CN201035102Y

CN201035102Y - 一种测试运算放大器失调电压类别的装置

Info

Publication number: CN201035102Y
Application number: CNU2007200028055U
Authority: CN
Inventors: 孔亮; 郑伟建; 谢昊; 项益峰
Original assignee: ZHONGKONG SCIENCE AND TECHNOLOGY GROUP Co Ltd; Zhejiang University ZJU
Current assignee: ZHONGKONG SCIENCE AND TECHNOLOGY GROUP Co Ltd; Zhejiang University ZJU
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2017-01-26

Abstract

本实用新型实施例公开了一种测试运算放大器失调电压类别的装置，包括：失调电压获取单元，其输入端具有与所述被测运放芯片接口相匹配的通用接口，其输出端与所述失调电压比较单元电连接；失调电压比较单元，设有与所述失调电压相比较的基准电压，其另一端作为比较结果的输出端与类别判断单元电连接；类别判断单元，存有与比较结果相应的类别信息，其另一端作为类别结果的输出端与类别结果输出单元电连接；类别结果输出单元，与所述类别判断单元电连接，以呈现所述类别结果。本实用新型实施例能够降低大量的人力成本，从而提高了运放芯片失调电压类别分类的效率及精确度。

Description

一种测试运算放大器失调电压类别的装置

技术领域

本实用新型电子技术领域，尤其涉及一种用于测试运算放大器失调电压类别的装置。

背景技术

运算放大器(简称“运放”)的作用是调节和放大模拟信号。理论上，如果运放两个输入端上的电压均为0V，则输出端电压也应该等于0V。但事实上由于制造工艺问题，两个输入通路不可能完全匹配，即当输入电压V_i为零时，输出电压V_o并不为零。这相当于在两输入通路完全匹配运放的输入端串有一电压源U_io运放，因此运放输出端总有一些电压，通常将该电压称为失调电压Vio。所述失调电压Vio过大会使积分器直流开环，或者会影响电路的运算精度。特别是在放大、积分电路中，微小的失调电压也会引起整个电路的数据不稳定、和/或信号精度严重偏移等问题。因此生产或使用运放芯片的工厂往往需要对运放进行失调分类，即通过计算运放芯片的失调电压，对所述失调电压进行不同等级的分类，以便在不同的电路中使用不同等级的运放，进而保证设计电路或设计产品的精度。

目前，对运放芯片的失调分类主要通过人工的方式来进行。其方法通常为：在被测运放输入的正、负端之间串联一颗固定电阻R1，然后在输入端正极和GND之间、输入端负极和输出端之间各串联一颗等阻值的固定电阻R2、R3(其中R2＝R3＝Rf)。通过高精度的万用表读取所述运放输出端的电压值V₀，该值即为经过放大一定倍数后的运放失调电压值，所述倍数为2*Rf/R1。然后根据V₀＝(2*Rf/R1)*Vio计算出该运放的失调电压Vio。

请参阅图1，其为运放芯片分类筛选的功能原理图。下面以四路运放芯片TL064的一路放大通路为例举例说明运放芯片分类筛选的工作原理。

(1)计算所述运放的失调电压Vio：首先在确保已经为运放芯片正确供电的情况下，在运放输入的正、负端之间串联一颗固定电阻100欧姆，然后在输入端正极和GND之间、输入端负极和输出端之间各串联一颗15k欧姆的电阻，通过(2*Rf/R1)的计算，图1所示的该运放的一路失调电压被放大了300倍。通过高精度的万用表准确测量到运放输出端的电压值V₀，然后再根据V₀＝(2*Rf/R1)*Vio计算出该运放的失调电压Vio。

(2)根据所述运放的失调电压Vio的值来查找运放分类表，即可确定所述运放芯片这一路所属的类别。

此外，可利用上述方法通过通道选择依次测得所述芯片的其他三路运放通路的失调电压，并根据运放分类表分别查找到所述三路运放对应的类别。最后再通过判断所述运放芯片的四路失调类别是否属于同一类别来确定所述运放芯片是否合格。

可见，上述对运放器件的失调电压的分类需要人工通过大量的电子器件、以及如万用表等测量仪器才能进行运放的分类操作，不仅接线繁琐而且需要占用大量的仪器设备，同时还要进行失调电压的计算等工作，由此导致运放分类操作的速率慢且成本高，并且采用人为方式进行筛选，容易出现如读取万用表电压值时引起的读数误差、接线时出现错误等情况，从而造成分类操作的精度差、效率低的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能够取代人工的用于测试运算放大器失调电压类别的装置，以解决上述人工分类运放芯片造成的速度慢、效率低且精度差的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种测试运算放大器失调电压类别的装置，包括：

