CN115856574A - 运算放大器通道性能的测试装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种运算放大器通道性能的测试装置及系统。该测试装置包括短接装置和两个以上的测试电路；测试电路包括信号输入端、信号输出端和信号检测端；信号输出端用于输出激励信号至对应的待测试通道，信号检测端用于接收待测试通道的输出信号。当运算放大器的待测试通道为多个时，短接装置能够快速地将多个待测试通道所接入的测试电路进行串接，若最后的输出信号异常，将多个待测试通道进行分组，通过短接装置将每组对应的测试电路串接后，分组进行检测，定位出异常通道所在的小组后还可以继续分组、串接、检测，从而实现对多个通道性能的高效检测，在检测出异常时能够快速缩小异常通道范围，快速定位，测试效率高。

Description

运算放大器通道性能的测试装置和系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种运算放大器通道性能的测试装置及系统。

背景技术

运算放大器在电路中主要实现积分、微分、加减乘除、对数、指数等功能，常用于精密测量、电源控制、通信、信息处理等领域，其在电路中具有重要地位，对运算放大器的性能进行测试也尤为重要。

一般而言，开展运算放大器测试需要借助外部仪器，由直流电源为运算放大器供电，由信号发生器为运算放大器提供输入激励，运算放大器输出后，用示波器检测输出信号的质量，从而判断当前检测的通道的性能。但是，当运算放大器为多通道输出时，需要对单个通道逐个进行测试，这就使得测试总时间长，测试效率低。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高多通道运算放大器的测试效率的运算放大器通道性能的测试装置及系统。

一种运算放大器通道性能的测试装置，包括短接装置和两个以上的测试电路；

每一所述测试电路用于接入待测运算放大器的一个通道，所述测试电路包括信号输入端、信号输出端和信号检测端；所述信号输出端用于输出激励信号至对应的待测试通道，所述信号检测端用于接收所述待测试通道的输出信号；

在对所述待测运算放大器的两个以上的通道进行性能测试时，各待测试通道所接入的测试电路通过所述短接装置依次连接；其中，位于首端的所述测试电路的信号输入端接入信号发生设备，位于末端的所述测试电路的信号检测端连接信号检测设备，以检测各待测试通道是否异常；所述短接装置连接上一测试电路的信号检测端，以及下一测试电路的信号输入端。

在其中一个实施例中，所述测试电路包括第一电阻、第二电阻和第一短接接口；所述第一电阻的第一端连接所述信号输入端，所述第一电阻的第二端连接所述信号输出端，所述信号输出端用于连接待测试通道的同相输入端；所述第一短接接口的两端分别用于连接所述待测试通道的反相输入端和输出端；所述第二电阻的第一端连接所述信号检测端，所述信号检测端用于连接所述待测试通道的输出端，所述第二电阻的第二端接地；其中，所述信号输入端和所述信号检测端用于连接所述信号检测设备。

在其中一个实施例中，所述测试电路还包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端用于与所述待测试通道的反相输入端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述第四电阻的第二端用于连接所述待测试通道的输出端。

在其中一个实施例中，所述测试电路还包括用于接入测试电源的电源输入端，所述电源输入端连接所述待测试通道的电源端。

在其中一个实施例中，所述电源输入端包括正极输入端和负极输入端；所述正极输入端连接所述测试电源的输出正极，以及用于连接待测试通道的正电源端，所述负极输入端用于连接待测试通道的负电源端

在其中一个实施例中，所述测试电路还包括第二短接接口；所述第二短接接口的两端分别连接所述负极输入端和地；当所述第二短接接口接入所述短接装置时，所述负极输入端接地。

在其中一个实施例中，所述测试电路还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路设置在所述第二短接接口的两端之间。

在其中一个实施例中，所述测试电路还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路设置于所述正极输入端和地之间。

