運算放大器參數(shù)測試實驗?zāi)夸浝斫膺\算放大器測試參數(shù)及測試方法01運算放大器手動測試實踐運算放大器自動化測試實踐實踐項目概述0203041.運算放大器測試背景運算放大器是電子電路中的關(guān)鍵元件，廣泛用于信號放大、濾波、積分、微分等應(yīng)用。運算放大器的測試包括能夠保證其性能符合設(shè)計要求。

主要測試有性能測試，噪聲和失真測試，直流特性測試，電源特性測試，瞬態(tài)響應(yīng)測試等，通過這些測試可以全面評估運算放大器的性能，確保其在各種應(yīng)用中的可靠性和穩(wěn)定性。

實踐項目概述>參數(shù)測試>手動測試>自動測試2.實踐教學(xué)目標實踐項目概述>參數(shù)測試>手動測試>自動測試3.實踐項目設(shè)計及測試對象實踐項目概述>參數(shù)測試>手動測試>自動測試任務(wù)名稱測試設(shè)備測試對象測試軟件任務(wù)1：理解運算放大器測試參數(shù)及測試方法IECUBE-3839集成電路參數(shù)測試軟件IECUBE-3839集成電路測試實驗平臺MC33178運算放大器任務(wù)2：運算放大器手動測試實踐IECUBE-3839測試儀器軟面板IECUBE-3839集成電路測試實驗平臺基于面包板搭建的運算放大器測試電路任務(wù)3：運算放大器自動化測試實踐LabVIEW軟件開發(fā)環(huán)境IECUBE-3839集成電路測試實驗平臺運算放大器DUT測試板卡實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

測試激勵：測試激勵信號指的是輸入信號，根據(jù)不同的測試條件選取不同的測試激勵信號。被測對象：被測對象是指運算放大器芯片，實際中為了運算放大器芯片能夠正常工作需要增加輔助電路，比如電源電路。測試響應(yīng)：測試響應(yīng)部分包括輸出信號的測試設(shè)備，測試結(jié)果分析軟件等。典型運算放大器測試系統(tǒng)框架1.測試系統(tǒng)2.測試參數(shù)實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試（2）測試方法測量輸入漏電流和失調(diào)電壓的原理圖如下圖所示。實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試（3）測試步驟步驟1：IECUBE-3839集成電路測試實驗平臺通過HDMI線纜連接至顯示屏。步驟2：母板2×25Pin雙排線插座上放入運算放大器系列芯片DUT測試板卡并打開測試平臺電源。實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

步驟3：打開IECUBE-3839集成電路參數(shù)測試測試軟件，點擊運放參數(shù)測試，選擇lin&Voffset，運放參數(shù)測試選擇面板如左圖所示。運算放大器測試參數(shù)選擇實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

步驟4：機臺選擇當前連接設(shè)備；電源+25V通道，電壓設(shè)置為10V，電源-25V通道，電壓設(shè)置為-10V，電流限制設(shè)置為0.05A；萬用表測試模式選擇DCVolts，測量范圍設(shè)置為10V。詳細設(shè)置如左圖所示。儀器面板設(shè)置實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

步驟5：點擊開關(guān)按鈕，使S1和S2處于閉合狀態(tài)，點擊START按鈕，點擊保存數(shù)據(jù)按鈕測量結(jié)果為OUT2處的電壓V0。步驟6：點擊開關(guān)按鈕，使S1處于打開狀態(tài)，S2處于閉合狀態(tài)，點擊START按鈕，點擊保存數(shù)據(jù)按鈕測量結(jié)果為OUT2處的電壓V1。步驟7：點擊開關(guān)按鈕，使S1處于閉合狀態(tài)，S2處于打開狀態(tài)，點擊START按鈕，點擊保存數(shù)據(jù)按鈕測量結(jié)果為OUT2處的電壓V2。測量結(jié)果如左圖所示。測試結(jié)果步驟8：計算輸入漏電流和失調(diào)電壓，最終計算得出輸入偏置電流和輸入失調(diào)電流。