失调电压获取单元，其输入端具有与所述被测运放芯片接口相匹配的通用接口，其输出端与所述失调电压比较单元电连接；

失调电压比较单元，设有与所述失调电压相比较的基准电压，其另一端作为比较结果的输出端与类别判断单元电连接；

类别判断单元，存有与比较结果相应的类别信息，其另一端作为类别结果的输出端与类别结果输出单元电连接；

类别结果输出单元，与所述类别判断单元电连接，以呈现所述类别结果。

优选的，所述失调电压获取单元具有至少两个测试通路；所述装置还包括：

并串转换单元，具有至少两个输入端，并分别与所述失调电压获取单元的不同输出端电连接；还具有一个输出端与所述失调电压比较单元电连接，以将所有失调电压串行输出；

微处理器CPU，与所述并串转换单元电连接，以控制所述并串转换单元的输出时间。

优选的，所述失调电压比较单元进一步包括：用于提高失调电压带负载能力的电压跟随电路、电压比较电路；其中，

所述电压跟随电路与所述失调电压获取单元电连接；所述电压比较电路电连接在所述电压跟随电路与所述类别判断单元之间。

其中，所述电压比较电路进一步包括：

比较器，其同相输入端连接所述电压跟随电路的输出端，负相输入端连接本路基准电压，其输出端与所述电平转换单元电连接。

优选的，所述装置还包括：

电平转换单元，电连接在所述失调电压比较单元与所述类别判断单元之间，将来自于所述失调电压比较单元的比较结果的高电平转换成所述类别判断单元接收的电平。

优选的，所述类别结果输出单元包括：

显示单元，为共阳级8段数码管，根据类别结果显示所述被测运放芯片所属的类别信息；和/或

声音输出单元，存有不同类别对应的提示声音，根据类别结果发出相应的提示声音。

优选的，所述装置的失调电压获取单元还包括：拨码开关、跳线，与所述被测运放芯片的输出端电连接，将所述运放芯片的其他运放通路切换至所述失调电压获取单元的输入端。

优选的，所述装置还包括：用于提供电源的电源单元，与所述装置的所有单元电连接。

优选的，所述失调电压获取单元的输入端为适用于不同封装方式的运放芯片的标准锁紧端口。

优选的，所述微处理器CPU为AT89系列单片机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

首先，本实用新型实施例可通过失调电压比较单元、类别判断单元自动测出被测运放芯片所述的类别，并将所述类别通过类别结果输出单元呈现出来，从而避免了人工进行运放芯片的测试、计算、分类等繁琐工作，降低了大量人力成本，同时提高了运放芯片失调电压类别分类的效率及精确度。

其次，本实用新型实施例的失调电压获取单元还可具有至少两个测试通路，能够一次对至少两个运放芯片进行分类，大大提高了工作效率。

再次，本实用新型实施例可通过拨码开关、或跳线快速切换至各种无内部调零端子的运放芯片的不同测试通路上，即插即测，方便快捷。

同时，本实用新型实施例提供的失调电压获取单元的输入端可具有不同的运放接入接口板，能够适用于目前市场上常用的不同封装方式的运放芯片的接入。

附图说明

图1为现有技术运放芯片失调电压分类筛选的电路原理图；

图2为本实用新型测试装置的优选实施例一的结构示意图；

图3为本实用新型测试装置的优选实施例二的结构示意图；

图4A为本实用新型测试装置的失调电压获取单元的电路图；

图4B为本实用新型测试装置的所述并串转换单元的电路图；

图4C为本实用新型测试装置的失调电压比较单元的电路图；

图4D为本实用新型测试装置的电平转换单元的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的详细阐述。

本实用新型提供的一种测试运算放大器失调电压类别的装置，包括：

其中，所述失调电压获取单元还具有至少两个测试通路，用于同时对多个运放芯片的测试；此时，所述装置还包括：

请参阅图2，其为本实用新型测试运放失调电压类别的装置的优选实施例一的结构示意图。所述装置包括失调电压获取单元21、并串转换单元22、失调电压比较单元23、微处理器CPU24、类别判断单元25、及类别结果输出单元26，其中：

