集成运放参数测试仪校准装置的开发

2012-07-13 10:38:15来源: 21ic

  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的关键器件之一。近年来,随着微电子技术的飞速发展,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,其质量的好坏,关系到具体工程乃至国家的安危。

  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的广泛应用,其质量问题显得尤为重要。传统的运放测试仪校准方案已不能满足国防军工的要求,运放测试仪的校准问题面临严峻的挑战。因此,如何规范和提高运放测试仪的测试精度,保证军用运放器件的准确性是目前应该解决的关键问题。

  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、优缺点和相关情况的比较如表1所示。

各校准方案校准项目 

  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的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的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的研究。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”的仪器。

  系统性能要求

  本课题的主要任务是通过研究国内外运放测试仪的校准方法,改进实用性较强的标准参数模拟法,用指标更高的参数标准来校准运放测试仪,实现运放测试仪的自动化校准以及校准原始记录、校准证书的自动生成等。

  表2为本课题中研制的集成运放参数测试仪校准装置与市场上典型运放测试仪的技术指标比较情况。从表2可以看出,校准装置技术指标可以校准市场上的典型运放测试仪。

表2为本课题中研制的集成运放参数测试仪校准装置与市场上典型运放测试仪的技术指标比较情况 

  校准装置的硬件设计方案

  校准方案覆盖了市场上运放测试仪给出的大部分参数,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:有的参数校准要用到“闭环测试回路”,有的直接接上相应的标准仪器进行测量即可实现对仪器的校准。对于用到“闭环测试回路”的几个参数而言,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。

运放测试仪总体校准框图

  图1 运放测试仪总体校准框图

  1 校准电路设计

  输入失调电压VIO的定义为使输出电压为零(或者规定值)时,两输入端所加的直流补偿电压。集成运放可模拟等效为输入端有一电压存在的理想集成运算放大器,校准原理如图2所示。通过调节补偿电源装置给输入一个与VIO电压等量相反的电压V补,输入就可等效为V=VIO+V补=0,则被测集成运放与接口电路等效为一输入失调电压为零的理想运算放大器。然后,调节模拟电源装置,给定模拟标准运放输入失调电压参数值。通过数字多用表读数与被校运放测试仪测试值比较,计算出误差值,完成VIO参数校准。

[1] [2] [3]

关键字:集成运放  参数测试仪  校准装置

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0713/article_5437.html
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