說明：其余參數(shù)測試實驗請參考實驗指導(dǎo)書。實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試1.測試電路設(shè)計

本實踐項目中被測運放型號為MC33178，輔助運放型號為MC33272，兩個運放的引腳功能相同。根據(jù)運算放大器測試系統(tǒng)框架設(shè)計運放CMRR測試電路如下圖所示。

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試CMRR測試電路原理圖2.測試儀器選擇（1）函數(shù)發(fā)生器：用于產(chǎn)生方波信號。（2）萬用表：用于測量輸出信號的電壓值。（3）示波器：觀察輸出信號的動態(tài)變化。（4）電源：為運算放大器提供穩(wěn)定的電源，根據(jù)運算放大器的工作電壓要求，選擇合適的電源電壓。

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

根據(jù)測試電路設(shè)計原理圖，在面包板上搭建電路，電路效果圖如左圖所示。3.測試電路搭建測試電路搭建實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

步驟1：打開設(shè)備電源開關(guān)，如左圖所示。4.測試步驟實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

步驟2：被測運放的電源由PowerSupply的±25V提供，輔助運放的電源由IECUBE-3839頂部的±12V直流電源輸出提供，電路輸出由數(shù)字萬用表測量。連接示意圖如左圖所示。實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

步驟3：電路連接后將數(shù)字萬用表檔位打至直流電壓，然后再使用IECUBE-3839軟面板對待測芯片進行供電，設(shè)置如左圖所示。步驟4：PowerSupply+25V提供被測運放正電源電壓+V，PowerSupply-25V提供被測運放負電源電壓-V，分別對+V和-V施加+9.5V和-9.5V電壓，測量輸出OUT2的電壓V1。步驟5：分別對+V和-V施加+10.5V和-8.5V電壓，并在OUT2輸出處測量電壓V2。

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試1.測試方案制定

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試測試方案制定流程（1）

確定測試目標與指標

列出需要重點測試的性能指標，主要包括以下內(nèi)容：運算放大器直流參數(shù)，輸入漏電流、失調(diào)電壓、增益、CMRR和PSRR。運算放大器交流參數(shù)，SR、幅頻特性。

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試（2）

明確芯片功能與特性

分析技術(shù)規(guī)格，閱讀運算放大器芯片MC33178的技術(shù)規(guī)格書，了解其電壓工作范圍、SR、CMRR、PSRR等關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)將直接影響測試方案的設(shè)計，主要參數(shù)如下表所示。

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試工作電壓±2-±18VSR2V/usCMRR80-110dBPSRR80-110dB（3）

明確測試方法及設(shè)計測試用例

根據(jù)芯片類型和功能，確定合適的測試方法，而基于測試方法，可以設(shè)計測試用例，包括輸入、輸出及測試步驟等。（4）

硬件環(huán)境搭建

根據(jù)測試系統(tǒng)框架及測試硬件平臺，搭建自動化測試系統(tǒng)。詳細內(nèi)容見測試接口板設(shè)計。

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試（5）

軟件環(huán)境搭建

開發(fā)或選擇合適的測試軟件工具，如自動化測試腳本編寫工具、測試數(shù)據(jù)生成軟件、測試結(jié)果分析軟件等，本實踐任務(wù)中選擇LabVIEW作為自動化測試軟件開發(fā)工具。詳細內(nèi)容見測試程序開發(fā)。（6）

測試執(zhí)行

根據(jù)測試用例，啟用自動化測試程序，依次執(zhí)行，測試過程中，實時監(jiān)控測試設(shè)備的運行狀態(tài)、芯片的工作狀態(tài)以及測試軟件的執(zhí)行情況。詳見自動化測試實施與數(shù)據(jù)分析。

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試（7）

測試結(jié)果分析

對測試數(shù)據(jù)進行深入分析，將實際測試結(jié)果與預(yù)期結(jié)果進行比對。計算各種測試指標的實際值，并與測試目標中設(shè)定的指標進行對比評估。詳見自動化測試實施與數(shù)據(jù)分析。

