集成运算放大器的好坏与参数的测试

集成运算放大器简称集成运放，又称计算放大器(因为它能完成信号的计算功能)或差动放大器(因为它有两个输入端)，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”，此名称一直延续至今。

集成运算放大器具有输入电阻高(50KΩ以上)、输出电阻低(几十欧)、电压放大倍数大(104以上)及零点漂移低等优点，可取代分立器件，成为一种高增益的直接耦合放大器和具有很高放大倍数和深度反馈的直流放大器。集成运算放大器的用途甚广，可用作加法器、比例放大器、电压跟随器、比较器、积分器、振荡器、有源滤波器等。

集成运算放大器的分类如下(括号内为典型产品型号)：

(1)单运算放大器，包括通用型运算放大器(例如uA741、F007)、低功耗型运算放大器(uPC253、F011)、高输入阻抗型运算放大器(CA3140、DG3140)、高速型运算放大器(LM318、FX318)、精密型运算放大器(LM308、F308)、斩波自稳零型运算放大器(ICL7650、5G7650)、可编程型运算放大器(uA776)。

(2)双运算放大器(TL062、LMl58、FXl58)。

(3)四运算放大器(LM324、FX324)。

(4)四电压比较器(LM339、FX339)。

集成运算放大器的参数测试

一、 实验目的

1、 测量运算放大器的反相输入电流和同相输入电流。

2、 由反相和统相输入电流测量值计算运放的输入失调电流和输入便置电流。

3、 测量输出失调电压并由输出失调电压的测量值计算输入失调电压。

4、 测量运放的输入电阻和输出电阻。

5、 测量运放的转换速率。

二、 实验器材

LM741 运放 1个

直流电压源 1个

直流电流表 1个

0—5uA微安表 2个

信号发生器 1台

示波器 1台

电阻： 100Ω2个，10KΩ,100KΩ 各一个

三、实验原理

测量运放的输入失调电流和输入偏置电流的电路如图1 所示。运放的输入偏置电流Ib为同相输入端电流I1与反相输入端电流I2 的平均值。即

输入失调电流Ios为两个输入电流之差，所以

Ios=I1-I2

图1 测量运放的输入失调电流和输入偏置电流

不考虑相位时图2 放大器的电压增益Av可用下式计算

运放大输入失调电压Vos等于输出失调电压除以电压增益Av，所以

图2 测量运放的输入失调电压

测量运放输入和输出电阻的电路如图3 所示。运放的输入电阻Rin等于直流输入电压Vin除以直流输入电流Iin，即

图3 测量运放的输入和输出电阻 单电源运算放大器电路图

测量运放转换速率的电路如图4 所示。转换速率SR这个指标反映运放输出电压的最大变化率对阶跃输入电压的响应情况。当运放连接成电压跟随器时，电压增益为1，转换速率是最低的。为了测量转换速率，可在运放的输入端加上一个大幅度的宽脉冲信号，测出输出电压Vo对时间的变化率，即

图4 测量运放的转换功率

四、 实验步骤

1、 在EWB平台上建立如图1所示的实验电路，单击仿真开关运行动态分析，记录输入电流。

2、 根据步骤1测出的输入电流，计算输入偏置电流Ib和输入失调电流I0s。

3、 在EWB平台上建立如图2所示的实验电路，单击仿真开关运行动态分析，记录输入失调电压Vof。

4、 根据步骤3测出的输出失调电压和放大器的电压增益，计算输入失调电压Vos。

5、 在EWB平台上建立如图3所示的实验电路，单击仿真开关运行动态分析，记录输入电流Iin和输出电压Vo.

6、 将负载电阻RL减小为100Ω，然后单击仿真开关运行动态分析。注意观察Vo值，继续减小RL直至输出电压Vo等于步骤5测量值的一半。记录RL的阻值，这个阻值就是运放的输出电阻Ro。

7、 根据步骤5中Iin的测量值及电源电压Vin，计算运放的输入电阻Rin。

8、 在EWB平台上建立如图4所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真开关运行动态分析。测量输出电压曲线的斜率，确定转换速率SR，单位为V/us。

理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环状态下以负反馈工作(如果没有负反馈，开环放大下的运放成为一个比较器)。因此要判断器件的好坏，首先应分清楚运放在电路中是做放大器用还是做比较器用。

不论是何类型的放大器，都有一个反馈电阻rf，可从电路上检查这个反馈电阻，用检查输出端和反向输入端之间的阻值，如果大的离谱，如几mω以上，则大概可以肯定运放是做比较器用，如果此阻值较小(0ω至几十kω)，则再查查看有无电阻接在输出端和反向输入端之间，有的话肯定是做放大器用。

根据放大器虚短的原理，如果运放线性工作，其同向输入端和反向输入端电压必然相等，即使有差别也是mv级。当然在某些高输入阻抗电路中，万用表的内阻会对电压测试有点影响，但一般不会超过0.2v，如果有0.5v以上的差别，则放大器必坏无疑!

如果运放做比较器用，则允许同向输入端和反向输入端电压不等：当同向电压>;反向电压，则输出电压接近正向最大值;当同向电压运算放大器的好坏了。

在很多中，都有集成运放作小信号的放大之用，它较其他集成块和元件易坏，所以能迅速判断其好坏可以说是修理仪器仪表的一条捷经。比较复杂的仪器仪表中的集成块很多是直接焊接在印刷线路板上，线路板插在插座内，各线路板之间的距离也很小，要想直接测量电压很困难。下面提出一些简便、实用的判断集成运放块的方法。

1、通电一段时间后手摸集成运放块的温度，如温度大于50℃应怀疑其是否损坏。

2、若可能的话，测其直流电流，应在几毫安以内。否则就是损坏。

3、集成运放有单运放和几个运放组合在一起的，应熟悉它的及输入、输出脚。这也有一定规律可找及查找有关的手册即可知道。集成运放的输入脚之间电阻应比较大(一般大于10 m欧)，测量值小时应观察输入端有无限值的，否则是损坏无疑。

4、在线测量输入电压应比较小。一般0.1 v以下。用手接触输入端，电压应会在输出端有变化，或用手接触反馈电阻二端(相当于并联一个电阻)，输出也会相应变化。当然直接用相应反馈电阻并联也可。