在其中一个实施例中，所述短接装置为短路帽。

一种运算放大器通道性能测试系统，包括：信号发生设备、信号检测设备和如上述的运算放大器通道性能的测试装置。

上述运算放大器通道性能的测试装置及系统，当运算放大器的待测试通道为多个时，可以先通过短接装置快速地将多个待测试通道所接入的测试电路进行串接，检测最后的输出信号是否正常，若正常，说明多个待测试通道均正常，检测完毕；若异常，可以将多个待测试通道进行分组，通过短接装置将每组中的多个待测试通道所接入的测试电路串接后，分别对每组进行检测，定位出异常通道所在的小组后还可以继续对该小组内的多个待测试通道进行分组检测，直至定位出异常通道。从而在对多通道运算放大器测试时，实现对多个通道性能的高效检测，在检测出异常时能够快速缩小异常通道范围，快速定位异常通道，操作简单，效率高。

附图说明

图1为一实施例中运算放大器通道性能的测试装置的结构框图；

图2为一实施例中运算放大器通道性能的测试装置中测试电路的结构框图；

图3为一实施例中运算放大器通道性能的测试装置的电路示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

多通道运算放大器为常见的集成电路，在实际量产或者功能性能摸底测试中，如何简单、快速、高效地完成运算放大器的功能性能测试以及异常问题定位，是很多测试工程师不断探索的方向。在传统的测试技术中，运算放大器的多通道检测方案为将运算放大器的多通道进行串接输出，当所有通道无异常时，总的通道输出结果无异常，由此可以快速完成器件的功能性能测试。当运算放大器的任一通道发生异常时，总的通道输出结果异常，但此时无法确定是哪一通道出现异常，无法快速定位异常位置。基于此，本申请提供一种基于多通道放大器检测装置，该装置既能兼容多通道无异常时的高效检测，又能简单快速定位异常通道。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种运算放大器通道性能的测试装置100，包括短接装置10和两个以上的测试电路20，每一测试电路20用于接入待测运算放大器的一个通道。

测试电路20包括信号输入端、信号输出端和信号检测端；信号输出端用于输出激励信号至对应的待测试通道，信号检测端用于接收待测试通道的输出信号。在对待测运算放大器的两个以上的通道进行性能测试时，各待测试通道所接入的测试电路20通过短接装置10依次连接；其中，位于首端的测试电路20的信号输入端接入信号发生设备100，位于末端的测试电路20的信号检测端连接信号检测设备300，以检测各待测试通道是否异常；短接装置10连接上一测试电路20的信号检测端，以及下一测试电路20的信号输入端。

可以理解的，图1仅以测试电路20的数量为两个为例，而根据运算放大器的不同，测试装置100中测试电路20的数量也可以不同，如四个、八个、十六个等。当待测的运算放大器接入时，每一测试电路20接入一个通道，具体的，每一测试电路20均连接一个通道的同相输入端、反相输入端、输出端、正电源端和负电源端，本实施例中，信号输出端连接待测试通道的同相输入端，信号检测端连接待测试通道的输出端。

当需要对待测运算放大器的多个通道进行性能测试时，各待测试通道所接入的测试电路20通过短接装置10依次串接。具体的，位于首端的测试电路20的信号输入端接入信号发生设备200，接收信号发生设备200输出的测试信号，其信号输出端输出激励信号至对应的待测试通道，信号检测端接收并输出待测试通道的输出信号，且该信号检测端通过短接装置10连接下一个测试电路20的信号输入端。

下一个测试电路20的信号输入端接收首端测试电路20的输出信号，其信号输出端输出激励信号至对应的待测试通道，信号检测端接收并输出待测试通道的输出信号，且该信号检测端再通过短接装置10连接下一个测试电路20的信号输入端，依次类推。位于末端的测试电路20的信号检测端连接信号检测设备300，信号检测设备300检测位于末端的测试电路20的信号检测端输出的输出信号，从而检测依次连接后的各待测试通道是否异常，当该输出信号正常时，说明待测运算放大器的待测试通道均正常；当该输出信号异常时，则说明存在异常通道，如果需要对异常通道进行定位，则需要再次进行测试。

