电路电压输出不稳怎么办

实验十　集成运算放大器指标测试

一、实验目的

1．掌握运算放大器主要指标的测试方法。

2．通过对运算放大器μA741指标的测试，了解集成运算放大器组件的主要参数的定义和表示方法。

二、实验仪器

1．双踪示波器

2．万用表

3．交流毫伏表

4．信号发生器

三、实验原理

本实验采用的集成运放型号为μA741。②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④分别为正（V_CC）、负（－V_EE）电源端，①脚和⑤脚为失调调零端。⑧脚为空脚。表5－19为μA741的典型参数规范。

表5－19　T＝25℃ UCC＝UEE＝15V

1．输入失调电压U_oS

输入失调电压U_oS是指输入信号为零时，输出端出现的电压折算到同相输入端的数值。失调电压测试电路如图5－23所示，

测量此时的输出电压U_o1即为输出失调电压，则输入失调电压为

实际输出的U_o1可能为正，也可能为负，高质量的运放U_oS一般在1mV以下。

测试中应注意：将运放调零端开路。

2．输入失调电流I_oS

输入失调电流I_oS是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差，

图5－23　输入失调电压UoS测试电路

由于I_B1，I_B2本身的数值已很小（微安级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路如图5－24所示，测试分两步进行。

（1）按图5－23测出输出电压U_o1，这是由输入失调电压U_oS所引起的输出电压。

（2）按图5－24，测出两个电阻R_B1、R_B2接入时的输出电压U_o2，若从中扣除输入失调电压U_oS的影响，则输入失调电流I_oS为

图5－24　输入失调电流I_oS测试电路

一般，I_oS在100mA以下。测试中应注意：将运放调零端开路。

3．输入偏置电流I_iB

输入偏置电流I_iB是指在无信号输入时，运放两输入端静态基极电流的平均值（I_B1＋I_B2）一般是微安数量级，若I_IB过大，不仅在不同信号内阻的情况下对静态工作点有较大的影响，而且也要影响温漂和运算精度，所以输入偏置电流越小越好。测量输入偏置电流的电路如图5－25所示。

图5－25　输入偏置电流测试电路

测试前电路应首先调零，即调节R_W使输入接地情况下失调电压为零，以后除说明开路外都要调零，不再说明。

4．开环差模放大倍数A_ud

集成运放在没有外部反馈时的支流差模放大倍数称为开环差模电压放大倍数，用A_ud表示。它定义为开环输出电压U_o与两个差分输入端之间所加信号电压U_id之比

按定义A_ud应是信号频率为零时的直流放大倍数，但为了测试方便，通常采用低频（几十赫兹以下）正弦交流信号进行测量。由于集成运放的开环电压放大倍数很高，难以直接进行测量，故一般采用闭环测量方法。A_ud的测试方法很多，现采用交、直流同时闭环的测量方法，如图5－26所示。

被测运放一方面通过R_F、R₁、R₂完成直流闭环，以抑制输出电压漂移，另一方面通过R_F和R_S实现交流闭环，外加信号Us经R₁、R₂分压，使U_id足够小，以保证运放工作在线性区，同相输入端电阻R₃应与反相输入端电阻R₂相匹配，以减小输入偏置电流的影响，电容C为隔直电容。被测运放的开环电压放大倍数为

图5－26　开环差模放大倍数A_ud测试电路

5．共模抑制比K_CMR

K_CMR的测试电路如图5－27所示。

集成运放的差模电压放大倍数A_d与共模电压放大倍数A_C之比称为共模抑制比

图5－27　共模抑制比K_CMR测试电路

理想运放对输入的共模信号其输出为零，但在实际的集成运放中，其输出不可能没有共模信号的成分，输出端共模信号愈小，说明电路对称性愈好，也就是说运放对共模干扰信号的抑制能力愈强，即K_CMR愈大。

集成运放工作在闭环状态下的差模电压放大倍数为

当接入共模输入信号U_iC时，测得U_oC，则共模电压放大倍数为

得共模抑制比为　　　　　

四、实验内容

为防正负电源接反损坏集成块，运放系列实验中μA741的电源已接上。另外输出端切忌不可短路，否则将会损坏集成块。

1．测量输入失调电压U_oS

在运放系列模块中，按图5－23正确连接实验电路，打开直流开关，用万用表测量输出端电压U_o1，并用公式（10－1）计算U_oS，记入表5－20。

表5－20　测量数据

2．测量输入失调电流I_oS

在运放系列模块中，按图5－24正确连接实验电路，打开直流开关，用万用表测量U_o2，并用公式（10－3）计算I_oS，记入表5－20。

3．测量输入偏置电流I_iB

若无微安级精度仪器此实验略过，有则先调零（调零方法：如下图所示连接电路，调节R_W使U_o为零即调零完毕，断开电路其他连线，若保持调零端的电位器R_W接入运放中，则后续实验可不用调零。调零时必须小心，不要使电位器的接线端与地线或正电源线相碰，否则会损坏运算放大器）后，如图5－25正确连接电路，记录所测数据。

图5－28

4．测量开环差模电压放大倍数A_ud

先调零（方法见步骤3说明），然后按图5－26正确连接实验电路，运放输入端加入一个频率20Hz，峰峰值为100mV正弦信号，用示波器监视输出波形。用毫伏表测量U_o和U_i，并用公式（10－5）计算A_ud，记入表5－20。

5．测量共模抑制比K_CMR

先调零（方法见步骤3说明），然后按图5－27正确连接实验电路，运放输入端加f＝100Hz，U_iC＝10V（峰峰值）正弦信号，用毫伏表测量U_oC和U_ic，并用公式（10－8）、式（10－9）计算A_C及K_CMR，记入表5－20。