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直流电源运放关键参数如何测?

文章来源:稳压电源公司,时间:2017-09-08 09:06    点击量:

直流电源运算放大器是差分输入、单端输出的极高增益放大器,常用于高精度模拟直流电源电路,因此必须精确测量其性能。但在开环测量中,其开环增益可能高达107或更高,而拾取、杂散直流电源电流或塞贝克(热电偶)效应可能会在放大器输入端产生非常小的直流电源电压,这样的话,误差将是难以避免的……

通过使用伺服环路,可以大大简化测量过程,强制放大器输入调零,使得待测放大器能够测量自身的误差。图1显示了一个运用该原理的多功能直流电源电路,它利用一个辅助运放作为积分器,来建立一个具有极高直流开环增益的稳定环路。开关为执行下面所述的各种测试提供了便利。

 

基本运算放大器测量直流电源电路

图1. 基本直流电源运算放大器测量直流电源电路

图1所示直流电源电路能够将大部分测量误差降至最低,支持精确测量大量直流和少量交流参数。附加的“辅助”直流电源运算放大器无需具有比待测直流电源运算放大器更好的性能,其直流开环增益最好能达到106或更高。如果待测器件(DUT)的失调直流电源电压可能超过几mV,则辅助运放应采用±15 V直流电源供电(如果DUT的输入失调直流电源电压可能超过10 mV,则需要减小99.9 kΩ电阻R3的阻值。)

DUT的直流电源直流电源电压+V和–V幅度相等、极性相反。总直流电源直流电源电压理所当然是2 × V。该直流电源电路使用对称直流电源,即使“单直流电源”运放也是如此,因为系统的地以直流电源的中间直流电源电压为参考。

作为积分器的辅助放大器在直流时配置为开环(最高增益),但其输入电阻和反馈电容将其带宽限制为几Hz。这意味着,DUT输出端的直流直流电源电压被辅助放大器以最高增益放大,并通过一个1000:1衰减器施加于DUT的同相输入端。负反馈将DUT输出驱动至地电位。(事实上,实际直流电源电压是辅助放大器的失调直流电源电压,更精确地说是该失调直流电源电压加上辅助放大器的偏置直流电源电流在100 kΩ电阻上引起的压降,但它非常接近地电位,因此无关紧要,特别是考虑到测量期间此点的直流电源电压变化不大可能超过几mV)。

测试点TP1上的直流电源电压是施加于DUT输入端的校正直流电源电压(与误差在幅度上相等)的1000倍,约为数十mV或更大,因此可以相当轻松地进行测量。

理想直流电源运算放大器的失调直流电源电压(Vos)为0,即当两个输入端连在一起并保持中间直流电源直流电源电压时,输出直流电源电压同样为中间直流电源直流电源电压。现实中的直流电源运算放大器则具有几微伏到几毫伏不等的失调直流电源电压,因此必须将此范围内的直流电源电压施加于输入端,使输出处于中间电位。

图2给出了最基本测试——失调直流电源电压测量的配置。当TP1上的直流电源电压为DUT失调直流电源电压的1000倍时,DUT输出直流电源电压处于地电位。

理想直流电源运算放大器具有无限大的输入阻抗,无直流电源电流流入其输入端。但在现实中,会有少量“偏置”直流电源电流流入反相和同相输入端(分别为Ib–和Ib+).

   它们会在高阻抗直流电源电路中引起显著的失调直流电源电压。根据直流电源运算放大器类型的不同,这种偏置直流电源电流可能为几fA(1 fA = 10–15 A,每隔几微秒流过一个电子)至几nA;在某些超快速直流电源运算放大器中,甚至达到1 - 2 μA。图3显示如何测量这些直流电源电流。
 



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