再次测试时，可以对每一个待测试通道单独检测，即，逐次将各个待测试通道所接入的测试电路20的信号输入端接入信号发生设备200，信号检测端连接信号检测设备300，以单独检测每一个待测试通道是否异常。但是，这种方式在对待测试通道数量较少的运算放大器进行测试时，效率影响不明显，若待测试通道数量较多，则测试效率明显偏低。

为了提高测试效率，待测试通道数量较多时，可以利用短接装置10对多个待测试通道进行层层分组，假设各待测试通道有N个，将N个通道分成两组(或多组)，利用多个短接装置将两组待测试通道所接入的测试电路20分别串接后，分别对两组待测试通道进行测试，以定位异常通道所在的小组；再继续将定位出的故障通道所在的小组进行二分(或分多组)，二分后的各小组用短接装置10再进行串接、测试，直至排除出异常通道。

其中，信号发生设备200可以为函数发生器或信号发生器等可以产生用于测试运算放大器的测试信号的设备；信号检测设备300可以为示波器或频谱仪等用于检测接收到的信号的设备。

上述运算放大器通道性能的测试装置100，当运算放大器的待测试通道为多个时，可以先通过短接装置10快速地将多个待测试通道所接入的测试电路20进行串接，检测最后的输出信号是否正常，若正常，说明多个待测试通道均正常，检测完毕；若异常，可以将多个待测试通道进行分组，通过短接装置10将每组中的多个待测试通道所接入的测试电路20串接后，分别对每组进行检测，定位出异常通道所在的小组后还可以继续对该小组内的多个待测试通道进行分组检测，直至定位出异常通道。从而在对多通道运算放大器测试时，实现对多个通道性能的高效检测，在检测出异常时能够快速缩小异常通道范围，快速定位异常通道，操作简单，效率高。

在一个实施例中，短接装置10为短路帽。短路帽结构简单、成本低廉、使用时无需焊接，能够实现电路的快速短接和断开。本实施例中，可以在电路板的信号输入端、信号输出端和信号检测端处分别焊接单排针或其它适用于短路帽的接头，当检测运算放大器性能正常与否时，用短路帽能够快速地将多个待测试通道所在的测试电路20进行串接、分组、以及重新分组等，进而能够快速缩小异常通道范围，快速定位异常通道，操作简单，用时短。

在一个实施例中，如图2所示，测试电路包括第一电阻RS1、第二电阻R2和第一短接接口；第一电阻RS1的第一端连接信号输入端，第一电阻RS1的第二端连接信号输出端，信号输出端用于连接待测试通道(以U1A为例)的同相输入端(图示引脚3)；第一短接接口的两端分别用于连接待测试通道U1A的反相输入端(图示引脚2)和输出端(图示引脚1)；第二电阻R2的第一端连接信号检测端，信号检测端用于连接待测试通道U1A的输出端，第二电阻R2的第二端接地AGND；其中，信号输入端和信号检测端用于连接信号检测设备300。

本实施例中，第一电阻RS1的第一端通过信号输入端接收信号发生设备200输出的测试信号或上一个测试电路20的信号检测端输出的输出信号，第一电阻RS1的第二端通过信号输出端输出激励信号至对应的待测试通道U1A的同相输入端，待测试通道U1A的输出端通过信号检测端输出输出信号至信号检测设备300或下一个测试电路20的信号输入端。

在对应的电路板上，第一短接接口的两端可以分别焊接单排针或其它适用于短路帽的接头，用于连接短接装置10，即短路帽P2。在接入短路帽P2时，待测试通道U1A的反相输入端和输出端连接。信号输入端处也可以焊接单排针或其它适用于短路帽的接头J1，信号检测端焊接单排针或其它适用于短路帽的接头J4；接头J1和接头J4用于快速稳定地连接信号检测设备300的两个通道。以信号检测设备300为示波器为例，测试时，示波器通道1(CH1)的探头连接接头J1,示波器通道2(CH2)的探头连接接头J4，示波器探头的夹子接地AGND，操作简便且连接稳定。

