集成运算放大器参数测试电路的设计开题报告

1.结合毕业设计（论文）课题情况，根据查阅的文献资料，撰写1000字左右的文献综述：

1.1选题意义

随着半导体集成电路产品的种类越来越多,电子技术的应用己渗透到社会生活的各个领域,极大地影响和改善着人们的生活。运算放大器简称运放，历经数十年的发展,从早期的真空管演变为现在的集成电路,成为许多模拟系统和混合系统中的一个完整的部分,是模拟中一个最重要的基本电路单元，是构成开关电容滤波器、信号放大器和输入输出缓冲器等模拟电路的基本模块,在模拟运算、信号处理、模数和数模转换器等等许多方面有广泛的应用。利用运放可以实现信号的放大、调理、滤波等多种功能,在个人数据助理、通信、汽车电子、音影产品、仪器仪表、传感器等领域有庞大的市场。

从市场的需求来看,根据不同的应用主要分化出通用型、低电压低功耗型、高速型、高精度型四大类产品。一般而言,通用运算放大器应用最广,几乎任何需要添加简单信号增益或信号调理功能的电子系统都可采用通用运放，高速运放主要用于通信设备、视频系统以及测试与测量仪表等产品，低电压低功耗运放主要面向手机、等以电池供电的便携式电子产品，高精度运放主要针对测试测量仪表、汽车电子以及工业控制系统等。这些系统的性能在很大程度上都是受到内部运算放大器性能的影响,甚至于成为制约其性能突破的瓶颈。

运算放大器的可靠性直接影响到由其组成的设备、系统的可靠性,所以对运算放大器的质量和可靠性要求非常高。对运算放大器的测试是保证其可靠性的重要技术,因此,必须对运算放大器的特性参数进行检测,以达到预期要求。科学技术各领域的发展日新月异,测量手段的进步也为技术的进一步发展奠定了基础。随着电子测试应用范围的扩大,测试对象种类繁多,对测试速度和测量精度要求的不断提高,传统的测试仪器和方法已不能适应科技发展的需要。

1.2国内外研究现状

（1）多级运放的补偿

由于集成电路工艺的不断发展,数字集成电路的规模越来越大,为降低成本和提高集成度,其工作电压也在不断降低。低工作电压对集成放大器设计带来的挑战是多方面的,但主要集中在多级放大的补偿上。Vcc的降低使得以前主要靠级联结构来提高增益级输出电阻的办法变得不合实际。依靠增加管的长来保持放大器增益的方法也与降低成本和芯片面积的发展方向相悖。目前较为流行的提高放大器开环增益的办法是多级放大。多级放大比起以前的单级、两级放大来会有更多的零点、极点。由于在实际应用中运放都是结成反馈的形式的,如何合理的分布这些零点、极点即补偿问题,受到了人们的关注。多级运放的补偿技术很多,但是都是在原理上基于利用电阻、电容使运放传输函数的极点分裂和零极点互相抵消。

（2）宽带高速运放

提高放大器的一带宽和转换速率一直是线性模拟集成电路研究的热点。在中低频的线性模拟集成电路领域,对高速宽带放大器的研究主要集中在以下几个拓扑结构上：电流反馈结构；电压反馈结构；当放大器作为单位增益缓冲器时,还可以采用部分特殊的拓扑结构,使外接的反馈网络或者电容不至于影响缓冲器的单位带宽。

（3）满足专用放大器的特殊结构和提高通用放大器指标的方法

集成放大器要求的极低输入失调电压、输入失调电流；轨到轨甚至超过输入电压的共模输入范围；应用于便携式设备中的低功耗放大器、具有温度补偿网络的低温漂放大器以及具有大电流驱动的能力能够作为电压调整器的放大器等。

（4）各种新工艺下的集成放大器设计

在各种新型拓扑不断涌现的同时,模拟集成电路的制造工艺也在不断发展中。如何充分利用各自工艺的优点,设计出满足各种要求的集成放大器成为又一个研究热点。

1.3主要内容及技术方法

本课题研究的主要内容是利用测量原理，设计出测量集成运算放大器参数的测量电路。

（1）阐述了选题的研究背景、研究意义和研究现状.