失调电压获取单元21：其输入端具有与所述被测运放芯片接口相匹配的通用接口，以方便插拨待分类的各种运放芯片。所述失调电压获取单元21的输出端连接并串转换单元22，用于将M路的被测运放芯片的每一通路输出的失调电压放大至一定倍数，设此时得到的失调电压为Vio，则所述失调电压获取单元21将这M个通路输出的失调电压Vio一起输出至所述并串转换单元22。

并串转换单元22：具有至少M路的输入端(IN₀、IN₁、IN₂...IN_M)分别与所述失调电压获取单元21的M个输出端对应连接，同时接收M路的失调电压，并串转换单元22的输出端连接所述失调电压比较单元23，所述并串转换单元22用于在微处理器CPU24的控制下，将来自于所述失调电压获取单元21的M路失调电压Vio，按照输入端的序号顺序，于不同时间段依次串行输出至失调电压比较单元23，即将并行接收到M路不同的模拟失调电压Vio变成不同时间的一路输出，依次输出至失调电压比较单元23。

失调电压比较单元23：设有用于与失调电压进行比较的N位基准电压，所述基准电压可从小到大或从大到小的顺序进行排序，所述失调电压比较单元23用于将从并串转换单元22接受到的M个失调电压Vio依次分别与所述N位基准电压进行比较，当所述输出的失调电压Vio大于等于所述基准电压时，对应输出一位数字信号“1”；反之，当所述输出的失调电压Vio小于所述基准电压时，对应输出一位数字信号“0”。每一个失调电压经过与N位基准电压比较后，都会得到一组N位的数字信号，通过M次比较，将得到的M个N位比较结果。上述的失调电压比较单元优选采用A/D转换器。

例如，设一通路输出的失调电压为1.2V，若基准电压有8位，每一位对应的参考电压分别为8V、7V、6V、5V、4V、3V、2V、1V。将这些基准电压由高到低的顺序依次与所述失调电压进行比较，则得到这一路失调电压的8位数字信号的比较结果，即“11111110”。其中，所述8位基准电压可为所述失调电压的信号类型一样，即为模拟信号。通过比较后，得到的比较结果为数字信号。由此类推，所述失调电压比较单元23再按照上述比较方法对剩下所有通路的失调电压进行相应的比较，并将这些M通路的失调电压对应的M个8位数字比较结果依次于不同时间段串行输出至类别判断单元25。

微处理器CPU24：连接所述并串转换单元22，用以控制并串转换单元22将接收到的M路输入的各个隔离放大通路的失调电压于不同时间一路串行输出。

类别判断单元25：保存有分类表，所述分类表包括8位数字比较结果、及其对应的类别。如表1所示，其为分类表项中8位比较结果与类别的对应关系表。例如对于一路失调电压的比较结果为“11111110”的数字信号，按照所述分类表中的对应关系，查找到所述“11111110”对应的类别为II类。类别判断单元25与所述类别结果输出单元26相连，用于将从所述失调电压比较单元23接受到的M个8位数字信号依次按照所述分类表中的类别对应关系进行类别判断，得到M个通路的类别结果。再对所述M个通路的类别结果进行判断，如果所述M个通路的类别一致，例如都为II类，则认为所述被测运放芯片属于II类；否则，认为所述被测测运放芯片不合格。最后所述类别判断单元25将最终得到的被测运放芯片的测试结果，即被测运放芯片的类别或不合格信息通过所述类别结果输出单元26输出，以便检测者获知所述运放芯片的类别。

序号	数字信号	判别标准
序号	数字信号	判别标准	1	11111111	不可用
2	01111111		1	11111111
2	01111111	3	00111111	III类
4	00011111	3	00111111
4	00011111	5	00001111
6	00000111	5	00001111		II类
6	00000111	7	00000011
8	00000001	7	00000011
8	00000001	9	00000000	I类

表1

类别结果输出单元26：类别结果输出单元26可包括显示单元和声音输出单元。所述显示单元可采用共阳级8段数码管来显示运放芯片所属的类别。或者，在所述类别结果输出单元26上保存每一类别对应的提示声音，可以通过如扬声器等声音输出单元根据所述运放芯片所属的类别输出相应的提示声音，并且当待分类的运放芯片的几路通路不属于同一类别时，还可通过所述类别结果输出单元26播放诸如“本运放芯片不合格信息”等类似的提示声音给检测者。

本实用新型实施例还包括电源单元27，用以给所述装置的各个组成单元提供电源。

除此之外，若所述失调电压比较单元13输出的数字信号的电平不在所述类别判断单元25可接受的电平范围，则还需要进行电平转换。为此，本实用新型实施例还可包括电平转换单元，设置在失调电压比较单元13和所述类别判断单元25之间，用于将失调电压比较单元13输出的数字信号的电平转换至所述类别判断单元25可接受电平的数字信号，并将之发送至所述类别判断单元25。请参阅图3，其为本实用新型测试装置的优选实施例二的结构示意图。