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

測試接口板是為運算放大器自動化測試提供一個穩(wěn)定、可靠且高效的連接平臺，實現(xiàn)測試系統(tǒng)與運算放大器之間的信號傳輸、電源分配以及必要的控制功能，確保能夠準確地對運算放大器的各項性能指標進行測試。參考運算放大器參數(shù)測試系統(tǒng)框架，將運算放大器芯片、輔助電路、電源接口、測試激勵接口、測試響應(yīng)接口按照電路規(guī)則制成統(tǒng)一接口的板卡就是測試接口板。運算放大器測試接口板示意圖如左圖所示。2.測試接口板設(shè)計測試接口板示意圖實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

IECUBE-3839集成電路測試實驗平臺使用的接口為雙排線插座，根據(jù)手動測試電路，設(shè)計測試接口板如左圖所示。測試接口板實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

需要通過開關(guān)切換不同測試項，同時也需要在同一個測試項內(nèi)切換測試點；開關(guān)切換使用了數(shù)字IO，但數(shù)字IO的后兩個通道已經(jīng)被用于切換PCI插槽的選擇，每個參數(shù)對應(yīng)的數(shù)字IO如左表所示。每個參數(shù)對應(yīng)的數(shù)字IO測試參數(shù)數(shù)字I/O口（DIO0-3）InputLeakageCurrent&OffsetVoltage1、11102、01103、0101Gain1、11012、1111CMRR&PSRR1110SlewRate&BW1100實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

運算放大器自動化測試方案中測試程序的開發(fā)流程如左圖所示。3.測試程序開發(fā)OP-AMP芯片測試程序框架實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

基于OP-AMP芯片通用測試程序架構(gòu)圖，我們使用LabVIEW構(gòu)建了一個OP-AMP芯片參數(shù)自動化測試的代碼框架，其中包含了完整的OP-AMP芯片參數(shù)測試流程，程序中空缺了幾個關(guān)鍵的部分，這些部分在代碼中通過綠色高亮的注釋進行了標注。測試程序前面板和程序框圖如左圖所示。測試程序框圖測試程序前面板測試系統(tǒng)為了實現(xiàn)高效、靈活且模塊化的測試流程使用了LabVIEW狀態(tài)機的編程方式，這種編程方式能夠順序且有序地執(zhí)行每個測試任務(wù)，并提供可擴展的架構(gòu)來管理復(fù)雜的測試操作。狀態(tài)機架構(gòu)通常通過while循環(huán)和狀態(tài)機結(jié)構(gòu)來控制程序的執(zhí)行流程。每個“狀態(tài)”代表程序的一個特定行為或操作，狀態(tài)之間通過條件判斷來轉(zhuǎn)換，常見的結(jié)構(gòu)是使用“枚舉類型”來定義不同的狀態(tài)，并通過一個Case結(jié)構(gòu)根據(jù)當前的狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的代碼。

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試枚舉選項實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

為了使該程序能夠完成完整的OP-AMP芯片參數(shù)自動化測試，需要根據(jù)以下的子任務(wù)要求完善這五個部分的程序。子任務(wù)1：在測試程序的主界面中，需要正確選擇機臺，完成設(shè)備通信，并根據(jù)任務(wù)一和任務(wù)二學(xué)習(xí)到的內(nèi)容補充每一個參數(shù)里的儀器激勵，以確保測試過程順利進行。實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

子任務(wù)2：選擇合適的通道并配置每個參數(shù)的DIO通道。打開測試程序的程序框圖，配置每個參數(shù)的DIO通道，子任務(wù)點如左圖所示。實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

子任務(wù)3：完成所有測試項中的算法實現(xiàn)、測試結(jié)果顯示等內(nèi)容，子任務(wù)點如左圖所示。實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

實踐項目概述

>參數(shù)測試>手動測試>自動測試

子任務(wù)5：使用LabVIEW狀態(tài)機結(jié)構(gòu)實現(xiàn)自動測試程序