CN203414570U

CN203414570U - 零漂移运算放大器测试电路

Info

Publication number: CN203414570U
Application number: CN201320477386.6U
Authority: CN
Inventors: 张智才; 张洪; 蒋宇俊
Original assignee: GIANTEC SEMICONDUCTOR Inc
Current assignee: Giantec Semiconductor Corp
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2023-08-02

Abstract

本实用新型提供一种零漂移运算放大器测试电路，包含：辅助运放，其正输入端连接被测运放输出端；辅助运放与被测运放构成负反馈闭环系统；分别外接偏置电压源的第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关；第一控制开关连接被测运放输入端，第二控制开关连接被测运放正输入端，第三控制开关连接辅助运放正输入端，第四控制开关连接辅助运放负输入端；输入端外接信号端口和输出端外接信号端口，其分别外接测试仪器；输入端外接信号端口连接被测运放正输入端，输出端外接信号端口连接被测运放输出端。本实用新型电路结构简单，使用方便，易于实现；能够以小成本解决通用型运算放大器及零漂移运算放大器电气参数检测及量产测试。

Description

零漂移运算放大器测试电路

技术领域

本实用新型涉及一种运算放大器的测试电路，具体涉及一种零漂移运算放大器测试电路。

背景技术

随着运算放大器市场应用需求，各领域需要不同类型特殊运算放大器，而对这些特殊运算放大器给测试带来一些困扰。目前市面上都是采用测试厂商提供的通用测试板（Device Under Test Board，DUTBoard）及配套的设备来完成测试，这些设备成本较高，测试电路复杂，不易使用，且只能测试一些通用型运放集成电路（integrated circuit，IC），对特殊系列运放IC（如零漂移运放）精度很难满足测试要求。

零漂移运算放大器因具有超低的输入失调电压，目前输入失调电压10uV以下的零漂移运算放大器如采用测试机厂商提供的DUTBoard量产测试会存在以下问题：

1、测试机配套的DUTBoard V/I Source源量测精度不够高，不易修改电路；

2、DUTBoard测试时自身存在的失调电压不易消除；

3、匹配电阻精度不高，环路不稳定等原因造成测试不准确。

实用新型内容

本实用新型提供一种零漂移运算放大器测试电路，采用简单的测试电路实现各类型运算放大器电气参数检测及解决零漂移类型运算放大器IC在量产测试。

为实现上述目的，本实用新型提供一种零漂移运算放大器测试电路，用于对被测运放进行测试，其特点是，该测试电路包含：

辅助运放，其正输入端电路连接被测运放的输出端，其输出端输出辅助运放输出；该辅助运放与被测运放构成负反馈闭环系统；

第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关；其分别外接偏置电压源，控制测试电路连接外接的参考电压或对地设定电压；第一控制开关电路连接被测运放的正输入端与负输入端，第二控制开关电路连接被测运放的正输入端，第三控制开关电路连接辅助运放的正输入端，第四控制开关电路连接辅助运放的负输入端；

输入端外接信号端口和输出端外接信号端口，其分别外接测试仪器；输入端外接信号端口电路连接被测运放正输入端，输出端外接信号端口电路连接被测运放输出端。

该测试电路还包含：

反馈电阻，其两端电路连接被测运放的正输入端与输出端；

输入电阻，其一端电路连接第一控制开关，另一端电流连接被测运放的输入端、第二控制开关与反馈电阻；

该输入电阻与反馈电阻的比例确定辅助运放与被测运放构成的负反馈闭环系统的闭环增益，

上述辅助运放与被测运放所构成的负反馈闭环系统的闭环增益采用500倍或1000倍。

该测试电路包含并联连接的若干阻值相等的输入电阻，其分别电路连接被测运放的正输入端或负输入端。

上述输入电阻并联连接有补偿电容。

该测试电路还包含：偏置电流采样电阻，其一端电路连接所述输入电阻、反馈电阻与第二控制开关，另一端电路连接被测运放的输入端；用于被测运放输入端偏置电流的采样。

该测试电路包含并联连接的若干阻值相等的偏置电流采样电阻，其分别一端电路连接输入电阻，另一端电路连接被测运放的正输入端或负输入端。

本实用新型零漂移运算放大器测试电路和现有技术的运放测试板相比，其优点在于，本实用新型电路结构简单，使用方便，易于实现；能够以最小成本解决通用型运算放大器及零漂移运算放大器电气参数检测及量产测试。

