集成运算放大器参数测试仪校准技术研究集成运算放大器参数测试仪校准技术研究
设计背景 集成运算放大器(以下简称集成运放)以小尺寸、轻重量、低功耗、高可靠性等优点广泛应用于
众多军用和民用电子系统,是构成智能武器装备电子系统关键器件之一。近年来,随着微电子技术飞速发展,
集成运放无论在技术性能上还是在可靠性上都日趋完善,并在我国军用系统中被大量使用,其质量好坏,关系
到具体工程乃至国家安危。 集成运算放大器(Integrated Operational Amplifier)简称集成运放,是由多级
直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。它的增益高(可达60~180dB),输入电阻大(几十千欧至百万
兆欧),输出电阻低(几十欧),共模抑制比高(60~170dB),失调
设计背景 设计背景
集成运算放大器(以下简称集成运放)以小尺寸、轻重量、低功耗、高可靠性等优点广泛应用于众多军用和民用电子系
统,是构成智能武器装备电子系统关键器件之一。近年来,随着微电子技术飞速发展,集成运放无论在技术性能上还是在可靠
性上都日趋完善,并在我国军用系统中被大量使用,其质量好坏,关系到具体工程乃至国家安危。
集成运算放大器(Integrated Operational Amplifier)简称集成运放,是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成
电路。它的增益高(可达60~180dB),输入电阻大(几十千欧至百万兆欧),输出电阻低(几十欧),共模抑制比高
(60~170dB),失调与飘移小,而且还具有输入电压为零时输出电压亦为零的特点,适用于正,负两种极性信号的输入和输
出。
随着集成运算放大器参数测试仪(以下简称运放测试仪)在国防军工和民用领域广泛应用,其质量问题显得尤为重要。传
统运放测试仪校准方案已不能满足国防军工要求,运放测试仪校准问题面临严峻挑战。因此,如何规范和提高运放测试仪测试
精度,保证军用运放器件准确性是目前应该解决关键问题。
目前,国内外运放测试仪(或者模拟器件测试系统)主要存在以下几种校准方案:校准板法、标准样片法和标准参数模拟
法。各校准方案校准项目、优缺点和相关情况比较如表1所示。
比较以上三种方案可知,前两种方法只是校准仪器内部使用PMU单元、电流源、电压源等,并不涉及到仪器本身闭环测
试电路部分,局限性很大,很难保证运放测试仪集成运放器件参数测试精度。而标准参数模拟法直接面向测试夹具,其校准方
法具有一定可行性,只是在校准精度、通用性、测试自动化程度等方面需要进一步研究。因此,通过对标准参数模拟法加以改
进,对运放测试仪进行校准,开发出集成运放参数测试仪校准装置,在参数精度和校准范围上,能满足国内大多数运放测试
仪;在通用性上,能够校准使用“闭环测试原理”仪器。
系统性能要求 系统性能要求
本课题主要任务是通过研究国内外运放测试仪校准方法,改进实用性较强标准参数模拟法,用指标更高参数标准来校准运
放测试仪,实现运放测试仪自动化校准以及校准原始记录、校准证书自动生成等。
表2为本课题中研制集成运放参数测试仪校准装置与市场上典型运放测试仪技术指标比较情况。从表2可以看出,校准装
置技术指标可以校准市场上典型运放测试仪。
校准装置硬件设计方案 校准装置硬件设计方案
校准方案覆盖了市场上运放测试仪给出大部分参数,其中包括输入失调电压、输入失调电流、输入偏置电流等10个参
数。通过研究集成运放参数“闭环测试原理”可知:有参数校准要用到“闭环测试回路”,有直接接上相应标准仪器进行测量即可
实现对仪器校准。对于用到“闭环测试回路”几个参数而言,主要通过补偿电源装置和模拟电源装置来校准。运放测试仪总体校
准方案如图1所示。