需要说明的是，测试过程中，可以结合需要进行的具体测试的内容，选择第一电阻RS1和第二电阻R2的阻值以及第一短接接口是否短接。例如，在测量运算放大器的跟随功能和测试单位增益时静态功耗时，第一短接接口通过短路帽P2短接，示波器CH1接接头J1和地AGND，示波器CH2接接头J4和地AGND。

在一个实施例中，测试电路20还包括第三电阻RG1和第四电阻RF1；第三电阻RG1的第一端和第四电阻RF1的第一端均用于与待测试通道U1A的反相输入端连接，第三电阻RG1的第二端接地AGND，第四电阻RF1的第二端用于连接待测试通道U1A的输出端。

本实施例中，也需要结合具体的测试内容，确定第一电阻RS1、第二电阻R2、第三电阻RG1和第四电阻RF1是否接入电路、接入的阻值以及第一短接接口是否短接。

例如，在测量运算放大器的跟随功能时，第三电阻RG1和第四电阻RF1不接入电路，第一短接接口通过短路帽P2短接。在测量运放10x放大功能时，电路，第三电阻RG1和第四电阻RF1均接入电路，第一短接接口不短接。

本实施例中，可以实现对运算放大器的性能的全面测试，短路帽P2可以快速地对测试电路20的结构进行转换，加快测试效率。

进一步的，电路板上，还可以分别焊接用于接地的单排针或其它适用于短路帽的接头J2和接头J5，接头J2在电路板上靠近接头J1，接头J5在电路板上靠近接头J4。测试时，CH1探头的探针连接接头J1、夹子连接接头J2，CH2探头的探针连接接头J4、夹子连接接头J5，既兼顾了探针与夹子之间的线长，也可以提高检测精度，且便于操作。

具体地，设计人员可以结合电路板的布局灵活设置接头J5和接头J2，例如接头J5与第二电阻R2的第二端连接，接头J2与第三电阻RG1的第二端连接。

进一步地，参照图3，以测试电路20的数量为两个为例，两个测试电路20之间通过短路帽P1连接。每个测试电路20均包括一组第一电阻RS1、第二电阻R2、第三电阻RG1、第四电阻RF1和第一短接接口；其中测试电路20中各元件的连接关系类似，不再赘述。

进一步地，还可以在首端测试电路20的信号输入端和末端测试电路20的信号检测端分别设置BNC(Bayonet Nut Connector，刺刀螺母连接器)接头J3和BNC接头J6，BNC接头J3和BNC接头J6与信号发生设备200和示波器的探头的连接更加可靠，测试信号和输出信号的输入、输出都会更稳定，使得测试结果的可靠性更高，同时提高了测试时的操作便捷性。

进一步地，首端测试电路20设置的接头J2也可以与BNC接头J3连接。

通过设置接头J1、接头J4、接头J2和接头J5，利用短路帽P1即可快速将两两测试电路20进行快速连接、快速断开。

在一个实施例中，再次参照图2，测试电路20还包括电源输入端，用于接入测试电源。其中，测试电源可以为外接电源，测试电源用于提供符合待测试运放测试需要的极性和幅值的电压信号。例如，运放测试过程中采用双极性±15V时，该测试电源能够提高±15V电压；采用单极性32V时，该测试电源能够提高32V电压。

在一个实施例中，测试装置100还包括电源转换电路，其输入端用于接入市电，输出端连接电源输入端。该电源转换电路可以对外接的市电进行转换，从而作为测试电源为测试电路20供电，提高该测试装置100的使用便利性。

