運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)易測(cè)量

運(yùn)算放大器是差分輸入、單端輸出的極高增益放大器，常用于高精度模擬電路，因此必須精確測(cè)量其性能。但在開(kāi)環(huán)測(cè)量中，其開(kāi)環(huán)增益可能高達(dá)107或更高，而拾取、雜散電流或塞貝克（熱電偶）效應(yīng)可能會(huì)在放大器輸入端產(chǎn)生非常小的電壓，這樣誤差將難以避免。

　　通過(guò)使用伺服環(huán)路，可以大大簡(jiǎn)化測(cè)量過(guò)程，強(qiáng)制放大器輸入調(diào)零，使得待測(cè)放大器能夠測(cè)量自身的誤差。圖1顯示了一個(gè)運(yùn)用該原理的多功能電路，它利用一個(gè)輔助運(yùn)放作為積分器，來(lái)建立一個(gè)具有極高直流開(kāi)環(huán)增益的穩(wěn)定環(huán)路。開(kāi)關(guān)為執(zhí)行下面所述的各種測(cè)試提供了便利。

圖1. 基本運(yùn)算放大器測(cè)量電路

　　圖1所示電路能夠?qū)⒋蟛糠譁y(cè)量誤差降至最低，支持精確測(cè)量大量直流和少量交流參數(shù)。附加的“輔助”運(yùn)算放大器無(wú)需具有比待測(cè)運(yùn)算放大器更好的性能，其直流開(kāi)環(huán)增益最好能達(dá)到106或更高。如果待測(cè)器件（DUT）的失調(diào)電壓可能超過(guò)幾mV，則輔助運(yùn)放應(yīng)采用±15 V電源供電（如果DUT的輸入失調(diào)電壓可能超過(guò)10 mV，則需要減小99.9 kΩ電阻R3的阻值。）

　　DUT的電源電壓+V和–V幅度相等、極性相反。總電源電壓理所當(dāng)然是2 × V。該電路使用對(duì)稱(chēng)電源，即使“單電源”運(yùn)放也是如此，因?yàn)橄到y(tǒng)的地以電源的中間電壓為參考。

　　作為積分器的輔助放大器在直流時(shí)配置為開(kāi)環(huán)（最高增益），但其輸入電阻和反饋電容將其帶寬限制為幾Hz。這意味著，DUT輸出端的直流電壓被輔助放大器以最高增益放大，并通過(guò)一個(gè)1000:1衰減器施加于DUT的同相輸入端。負(fù)反饋將DUT輸出驅(qū)動(dòng)至地電位。（事實(shí)上，實(shí)際電壓是輔助放大器的失調(diào)電壓，更精確地說(shuō)是該失調(diào)電壓加上輔助放大器的偏置電流在100 kΩ電阻上引起的壓降，但它非常接近地電位，因此無(wú)關(guān)緊要，特別是考慮到測(cè)量期間此點(diǎn)的電壓變化不大可能超過(guò)幾mV）。

　　測(cè)試點(diǎn)TP1上的電壓是施加于DUT輸入端的校正電壓（與誤差在幅度上相等）的1000倍，約為數(shù)十mV或更大，因此可以相當(dāng)輕松地進(jìn)行測(cè)量。

　　理想運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓（Vos）為0，即當(dāng)兩個(gè)輸入端連在一起并保持中間電源電壓時(shí)，輸出電壓同樣為中間電源電壓?，F(xiàn)實(shí)中的運(yùn)算放大器則具有幾微伏到幾毫伏不等的失調(diào)電壓，因此必須將此范圍內(nèi)的電壓施加于輸入端，使輸出處于中間電位。