所述测试装置实施例二包括失调电压获取单元21、并串转换单元22、失调电压比较单元23、微处理器CPU24、电平转换单元31、类别判断单元25、类别结果输出单元26、及电源单元27。其中：

失调电压获取单元21：其输入端具有通用接口，以方便插拨待分类的各种运放芯片。所述失调电压获取单元21的输出端连接并串转换单元22，用于将M路的被测运放芯片的每一通路输出的失调电压放大至一定倍数，设此时得到的失调电压为Vio，则所述失调电压获取单元21将这M个通路输出的失调电压Vio一起输出至所述并串转换单元22。

并串转换单元22：具有至少M路的输入端(IN₀、IN₁、IN₂...IN_M)分别与所述失调电压获取单元21的M个输出端对应连接，同时接收M路的失调电压，并串转换单元22的输出端连接所述失调电压比较单元23，所述并串转换单元22用于在微处理器CPU24的控制下，将来自于所述失调电压获取单元21的M路失调电压Vio，按照输入端的序列不同，于不同时间段依次串行输出至失调电压比较单元23，即将并行接收到M路不同的模拟失调电压Vio变成不同时间的一路输出，依次输出至失调电压比较单元23。

并串转换单元22优选采用如MC14051等的多路模拟开关，能够将接收到的多通路的失调电压在不同时间通过一路输出。

失调电压比较单元23：设有用于与失调电压进行比较的N位基准电压，所述基准电压可从小到大或从大到小的顺序进行排序，所述失调电压比较单元23用于将从并串转换单元22接受到的M个失调电压Vio依次分别与所述N位基准电压进行比较，当所述输出的失调电压Vio大于等于所述基准电压时，对应输出一位数字信号“1”；反之，当所述输出的失调电压Vio小于所述基准电压时，对应输出一位数字信号“0”。每一个失调电压经过与N位基准电压比较后，都会得到一组N位的数字信号，通过M次比较，将得到的M个N位比较结果。

进一步的，所述失调电压比较单元23包括：电压跟随电路231和N路电压比较电路232。其中：

电压跟随电路231：用以提高带负载能力，所述电压跟随电路231包括运算放大器，用以将从所述并串转换单元22接受到的所述M通路的失调电压Vio跟随放大后输出至所述N路电压比较电路232。

所述N路电压比较电路232：连接电平转换单元31，用于将接受到的M通路的失调电压Vio与预置的N路基准电压分别进行比较，并将比较结果用“1”、“0”表示。进而获得M个N位的数字信号，其中，与所述失调电压Vio比较的N路基准电压是从小到大或从大到小排序的，每一位数字信号表示对应其中一个基准电压与所述失调电压的比较结果。每一路电压比较电路232包括一比较器，共有N路该比较器，所述N路比较器的同相输入端同时连接所述电压跟随电路231的输出端，所述N路比较器的负相输入端用于输入本路电压比较电路的基准电压，所述N路比较器的输出端连接至所述电平转换单元31。具体比较过程与所述本实用新型实施例一中的失调电压比较单元23中所述的雷同，这里不再赘述。

电平转换单元31：与所述类别判断单元25相连，用于将从所述失调电压比较单元23接收到的数字信号的高电平转换成类别判断单元25所能接受的电平。当待检测的运放芯片的失调电压Vio大于20mV时，它输出的电平在经过300倍的放大后，通过所述失调电压比较单元23的比较后，产生的数字信号会大于所述类别判断单元25可接受的电平5V，为此需要设置一电平转换单元31。所述电平转换单元31可采用两个运放隔离芯片完成电平转换。由于电平转换单元31的实现电路很多，在此就不再赘述。

类别判断单元25：保存有分类表，所述分类表包括8位数字比较结果、及其对应的类别。所述分类表与上述实施例一所述的分类表雷同，这里不再赘述。类别判断单元25与所述类别结果输出单元26相连，用于将从所述失调电压比较单元23接受到的M个8位数字信号依次按照所述分类表中的类别对应关系进行类别判断，得到M个通路的类别结果。再对所述M个通路的列别结果进行判断，如果所述M个通路的类别一致，例如都为II类，则认为所述被测运放芯片属于II类；否则，认为所述被测测运放芯片不合格。最后所述类别判断单元25将最终得到的被测运放芯片的测试结果，即被测运放芯片的类别或不合格信息通过所述类别结果输出单元26输出，以便检测者获知所述运放芯片的类别。

