運算放大器的簡易測量

運算放大器是差分輸入、單端輸出的極高增益放大器，常用于高精度模擬電路，因此必須精確測量其性能。但在開環測量中，其開環增益可能高達107或更高，而拾取、雜散電流或塞貝克（熱電偶）效應可能會在放大器輸入端產生非常小的電壓，這樣誤差將難以避免。

　　通過使用伺服環路，可以大大簡化測量過程，強制放大器輸入調零，使得待測放大器能夠測量自身的誤差。圖1顯示了一個運用該原理的多功能電路，它利用一個輔助運放作為積分器，來建立一個具有極高直流開環增益的穩定環路。開關為執行下面所述的各種測試提供了便利。

圖1. 基本運算放大器測量電路

　　圖1所示電路能夠將大部分測量誤差降至最低，支持精確測量大量直流和少量交流參數。附加的“輔助”運算放大器無需具有比待測運算放大器更好的性能，其直流開環增益最好能達到106或更高。如果待測器件（DUT）的失調電壓可能超過幾mV，則輔助運放應采用±15 V電源供電（如果DUT的輸入失調電壓可能超過10 mV，則需要減小99.9 kΩ電阻R3的阻值。）

　　DUT的電源電壓+V和–V幅度相等、極性相反。總電源電壓理所當然是2 × V。該電路使用對稱電源，即使“單電源”運放也是如此，因為系統的地以電源的中間電壓為參考。

　　作為積分器的輔助放大器在直流時配置為開環（最高增益），但其輸入電阻和反饋電容將其帶寬限制為幾Hz。這意味著，DUT輸出端的直流電壓被輔助放大器以最高增益放大，并通過一個1000:1衰減器施加于DUT的同相輸入端。負反饋將DUT輸出驅動至地電位。（事實上，實際電壓是輔助放大器的失調電壓，更精確地說是該失調電壓加上輔助放大器的偏置電流在100 kΩ電阻上引起的壓降，但它非常接近地電位，因此無關緊要，特別是考慮到測量期間此點的電壓變化不大可能超過幾mV）。

　　測試點TP1上的電壓是施加于DUT輸入端的校正電壓（與誤差在幅度上相等）的1000倍，約為數十mV或更大，因此可以相當輕松地進行測量。

　　理想運算放大器的失調電壓（Vos）為0，即當兩個輸入端連在一起并保持中間電源電壓時，輸出電壓同樣為中間電源電壓。現實中的運算放大器則具有幾微伏到幾毫伏不等的失調電壓，因此必須將此范圍內的電壓施加于輸入端，使輸出處于中間電位。