在一个实施例中，电源输入端包括正极输入端VCC和负极输入端VSS；正极输入端VCC用于连接待测试通道U1A的正电源端(引脚8)，正极输入端VCC还用于连接测试电源的输出正极，负极输入端VSS用于连接待测试通道的负电源端(引脚4)。可以理解的，负极输入端VSS接入测试电源的输出负极，测试电源的输出负极可以为负电压或零，需要结合运放测试过程中需要的测试电源极性和幅值确定。

在一个实施例中，测试电路20还包括第二短接接口；第二短接接口的两端分别连接负极输入端VSS和地AGND；当第二短接接口接入短接装置10时，负极输入端VSS接地AGND。

本实施例中，在电路板上第二短接接口两端对应的位置处，也分别焊接单排针或其它适用于短路帽的接头，在运放测试过程中采用单极性供电时，可以通过短路帽P3将负极输入端VSS和地AGND短接，从而将负极输入端VSS接地，快速切换为单极性供电。

在一个实施例中，测试电路20还包括第一滤波电路21，第一滤波电路21设置在第二短接接口的两端之间。

通过在负极输入端VSS和地AGND之间设置第一滤波电路21，当切换为单极性供电时，可以对其进行滤波，为待测试运放提供高质量的电源信号。

第一滤波电路21的结构可以结合实际情况进行设置，例如，如图2所示，在一个实施例中，第一滤波电路21包括电容C3和电容C4，电容C3和电容C4的第一端均连接负极输入端VSS，电容C3和电容C4的第二端均接地AGND。

在一个实施例中，测试电路20还包括第二滤波电路22，第二滤波电路22设置于正极输入端VCC和地AGND之间。从而对正极输入端VCC输入的电压信号进行滤波，为待测试运放提供高质量的电源信号。

第二滤波电路22的结构也可以结合实际情况进行设置，在一个实施例中，第二滤波电路22包括电容C1和电容C2，电容C1和电容C2的第一端均连接正极输入端VCC，电容C1和电容C2的第二端均接地AGND。电容C1和电容C2的参数也可以根据实际需要选取。

需要说明的是，图3所示实施例中，虽然图中未示出，但U1B通道的正电源端和负电源端也分别连接正极输入端VCC和负极输入端VSS，为待测试的U1B通道供电。

可以理解的，当接入的电源信号质量较高时，通过一组第二滤波电路22和第一滤波电路21滤波即可满足滤波需求的情况下，该测试装置100可以如图3所示，仅设置一组第二滤波电路22和第一滤波电路21对接入该装置100的电源信号进行滤波，以减少成本，缩小整体的体积。

本申请运算放大器通道性能的测试装置100通过使用短路帽能够实现运算放大器的通道串接和独立检测模式的切换，检测器运算放大器性能时利用短路帽将多通道进行快速串接，从而快速完成整体测试；当器件出现异常时，将短路帽断开，从而将各通道独立开来，对与通道排查可快速定位。

当运算放大器的通道输出较多时，还可以采用二分法将通道层层分组，利用短路帽实现通道的分组，在异常通道排查时，可快速缩小异常通道范围，快速定位异常通道。通道数量较多时，这种优势尤为明显，大大缩短了异常定位时间。

此外，还可以通过短路帽对待测试通道反相输入端和输出端的快速短接和快速断开，以及对双极性和单极性电源进行切换，提高了测试电路20的测试全面性和使用便捷性，进而提高了该测试装置100的性能。

在一个实施例中，提供了一种运算放大器通道性能测试系统，包括：信号发生设备、信号检测设备和运算放大器通道性能的测试装置。其中，信号发生设备、信号检测设备和运算放大器通道性能的测试装置可以集成于一个装置内，也可以分别为独立的装置。运算放大器通道性能的测试装置具体可以参照上述各实施例的测试装置100进行设置。