附图说明

图1为本实用新型零漂移运算放大器测试电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本实用新型的具体实施例。

如图1所示，本实用新型公开一种零漂移运算放大器测试电路，该测试电路用于对被测运放DUT的参数进行量产测试。

该零漂移运算放大器测试电路包含：辅助运放U1、第一控制开关S9、第二控制开关S10、第三控制开关S5、第四控制开关S6、输入端外接信号端口IN、输出端外接信号端口OUT、反馈电阻RF、输入电阻Ri、偏置电流采样电阻RB。

被测运放DUT接VDD、VSS，接VDD端通过0.1微法（uF）的电容C1接地，接VSS端通过0.1微法（uF）的电容C2接地。

辅助运放U1正输入端（管脚3）通过开关S4与30千欧的电阻R2电路连接被测运放DUT的输出端，输出端（管脚6）输出辅助运放输出VL，接-15伏电压端（管脚4）通过0.1微法的电容C3接地，接+15伏电压端（管脚7）通过0.1微法的电容C4接地，管脚5接地，管脚8接空，管脚1通过0.1微法（uF）的电容C5接其输出端（管脚6）。该辅助运放U1与被测运放DUT构成负反馈闭环系统。

第一控制开关S9、第二控制开关S10、第三控制开关S5和第四控制开关S6分别外接偏置电压源，第一控制开关S9、第二控制开关S10、第三控制开关S5和第四控制开关S6都可在参考电压VREF与对地设定电压VSET之间切换，该第一控制开关S9、第二控制开关S10、第三控制开关S5和第四控制开关S6用于在进行运放测试时控制测试电路连接外接的参考电压VREF或对地设定电压VSET，可得到测试所需的VO值。

第一控制开关S9通过两路并联的线路电路连接被测运放DUT的正输入端与负输入端。第一控制开关S9连接被测运放DUT正输入端的一路上从第一控制开关S9起依次连接有开关S11、100欧姆的输入电阻Ri与10兆欧姆的偏置电流采样电阻RB，其中输入电阻Ri并联连接有0.1微法的补偿电容C7，偏置电流采样电阻RB并联连接有开关S1。第一控制开关S9连接被测运放DUT负输入端的一路上从第一控制开关S9起依次连接有100欧姆的输入电阻Ri与10兆欧的偏置电流采样电阻RB，其中输入电阻Ri并联连接有0.1微法的补偿电容C8，偏置电流采样电阻RB并联连接有开关S2。

补偿电容C7与C8用于避免输入自缴振荡造成输出不稳定。

偏置电流采样电阻RB用于被测运放DUT输入偏置电流的采样。

第二控制开关S10通过100千欧的电阻RFB电路连接至被测运放DUT的正输入端，并电路连接在输入电阻Ri与偏置电流采样电阻RB之间。

第三控制开关S5通过30千欧的电阻R3电路连接辅助运放U1的正输入端。

第四控制开关S6通过15千欧的电阻R4电路连接辅助运放U1的负输入端。

输入端外接信号端口IN电路连接被测运放DUT正输入端。输出端外接信号端口OUT电路连接被测运放DUT的输出端。输入端外接信号端口IN和输出端外接信号端口OUT分别外接测试仪器，可量测被测运放DUT的一些动态参数，如单位增益带宽、输入等效电压噪声等。

反馈电阻RF为100千欧，其两端电路连接被测运放DUT的正输入端与输出端。反馈电阻RF电路连接被测运放DUT输出端的电路中设有开关S8。反馈电阻RF连接被测运放DUT正输入端的一端电路连接至输入电阻Ri与偏置电流采样电阻RB之间。该反馈电阻RF还并联连接有0.1微法的电容C6。

