通用运算放大器

6.4 TI 高精度实验室 - 压摆率实验

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大家好欢迎来到 TI Precision Labs 德州仪器高精度实验室的运放压摆率环节这个实验会包括计算 SPICE 仿真和实际测试这些环节将帮助大家对课程中的概念加深理解在本次实验课程的详细计算部分可以通过手工完成也可以使用 MathCAD 或 Excel 等工具可以大大帮助提高效率因为德州仪器提供了在本实验课程中使用到的运放的通用 SPICE 模型所以仿真练习可以在任何 SPICE 仿真工具中进行然而仿真最方便的是在 TINA-TI 中完成 TINA-TI 是一个可以在 TI 官方网站免费下载的软件我们在这份 PPT 中也给出了 TINA 的仿真原理图最后会在 TI 提供的印刷电路板 pcb 上进行实际测量如果您能使用标准的实验室设备您可以使用任何示波器和正负 15V 的电源进行必要的测量然而我们强烈推荐使用 National Instruments VirtualBench 工具 VirtualBench 是一个多合一的测试设备解决方案通过 USB 或者 wifi 连接电脑并提供供电电源模拟信号发生器和示波器通道此外还提供一个五位半的万用表以方便高精度测量本次实验课程中就是使用这套虚拟仪器进行测量首先根据表中给出的参数结合在压摆率课程中所学到的概念画出这里所示电路的输出电压波形为方便您检查结果我们在这里给出了答案下一步是进行 SPICE 瞬态压摆率仿真这个仿真可以让我们看到运放在 5Vpk 10kHz 的方波输入时输出的电压响应 TINA 的仿真原理图附在课程中双击图标即可打开仿真步骤如下点击 Analysis 然后 Transient 仿真时间从 0 微秒到 200 微秒通过仿真您应该会得到一个类似这样的结果输入是方波如我们所预期的可以观察到输出被 OPA277 的压摆率给限制了通过观察输出电压从 10% 上升到 90% 的时间或者说是从 -4V 到 4V 的上升时间可以看到使用光标来测量从 -4V 到 +4V 的时间并使用压摆率的计算公式用电压差除以时间这个仿真结果的压摆率是 0.7V 每微秒在设置 pcb 前请确保关闭直流电源在软件中点击直流电源区的电源键来关闭电源可以通过观察前面板的 led 来确认电源是否关闭另外请确保函数发生器也是关闭的为了准备测试用的测试板如图所示的安装电路五的跳针和器件装上 JMP17 JMP18 JMP20 并且在 U7 上装上 OPA277 这一页上展示的是德州仪器高精度实验室测试板上的电路五的原理图您可以使用这个电路来测试 OPA277 的压摆率为了让测试板正常工作您只可以安装电路五的跳针和器件不能安装 pcb 上其他电路里的跳针和元件去掉不相关电路上的跳针和元件并把它们放在板子底部的存放区本页介绍的是测试板和仪器的连接关系用电源线连接仪器的直流电源和测试板的 J4 连接器将测试板的 Vin1 连接到仪器的示波器的通道 1 并将 Vin2 连接到仪器的 FGEN 将测试板的输出 Vout1 连接到示波器的通道 2 接下来我们对仪器上电并将 USB 线缆连接到电脑上电脑会检测到一个虚拟的 CD 驱动盘您可以直接运行 VirtualBench 的软件当软件运行起来后如下配置软件设置时间分度为 20 微秒每格采集方式为自动打开示波器通道一和通道二的使能增益设置为 1 采用直流耦合 5V 每格的设置打开波形发生器设置如下频率 10kHz 幅度 10Vpp 0V 偏置频率 10kHz 幅度 10Vpp 0V 偏置 50% 占空比的方波将 +25V 电源设为 +15V 输出限流 0.5A 将 -25V 电源设为 -15V 输出限流 0.5A 点击电源键打开电源我们来看一下测试到的压摆率打开光标如图设置把光标放置在输出信号的 10% 和 90% 的地方记录下时间和电压的差值用之前所给出的公式计算压摆率在这个例子里面我们测到的压摆率是 0.82V 每微秒您所得到的结果也可能和这个值略有差异比较示波器显示的测试结果和 TINA 的仿真结果再和手册上的压摆率的参数比较三者的结果应该是一致的当然可能存在微小的差异以上就是本次实验的内容非常感谢您的观看