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量測方法及步驟介紹

在文檔中 中 華 大 學 (頁 48-54)

4-3 共模輸入範圍(Input Common-mode Range) V

ICR

圖 4-3 共模輸入範圍量測組態 量測步驟:

(1) 電路如圖 4-2 所示,使用 HP4155B 進行量測。

(2) 定義非反相輸入端為 V1,由 VSS掃描至VDD,量測Vout 處電 壓可得一條電壓變化曲線,取其斜率為 1 時的 Vout 範圍即為共 模輸入範圍。

4-4 等效輸入電阻(Equivalent Input Resistance)Rin

圖4-4 等效輸入電阻量測組態 量測步驟:

(1) 電路接法如圖 4-4 所示,使用 Lecroy 6100 示波器、HP 34401A 數位電表。

(2) 在 Vi 端輸入 1VP-P 電壓,調整可變電阻,並以示波器觀測非 反相輸入端(V+);當非反相輸入端電壓為 0.5VP-P 時,以數位 電表量測可變電阻,其讀值即為輸入電阻值。

4-5 等效輸出電阻(Output Resistance)Rout

圖 4-5 輸出電阻量測組態 量測步驟:

(1) 電路接法如圖 4-5 所示,使用 Tektronix TDS 410 示波器、HP 34401A 數位電表。

(2) 在 Vi 端輸入 1VP-P 電壓,調整可變電阻,並以示波器觀測輸 出端(Vout);當輸出端電壓等於 0.5VP-P時,以數位電表量測可 變電阻,其讀值即為輸出電阻值。

4-6 增益頻寬積(Gain Bandwidth Product)

圖 4-6 增益頻寬積量測組態 量測步驟:

(1) 電路接法如圖 4-6 所示,使用 Lecroy 6100 示波器。

(2) 在輸入端 Vi 加入一正弦波訊號,電壓大小視放大倍率而定。

以示波器量取 Vi 和 Vout 端之訊號,並設定其量測 rms 值。逐 步調高輸入訊號之頻率,當 Vout = Vi/ 2時,此時之頻率即為 3db 頻率。

(3) 定義 GBP Av f3db

4-7 設定時間(Settling Time)

圖 4-7 設定時間量測組態 量測步驟:

(1) 電路接法如圖 4-7 所示,使用 Tektronix TDS 6100 示波器。

(2) 輸入端 Vi 輸入一 20KHz 方波,並以示波器觀察輸出端波形 從上升或下降至過阻尼(Overshoot)振幅變化在+ - 0.1% 以內 所需之穩定時間。

4-8 迴轉率(Slew Rate) SR

量測步驟:

(3) 電路接法同圖 4-7 所示,使用 Lecroy 6100 示波器。

(4) 在輸入端 Vi 輸入一 20KHz 方波,並以示波器觀察輸出端,調 整方波之振幅使輸出達到最大之擺幅。

(5) 調整示波器,觀察並記錄波形之上升和下降時間Δt 與電壓值 ΔV。

(6) 定義

t SR V

4-8 共模拒斥比(Common-Mode Rejection Ratio) CMRR

圖4-8 共模增益量測組態 圖 4-9 差模增益量測組態 量測步驟:

(1) 共模量測之電路如圖 4-8 所示,使用 Lecroy 6100 示波器進行 量測。

(2) 以任意波形訊號產生器產生一交流訊號及直流準位至輸入端 (Vi),量測輸出端(Vout)電壓。

(3) 定義

Vin ACM Vout

(4) 差模量測之電路如圖 4-9 所示。

(5) 以任意波形訊號產生器產生一交流訊號及直流準位至輸入端 (Vi),量測輸出端(Vout)電壓。

(6) 定義

Vin ADM Vout。 (7) 定義

CM DM

A CMRR 20log A

此方法之電阻值可視共模增益值的情況作調整,因為量測儀器的最 小刻度有限。若共模增益值夠小,可直接使用開迴路接法量測共模 增益值,再計算其共模拒斥比。

4-9 電源拒斥比 (Power Supply Rejection Ratio) PSRR

圖4-10 PSRR 量測組態

量測步驟:

(1) 令 Vgnd = 0 量測 +PSRR。

(2) 令 Vi 接地 Vdd 輸入一訊號,量得 Vout 端的電壓,得知 Add 增益。

(3) 令 Vdd = 0 並在 Vi 輸入電壓,量得 Vout 端的電壓,得知 Av ( Vdd = 0 ) 增益。

(4)

) 0 (

) 0 log (

20 V

of PSRR DD

Vi Add

Vdd

AV ,得正電源拒斥比。

(5) 令 Vdd = 0 量測 -PSRR。

(6) 令 Vi 接地 Vgnd 輸入一訊號,量得 Vout 端的電壓 得知 Add 增益。

(7) 令 Vgnd = 0 並在 Vi 輸入電壓,量得 Vout 端的電壓,得知

Av ( Vgnd = 0 ) 增益。

(8)

) 0 (

) 0 log (

20 Vss of

PSRR Add Vi

Vgnd

AV ,得負電源拒斥比。

4-10 雜訊

運算放大器雜訊的量測架構如圖 4-11 所示,待測物之正負電壓 源是由 HP4155B 半導體參數分析儀負責供應。待測元件置放於該分 析儀之測試盒內以消除電磁輻射之干擾,然後以導線連接至 HP 4395A 網路頻譜分析儀上,並從該儀器螢幕得知其結果, 這是根據一 般業界所使用之量測設備所建立的雜訊量測架構圖。另外接地非常重 要,一定要將所有儀器的地端接在一起。而量測出來的雜訊在 60Hz 處一定會比較大,這是因為從巿電來的60Hz 雜訊干擾到儀器的量測 結果,因此該部份資料將不予採用。

圖4-11 雜訊量測系統架構圖

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