在测量中输入电阻Ri与反馈电阻RF阻值决定了测试精度，需采用高精度匹配电阻。该输入电阻Ri与反馈电阻RF的比例确定辅助运放U1与被测运放DUT构成的负反馈闭环系统的闭环增益，该辅助运放U1与被测运放DUT所构成的负反馈闭环系统的闭环增益采用500倍或1000倍。

如图1所示，并联连接的RL和CL接待测运放DUT的输出端，其选值需要根据不同待测运放DUT的性能而定，如果RL是100KΩ，为了使待测器件看到的实际阻抗是100KΩ，那么电阻R2，R3，R4阻值可分别选为1MΩ，1 MΩ和500 KΩ。RL与待测运放DUT输出端之间设有开关S12。

以下介绍一下利用该零漂移运算放大器测试电路对被测运放DUT的参数进行测量。

被测运放DUT需要测试的参数如：输入失调电压（Vos）；静态偏置电流（IQ）；输入偏置电流（IB+&IB-）；输入失调电流（Ios）；开环电压增益（AV）；共模抑制比（CMRR）；电源电压抑制比（PSRR）等。

一、输入失调电压和静态偏置电流测试

输入失调电压的定义：使输出电压为零（或规定值）时，流入两输入端的直流补偿电压。

测试方法：闭合开关S1、S2、S4、S7、S11、S12，打开开关S8。第一控制开关S9、第二控制开关S10、第三控制开关S5和第四控制开关S6接参考电压VREF，参考电压VREF等于被测运放DUT的VDD/2，则失调电压Vos计算公式为：

；

电表红表笔接辅助运算U1输出VL，黑表笔接VREF，得到值再除以增益就是输入失调电压，静态偏置电流在测Vos同时Vdd串联电流表可直接量测。

二、输入偏置电流IB+，IB-测试：

输入偏置电流的定义：使输出电压为零(或规定值)时，流入两输入端的电流之差。

测试方法：闭合开关S4、S7、S11、S12，打开开关S8。第一控制开关S9、第二控制开关S10、第三控制开关S5和第四控制开关S6接参考电压VREF，参考电压VREF等于被测运放的VDD/2，电表红表笔接辅助运算U1输出VL，黑表笔接地，得到值记为VL1，测试IB+时将开关S1闭合，开关S2打开，同样方法量测辅助运放输出VL，得到值记为VL2。测试IB-时将开关S1打开，开关S2闭合，再同样方法量测辅助运放输出VL，得到值记为VL3，则IB+计算公式为：

；

IB-计算公式为：

。

三、输入失调电流Ios测试

输入失调电流的定义：使输出电压为零(或规定值)时，流入两输入端的电流的平均值。

测试方法：闭合开关S1、S2、S4、S7、S11、S12，打开开关S8。第一控制开关S9、第二控制开关S10、第三控制开关S5和第四控制开关S6接参考电压VREF，参考电压VREF等于被测运放DUT的VDD/2，电表红表笔接辅助运算U1输出VL，黑表笔接地，得到值记为VL1。闭合开关S4、S7、S11、S12，打开开关S8、S1、S2。第一控制开关S9、第二控制开关S10、第三控制开关S5和第四控制开关S6接参考电压VREF，参考电压VREF接VDD/2，电表红表笔接辅助运算U1输出VL，黑表笔接地，量测值记为VL2，则Ios计算公式为：

。

四、电源电压抑制比PSRR测试：

电源电压抑制比的定义：电源的单位电压变化所引起的输入失调电压的变化率。

测试方法：闭合开关S1、S2、S4、S7、S11、S12，打开开关S8。第一控制开关S9、第二控制开关S10、第三控制开关S5和第四控制开关S6接参考电压VREF，参考电压VREF等于被测运放U1的VDD/2，PSRR电源电压抑制比参数是被测运放两个不同VDD情况下，分别为VDD1时测试辅助运放U1输出端电压记为VL1，VDD2时测试辅助运放U1输出端电压记为VL2，则电源电压抑制比PSRR计算公式为：