微处理器CPU24：连接所述并串转换单元22，用以控制并串转换单元22将接收到的M路输入的各个隔离放大通路的失调电压于不同时间一路串行输出。CPU14优选采用AT89系列的单片机，在分类过程中由CPU控制8路运放电路以0.2秒为周期切换，整个8路信号的测试过程在2秒钟之内完成。

类别结果输出单元26：类别结果输出单元26可包括显示单元和声音输出单元。所述显示单元可采用共阳级8段数码管来显示运放芯片所属的类别。或者，在所述类别结果输出单元26上保存不同类别对应的提示声音，可以通过如扬声器等声音输出单元根据所述运放芯片所属的类别输出相应的提示声音，并且当待分类的运放芯片的几路通路不属于同一类别时，还可通过所述类别结果输出单元26播放诸如“本运放芯片不合格信息”等类似的提示声音给检测者。

此外，本实用新型实施例还包括电源单元27，用以给所述装置的各个组成单元提供电源。

另外，在本运放失调电压分类测试装置也可以设置若干接口，以便将本CPU与外控制设备(如CPU)等相连接，以便能在外部用户的控制下完成各种类型运放芯片的筛选。

下面结合本实用新型测试装置优选实施例的电路原理图对本实施例各单元作一说明：

如图4A所示，其为本实用新型测试装置的失调电压获取单元的电路图；在该失调电压获取单元中，在每块被测运放芯片的每路运放通路输入的正、负端之间串联一颗固定电阻R1(100欧姆)，然后在输入端正极和GND之间、输入端负极和输出端之间各串联一颗固定电阻R2、R3(其中R2＝R3＝15000欧姆)，得到输出电压为失调电压Vio300倍的放大；初始化接上被测运放芯片后，在32路原边不间断输入的条件下从1N01到1N08共8路的输出点采集电压。并将8路失调电压输出至并串转换单元的输入端。本实施例的运放失调电压类别测试装置能够一次筛选8块运放隔离芯片。将8块运放芯片同时插接在失调电压获取单元的输入端，每块运放芯片选择一路运放通路，进行该通路的失调电压的类别测试。还可通过拨码开关/跳线选择依次选择运放芯片的其他运放通路进行测试。

请参见图4B，其为本实用新型测试装置的所述并串转换单元的电路图；本实施例所述的并串转换单元优选为MC14051(U4)，其输入端接收到来自所述失调电压获取单元的8路失调电压后，在微处理器CPU的控制下，将所述8路失调电压以一路在不同时间输出。

图4C为本实用新型测试装置的失调电压比较单元的电路图，所述失调电压比较单元包括电压跟随电路、8路电压比较电路。所述失调电压比较单元的U15将接收到的来自于所述并串转换单元的8路模拟失调电压，通过所述电压跟随电路将所述8路失调电压跟随放大并输出至8路电压比较电路，所述8路电压比较电路由8路比较电路构成，根据电压的分类表的排序确定各路比较的基准电压，按数值从大到小排列，并将所述8路失调电压分别与所述8位基准电压进行比较，根据比较结果，输出“0”、“1”的8位数字信号，其中，所述数字信号为高电平为+8V的脉冲信号、或方波等形式的数字信号。所述失调电压比较单元将比较得到的数字信号输出至所述电平转换单元。

图4D为本实用新型测试装置的电平转换单元的电路图，所述电平转换单元，通过电平转换电路U9、U16的2片TLP521-4芯片，将输入到该电平转化单元的+8V的数字信号的电平转换成高电平为+5V的数字信号，并将转换后的数字信号输出至类别判断单元。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种测试运算放大器失调电压类别的装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述失调电压获取单元具有至少两个测试通路；所述装置还包括：

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述失调电压比较单元进一步包括：用于提高失调电压带负载能力的电压跟随电路、电压比较电路；其中，

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电压比较电路进一步包括：

5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述类别结果输出单元包括：

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置的失调电压获取单元还包括：拨码开关、跳线，与所述被测运放芯片的输出端电连接，将所述运放芯片的其他运放通路切换至所述失调电压获取单元的输入端。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：用于提供电源的电源单元，与所述装置的所有单元电连接。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，失调电压获取单元的输入端为适用于不同封装方式的运放芯片的标准锁紧端口。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器CPU为AT89系列单片机。