当对待测试通道单独测试时，信号发生设备用于连接每一个待测试通道所接入的测试电路20的信号输入端，信号检测设备连接该测试电路20的信号检测端。

当需要对待测运算放大器的多个通道进行性能测试时，位于首端的测试电路20的信号输入端接入信号发生设备，其信号检测端通过短接装置10连接下一个测试电路20的信号输入端，依次类推，位于末端的测试电路20的信号检测端连接信号检测设备，信号检测设备检测位于末端的测试电路20的输出信号，从而检测依次连接后的各待测试通道是否异常，当该输出信号正常时，说明待测运算放大器的待测试通道均正常；当该输出信号异常时，则说明存在异常通道，如果需要对异常通道进行定位，则需要再次进行测试。

可以将多个待测试通道进行分组，通过短接装置10将每组中的多个待测试通道所接入的测试电路20串接后，分别对每组进行检测，定位出异常通道所在的小组后还可以继续对该小组内的多个待测试通道进行分组检测，直至定位出异常通道。从而在对多通道运算放大器测试时，实现对多个通道性能的高效检测，在检测出异常时能够快速缩小异常通道范围，快速定位异常通道，操作简单，效率高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种运算放大器通道性能的测试装置，其特征在于，包括短接装置和两个以上的测试电路；

每一所述测试电路用于接入待测运算放大器的一个通道，所述测试电路包括信号输入端、信号输出端和信号检测端；所述信号输出端用于输出激励信号至对应的待测试通道，所述信号检测端用于接收所述待测试通道的输出信号；

在对所述待测运算放大器的两个以上的通道进行性能测试时，各待测试通道所接入的测试电路通过所述短接装置依次连接；其中，位于首端的所述测试电路的信号输入端接入信号发生设备，位于末端的所述测试电路的信号检测端连接信号检测设备，以检测各待测试通道是否异常；所述短接装置连接上一测试电路的信号检测端，以及下一测试电路的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的运算放大器通道性能的测试装置，其特征在于，所述测试电路包括第一电阻、第二电阻和第一短接接口；所述第一电阻的第一端连接所述信号输入端，所述第一电阻的第二端连接所述信号输出端，所述信号输出端用于连接待测试通道的同相输入端；所述第一短接接口的两端分别用于连接所述待测试通道的反相输入端和输出端；所述第二电阻的第一端连接所述信号检测端，所述信号检测端用于连接所述待测试通道的输出端，所述第二电阻的第二端接地；其中，所述信号输入端和所述信号检测端用于连接所述信号检测设备。

3.根据权利要求2所述的运算放大器通道性能的测试装置，其特征在于，所述测试电路还包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端用于与所述待测试通道的反相输入端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述第四电阻的第二端用于连接所述待测试通道的输出端。

4.根据权利要求1所述的运算放大器通道性能的测试装置，其特征在于，所述测试电路还包括用于接入测试电源的电源输入端，所述电源输入端连接所述待测试通道的电源端。

5.根据权利要求4所述的运算放大器通道性能的测试装置，其特征在于，所述电源输入端包括正极输入端和负极输入端；所述正极输入端连接所述测试电源的输出正极，以及用于连接待测试通道的正电源端，所述负极输入端用于连接待测试通道的负电源端。

6.根据权利要求5所述的运算放大器通道性能的测试装置，其特征在于，所述测试电路还包括第二短接接口；所述第二短接接口的两端分别连接所述负极输入端和地；当所述第二短接接口接入所述短接装置时，所述负极输入端接地。

7.根据权利要求6所述的运算放大器通道性能的测试装置，其特征在于，所述测试电路还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路设置在所述第二短接接口的两端之间。

8.根据权利要求5所述的运算放大器通道性能的测试装置，其特征在于，所述测试电路还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路设置于所述正极输入端和地之间。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的运算放大器通道性能的测试装置，其特征在于，所述短接装置为短路帽。

10.一种运算放大器通道性能测试系统，其特征在于，包括：信号发生设备、信号检测设备和如权利要求1-9任意一项所述的运算放大器通道性能的测试装置。

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