（2）对集成运算放大电路的概念、原理、作用和特点等进行简要介绍。

（3）论述参数测量电路的基本理论，包括测量原理、测量方法和数据采集等。

（4）讨论在NI Multisim仿真软件条件下，如何设计各个模块，例如主控制、信号源、开关控制以及分析处理模块等.

（5）最后对全文进行总结。

2.课题研究的方案设计（方法、手段、技术路线、可行性论证）

从测试原理看,基本上可分三种方式。

第一是将运放加入测试信号,用示波器观察运放的传输特性,从传输特性曲线上直接读出和计算一些主要参数的数值,这种方法虽然测试精度不高,但因为简单直观一些极限参数,是按参数定义,用此法可避免因测试信号过强而损坏,因此被广泛采用特别是而显示其优越性。

第二种将规定的测试条件加到被测运放进行定量测试,常称为单管测试法,这种方法的测试精度虽有改善,但由于运放参数多,测试线路需要相应的变动,不易实现自动测试,此外对某些参数的测试,单管法不能在完全符合参数定义条件下进行,对于高性能运放测试误差较大但这种方法便于消振,测试结果容易处理,所以国内早期运放测试仪仍采用这种方法。

第三种方式是被测运放和辅助运放组成闭环系统进行测试,也称为集成运算放大器的辅助放大器测试法,这种方案经国际电气技术委员会讨论通过,被列为国际上通用的测试力法,它的优点是由于系统闭环,被测运放的直流状态能自动稳定,易于建立测试条件环路具有较高的增益,有利于微小量的精确测量系统虽然闭环,但被测运放为开环状态,实现了对运放的开环测试,完全符合运放某些参数定义的要求不同参数的测试可采用同一闭环系统,仅用若干开关的通断完成测试条件的转换,这种方法,容易实现自动测试。

本论文采取第三种闭环测试系统。

 

3.主要进度安排

2016.01.01——2016.03.15  阅读相关文献，完成开题报告

2016.03.15——2016.03.30  组建整体的系统结构

2016.04.01——2016.04.20  搭建硬件系统，完成电路元件的选择

2016.04.21——2016.05.05  编写软件程序

2016.05.06——2016.05.31  调试电路，分析结果

2015.06.01——2016.06.15  撰写论文，完善电路

4.参考文献目录

[1] 申忠如．MCS-51单片机原理及其系统设计[M]．西安：西安交通大学出版社，2008.3．

[2] 申忠如，郭华．模拟电子技术基础[M]，西安：西安交通大学出版社，2012

[3] 高吉祥．全国大学生电子设计竞赛培训系列教程——电子仪器仪表设计[M]．北京：电子工业出版社，2007.6．

[4] 高吉祥．全国大学生电子设计竞赛培训系列教程——基本技能训练与单元电路设计[M]．北京：电子工业出版社，2007.6．

[5] 何丹．集成运算放大器参数测试以设计[J].襄樊职业技术学院学报，2010，9(6):28-30

[6] 薛钧义，张彦斌．MCS-51/96系列单片微型计算机及其应用[M]．西安：西安交通大学出版社，1997.8．

[7] 胡汉才．单片机原理及其接口技术[M]．北京：清华大学出版社，1996.7。

[8] 张鑫，华臻，陈书谦．单片机原理及应用[M]．北京：电子工业出版社，2005.8．

[9]半导体集成电路运算(电压)放大器测试方法的基本原理[M]、北京国家标准局出版社,1986.

[10]邓炎,王磊等编著.测试技术与仪器应用[M]、北京机械工业出版社，2006

[11]段尚枢.运算放大器应用基础[M].哈尔滨哈尔滨工业大学出版社,1998.10

[12]曾新民,曾天剑编著运算放大器应用手册[M].北京电子工业出版社.1990

[13]朱定华陈林编、电子电路测量与实验[M.北京清华大学出版社.2004

[14]石博强,赵德永,李畅雷等.编程技术实用教程[M].北京中国铁道出版社.2002.

[15]王宏宝.电子测量[M].北京科学出版社.2005.

学生（签名）：             年    月    日

指导教师意见

1.对“文献综述”的评语：

2.对研究方案的评价和对研究结果的预测：

 

 

 

 

指导教师（签名）：        年     月    日

专业审查意见：（主要对题目难度、工作量、准备工作、方案设计给出评价）

 

负责人（签名）：          年     月   日

系审批意见：

 

负责人（签名）：          年    月   日