。

五、共模抑制比CMRR测试：

共模抑制比的定义：差模电压增益与共模电压增益之比。此电路采用变电源法来测试。

测试方法：闭合开关S1、S2、S4、S7、S11、S12，打开开关S8。第二控制开关S10、第三控制开关S5和第四控制开关S6接参考电压VREF，参考电压VREF等于被测运放的 VDD/2，第一控制开关S9接VSET。根据待测器件的要求取两个电压记为VSET1和VSET2：分别测试VSET1时辅助运放输出端电压记为VL1，VSET2时测试辅助运放输出端电压记为VL2，则共模抑制比CMRR计算公式为：

。

六、开环电压增益AV测试：

开环电压的增益的定义：输出电压变化与差模输入电压变化之比。

测试方法：闭合开关S1、S2、S4、S7、S11、S12，打开开关S8。

第一控制开关S9、第二控制开关S10和第四控制开关S6接参考电压VREF，参考电压VREF等于被测运放的VDD/2，第三控制开关S5接VSET。

根据待测器件的要求取两个电压记为VSET1和VSET2，分别测试VSET1时辅助运放输出端电压记为VL1，VSET2时测试辅助运放输出端电压记为VL2，则AV计算公式为：

。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种零漂移运算放大器测试电路，用于对被测运放（DUT）进行测试，其特征在于，该测试电路包含：

辅助运放（U1），其正输入端电路连接所述被测运放（DUT）的输出端，其输出端输出辅助运放输出（VL）；该辅助运放（U1）与被测运放（DUT）构成负反馈闭环系统；

第一控制开关（S9）、第二控制开关（S10）、第三控制开关（S5）和第四控制开关（S6）；其分别外接偏置电压源，控制测试电路连接外接的参考电压（VREF）或对地设定电压（VSET）；第一控制开关（S9）电路连接所述被测运放（DUT）的正输入端与负输入端，第二控制开关（S10）电路连接所述被测运放（DUT）的正输入端，第三控制开关（S5）电路连接所述辅助运放（U1）的正输入端，第四控制开关（S6）电路连接所述辅助运放（U1）的负输入端；

输入端外接信号端口（IN）和输出端外接信号端口（OUT），其分别外接测试仪器；输入端外接信号端口（IN）电路连接被测运放（DUT）正输入端，输出端外接信号端口（OUT）电路连接被测运放（DUT）输出端。

2.如权利要求1所述的零漂移运算放大器测试电路，其特征在于，该测试电路还包含：

反馈电阻（RF），其两端电路连接所述被测运放（DUT）的正输入端与输出端；

输入电阻（Ri），其一端电路连接所述第一控制开关（S9），另一端电流连接所述被测运放（DUT）的输入端、第二控制开关（S10）与反馈电阻（RF）；

该输入电阻（Ri）与反馈电阻（RF）的比例确定辅助运放（U1）与被测运放（DUT）构成的负反馈闭环系统的闭环增益。

3.如权利要求2所述的零漂移运算放大器测试电路，其特征在于，所述辅助运放（U1）与被测运放（DUT）所构成的负反馈闭环系统的闭环增益采用500倍或1000倍。

4.如权利要求2所述的零漂移运算放大器测试电路，其特征在于，该测试电路包含并联连接的若干阻值相等的输入电阻（Ri），其分别电路连接所述被测运放（DUT）的正输入端或负输入端。

5.如权利要求2或4所述的零漂移运算放大器测试电路，其特征在于，所述输入电阻（Ri）并联连接有补偿电容。

6.如权利要求2或4所述的零漂移运算放大器测试电路，其特征在于，该测试电路还包含：偏置电流采样电阻（RB），其一端电路连接所述输入电阻（Ri）、反馈电阻（RF）与第二控制开关（S10），另一端电路连接所述被测运放（DUT）的输入端；用于被测运放（DUT）输入端偏置电流的采样。

7.如权利要求6所述的零漂移运算放大器测试电路，其特征在于，该测试电路包含并联连接的若干阻值相等的偏置电流采样电阻（RB），其分别一端电路连接所述输入电阻（Ri），另一端电路连接所述被测运放（DUT）的正输入端或负输入端。