通常用dB（分贝）表示，即20lgAVO。AVOoooi12VDiiii2VVVVRRAVVVVR返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系8增益带宽积AV∙BWAV•BW＝常数通常运放的增益和带宽的乘积为常数，增益越高，带宽越窄。增益带宽积测量表RFR1ViVoAVBWAV•BW110kΩ10kΩ2100kΩ10kΩ31MΩ10kΩ－＋信号源voviR1RF＋15V－15VRp=R1RFCH1CH2示波器测试方法：返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系9思考题已知正弦输入信号为Vi＝20mV（有效值），负载阻抗RL＝1k，试设计一个反相放大器。要求如下：带宽不窄于50kHz，输出信号不小于6V(有效值)，输入阻抗Ri≥40k。此放大器的AV•BW＝？能用一级完成吗？返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系104.3集成运放的参数测试（P56)运放的直流误差特性参数输入失调电压VIO输入失调电流IIO输入偏置电流IIB运放的差模特性参数开环差模直流电压增益AVO增益带宽积AV•BW运放的共模特性参数共模抑制比KCMR运放的大信号动态特性参数转换速率（摆动率）SR返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系11共模抑制比KCMR•Vi＝2V（有效值）、f＝100Hz的正弦波。测试方法：－＋信号源vo100k100kR3vi100R1RF＋15V－15V100R2•将运放的AVD与AVC之比称为共模抑制比，单位dB。•KCMR愈大，表示放大器对共模信号（温度漂移、零点漂移等）的抑制能力愈强。VDCMRVC20lgAKAdBAVD=RF/R1AVC=Vo/Vi返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系124.3集成运放的参数测试（P56)运放的直流误差特性参数输入失调电压VIO输入失调电流IIO输入偏置电流IIB运放的差模特性参数开环差模直流电压增益AVO增益带宽积AV•BW运放的共模特性参数共模抑制比KCMR运放的大信号动态特性参数转换速率（摆动率）SR返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系13转换速率（摆动率）SR在闭环状态下，输入为大信号（例如阶跃信号）时，放大电路输出电压对时间的最大变化速率。，称为转换速率或摆动率，用SR表示，其单位为V/s。测试方法：SR＝△V/△t－＋信号源voviR1RF＋15V－15VRp=RFR1CH1CH2示波器10k10kvoviVoottt注意：用示波器Cursor功能测试△V、△t返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系14实验任务1（P63）测量运放NE5532的性能参数KCMR，记录表格见表4.3.2，并与P60表4.3.1所示典型值比较；测量NE5532的增益带宽积AV*BW，记录表格见表4.3.3；测量NE5532的SR。返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系15使用运放的注意事项（P60，自学）注意：正、负电源千万别接反！稳压电源12V12V12V+12V返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系165.3函数发生器设计（P96）函数发生器能自动产生方波-三角波-正弦波组成框图如图5.3.1所示：比较器积分器差分放大器一、函数发生器的基本组成及主要性能指标返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系175.3函数发生器设计（P96）一、函数发生器的基本组成及主要性能指标输出波形正弦波、方波、三角波等频率范围1~10Hz,10~100Hz,100~1kHz,1~10kHz,10~100kHz,100kHz~1MHz输出电压一般指输出波形峰-峰值，即Vpp=2Vm波形特性表征正弦波特性的参数是非线性失真~，一般要求~＜3%；表征三角波特性的参数是非线性系数△，一般要求△＜2%；表征方波特性的参数是上升时间tr，一般要求tr＜100ns(1kHz，最大输出时)。返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系18二、方波-三角波产生电路比较器积分器同相迟滞比较器将翻转条件V+=V–=0代入ia13213o11322VRPRRRPRVRPRRRVo1132iaVRPRRVCC132TVRPRRVCC132TVRPRRVCC132TTT2VRPRRVVV比较器的门限宽度VT为vo1VT–VT+＋VCC－VEEviao返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系19二、方波-三角波产生电路比较器积分器同相迟滞比较器反相积分器将翻转条件V+=V–=0代入ia13213o11322VRPRRRPRVRPRRRVo1132iaVRPRRVCC132TVRPRRVCC132TVRPRRV)()()(d)(10C2224CC0C2241o2o210tvtCRPRVtvtRPRvCvtt返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系20a点闭合，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。方波-三角波的工作过程：输出vo1为高电平（+VCC)，比较器门限电压为VT-。这时积分器开始反向积分，三角波vo2线性下降。当vo2下降到VT-时，比较器翻转，输出vo1由高电平跳到低电平,门限电压为VT+。这时积分器又开始正向积分，vo2线性增加。如此反复，就可自动产生方波-三角波。tvO10vO20tVT-VT+返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系21方波-三角波的幅度和频率三角波正、负幅度：方波幅度：略小于+VCC和-VEE就是比较器门限电压CC132o2mVRPRRV2o2ppTCC312RPRVVVR方波-三角波频率：213224)(41RRPRCRPRf132242)(4RPRCRPRRT返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系22方波-三角波的幅度和频率三角波正、负幅度：CC132o2mVRPRRV方波-三角波频率：213224)(41RRPRCRPRf①方波的幅度由+VCC和–VEE决定；②三角波幅度可由RP1进行调节，但会影响频率；③调节RP2，可调节频率，且不会影响三角波幅度，可用RP2实现频率微调，用C2改变频率范围。结论：返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系23三、设计任务（P103）：方波-三角波函数发生器设计已知条件：运放NE5532一只性能指标要求:频率范围:100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；输出电压:方波Vp-p≤24V，三角波Vp-p=6V；波形特性:方波tr＜30s(1kHz，最大输出时)三角波△＜2%返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系24测试内容与要求测量性能指标，将测量数据填入自拟表格中，并对结果进行误差分析在不同的频率范围档，选取一个频率值，画出方波-三角波波形，并标出电压幅值和周期返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系25四、方波-三角波发生器的装调由于比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，故这两个单元电路需同时安装。注意:在安装电位器RP1与RP2之前，先将其调整到设计值，否则电路可能会不起振。如果电路接线正确，则在接通电源后，A1的输出vo1为方波，A2的输出vo2为三角波。在频率较低时，微调RP1，使三角波输出幅度满足设计指标要求。再调节RP2，则输出频率连续可变。返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系26五、注意事项1.组装电路前须对所有电阻逐一测量，作好记录。2.集成运算放大器的各个管脚不要接错，尤其是正、负电源不能接反，否则极易损坏芯片。NE5532返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系27验收要求输出方波和三角波峰峰值满足设计要求通过选择合适的C，工作频段正确调节RP2，输出频率在指定频段连续可调，调节范围正确波形记录坐标系，关键参数完整电路安装整齐，所有器件和引线的安装横平竖直，紧贴面包板，如果出现飞线，则不予验收，请同学们注意精品课件！精品课件！返回衡阳师范学院物理与电子信息科学系30六、下阶段实验（16-18周）音响放大器设计与调试话音放大电路设计