集成運算放大器的參數測試

一、 實驗目的

1、  測量運算放大器的反相輸入電流和同相輸入電流。

2、  由反相和統相輸入電流測量值計算運放的輸入失調電流和輸入便置電流。

3、  測量輸出失調電壓并由輸出失調電壓的測量值計算輸入失調電壓。

4、  測量運放的輸入電阻和輸出電阻。

5、  測量運放的轉換速率。

二、 實驗器材

LM741   運放                       1個

直流電壓源                           1個

直流電流表                           1個

0—5uA微安表                        2個

信號發生器                            1臺

示波器                                1臺

電阻： 100Ω2個，10KΩ,100KΩ       各一個

三、實驗原理

測量運放的輸入失調電流和輸入偏置電流的電路如圖1 所示。運放的輸入偏置電流I_b為同相輸入端電流I₁與反相輸入端電流I₂ 的平均值。即

輸入失調電流Ios為兩個輸入電流之差，所以

                             I_os=I₁-I₂

圖1 測量運放的輸入失調電流和輸入偏置電流

不考慮相位時圖2 放大器的電壓增益Av可用下式計算

運放大輸入失調電壓Vos等于輸出失調電壓除以電壓增益Av，所以

圖2 測量運放的輸入失調電壓

測量運放輸入和輸出電阻的電路如圖3 所示。運放的輸入電阻Rin等于直流輸入電壓Vin除以直流輸入電流Iin，即

圖3 測量運放的輸入和輸出電阻  單電源運算放大器電路圖

測量運放轉換速率的電路如圖4 所示。轉換速率SR這個指標反映運放輸出電壓的最大變化率對階躍輸入電壓的響應情況。當運放連接成電壓跟隨器時，電壓增益為1，轉換速率是最低的。為了測量轉換速率，可在運放的輸入端加上一個大幅度的寬脈沖信號，測出輸出電壓Vo對時間的變化率，即

                                ΔV_o/Δt

圖4 測量運放的轉換功率

四、 實驗步驟

1、  在EWB平臺上建立如圖1所示的實驗電路，單擊仿真開關運行動態分析，記錄輸入電流。

2、  根據步驟1測出的輸入電流，計算輸入偏置電流I_b和輸入失調電流I_0s。

3、  在EWB平臺上建立如圖2所示的實驗電路，單擊仿真開關運行動態分析，記錄輸入失調電壓V_of。

4、  根據步驟3測出的輸出失調電壓和放大器的電壓增益，計算輸入失調電壓V_os。

5、  在EWB平臺上建立如圖3所示的實驗電路，單擊仿真開關運行動態分析，記錄輸入電流Iin和輸出電壓V_o.

6、  將負載電阻R_L減小為100Ω，然后單擊仿真開關運行動態分析。注意觀察Vo值，繼續減小R_L直至輸出電壓Vo等于步驟5測量值的一半。記錄R_L的阻值，這個阻值就是運放的輸出電阻Ro。

7、  根據步驟5中I_in的測量值及電源電壓V_in，計算運放的輸入電阻R_in。

8、  在EWB平臺上建立如圖4所示的實驗電路，儀器按圖設置。單擊仿真開關運行動態分析。測量輸出電壓曲線的斜率，確定轉換速率SR，單位為V/us。

五、 思考與分析

1、  輸入偏置電流I_b的測量值與741運放的典型值比較，情況如何？

2、  輸入失調電流I_os的測量值與741運放的典型值比較，情況如何？

3、  輸入失調電壓V_os的計算值與741運放的典型值比較，情況如何？

4、  運放輸入電阻的測量值是偏高還是偏低？

5、  運放輸出電阻的測量值是偏高還是偏低？

6、  轉換速率的測量值與741運放的典型值比較，情況如何？

7、  轉換速率對運放的頻率響應有何影響？