全国电子设计大赛题目B 集成运放测试仪.doc

1、 B-1 集成运放集成运放参数参数测试仪测试仪（B B 题题） 一、一、任务任务 设计并制作一台能测试通用型集成运算放大器参数的测试仪，示意图如图 1 所示。 被测被测 运放运放 键键 盘盘 与与 显显 示示 控控 制制 电电 路路 运放参数运放参数 测试电路测试电路 信号源信号源 图 1 二、要求 1、基本要求、基本要求 （1） 能测试 VIO(输入失调电压)、 IIO(输入失调电流)、 AVD (交流差模开环电压增益)和 KCMR (交流共模抑制比)四项基本参数，显示器最大显示数为 3999； （2）各项被测参数的测量范围及精度如下(被测运放的工作电压为 15V)： VIO：测量范围为 0

2、40mV（量程为 4mV 和 40mV） ，误差绝对值小于 3%读数+1 个字； IIO：测量范围为 04A（量程为 0.4A 和 4A） ，误差绝对值小于 3%读数+1 个 字； AVD：测量范围为 60dB120dB，测试误差绝对值小于 3dB； KCMR：测量范围为 60dB120dB，测试误差绝对值小于 3dB； （3） 测试仪中的信号源(自制)用于 AVD、KCMR参数的测量， 要求信号源能输出频率为 5Hz、 输出电压有效值为 4 V 的正弦波信号，频率与电压值误差绝对值均小于 1%； （4）按照本题附录提供的符合 GB3442-82 的测试原理图(见图 2图 4)，再制作一组符合

3、 该标准的测试 VIO、IIO、AVD 和 KCMR参数的测试电路，以此测试电路的测试结果作 为测试标准，对制作的运放参数测试仪进行标定。 2、发挥部分、发挥部分 （1）增加电压模运放 BWG (单位增益带宽)参数测量功能，要求测量频率范围为 100kHz3.5MHz，测量时间10 秒，频率分辨力为 1kHz； 为此设计并制作一个扫频信号源，要求输出频率范围为 40kHz4MHz，频率误 差绝对值小于 1%；输出电压的有效值为 2V0.2 V； （2） 增加自动测量(含自动量程转换)功能。该功能启动后，能自动按 VIO、 IIO、AVD 、KCMR 和 BWG的顺序测量、显示并打印以上 5 个

4、参数测量结果； （3）其他。 B-2 三、评分标准 项 目 满分 基本要求 设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路 图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。 50 实际制作完成情况 50 发挥部分 完成第（1）项 30 完成第（2）项 15 其他 5 四、说明 1、为了制作方便，被测运放的型号选定为 8 引脚双列直插的电压模运放 F741 (LM741、 A741、F007 等)通用型运算放大器； 2、为了测试方便，自制的信号源应预留测量端子； 3、测试时用到的打印机自带。 附录：附录： 参照 GB3442-82 标准，VIO、IIO、AVD 和 KCMR

5、参数的测试原理图分别如图 2、图 3 和图 4 所示。图 3 和图 4 中的信号源可采用现成的信号源。为了保证测试精度，外接测试仪表（信 号源和数字电压表）的精度应比自制的运放参数测试仪的精度高一个数量级。 （1）VIO、IIO电参数测试原理图电参数测试原理图 + - + - 被测运放 辅助运放 Rf R1 Ri Ri R2 K1 K2 R R VL Rf 数字电压表 (4位半以上) 图 2 在 K1、K2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为 VL0 ，则有： L0 fi i IO V RR R V 在 K1、K2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为 VL0 ；在 K1、K2断开时，测得 辅助运放

6、的输出电压记为 VL1，则有： R VV RR R I L0L1 fi i IO B-3 （2）AVD电参数的测试原理与测试原理图电参数的测试原理与测试原理图 + - + - 被测运放 辅助运放 Rf R1 Ri Ri R2 信号源 RL Rf 数字 示波器 V LO Vs 图 3 设信号源输出电压为 VS，测得辅助运放输出电压为 VL0，则有 )dB(lg20 i fi LO S VD R RR V V A （3）KCMR电参数的测试原理与测试原理图电参数的测试原理与测试原理图 图 4 设信号源输出电压为 VS，测得辅助运放输出电压为 VL0，则有 )dB(lg20 i fi LO S CM

7、R R RR V V K 附录附录说明说明 1、测试采用了辅助放大器测试方法。要求辅助运放的开环增益大于 60dB，输入失调电 压和失调电流值小； 2、为了保证测试精度，要求对 R、Ri、Rf的阻值准确测量，R1、R2的阻值尽可能一致； IIO与 R 的乘积远大于 VIO； IIO与 Ri / Rf的乘积应远小于 VIO。测试电路中的电阻值建议取： Ri =100、Rf =20 k100k、R1 = R2=30k、RL=10 k、R=1M； 3、 建议图 3、 4 中使用的信号源输出为正弦波信号， 频率为 5Hz、 输出电压有效值为 4 V。 + - + - 被测运放 辅助运放 Rf R1 Ri Ri R2 RL Rf 数字 示波器 信号源 VS VL0