第29卷第1期太原理工大学学报V o l.29 N o.1 1998年1月JOU RNAL O F TA IYUAN UN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY Jan.1998
杜欣慧①
(电机工程系)
摘要 论述了运放测试系统的硬件设计，并进行了软件调试。该系统能进行自动零点校准、偏位法补偿；采用步进激励、步进采样及最小二乘法进行运放参数的测试，所应用的原理是全新的。 关键词 运算放大器；硬件设计；软件设计；测试
中图分类号 TN722・77
随着计算机技术的迅猛发展，单片机在自动控制系统、仪器仪表测量及电力电子设备中得到了越来越广泛的应用。从事科研、精密测量及控制的工程技术人员都迫切希望得到准确的运放参数，这就要求对运放各参数进行迅速准确的测量。本文所论述的运放测试技术是在I CE—GB的基础上，吸取国外的先进技术，采用步进激励、步进采样及最小二乘法的统计测试原理[1]，采用高精度的A D、D A 转换电路[2]。
在硬件上，充分运用统计原理测试；在软件编程中，采用浮点数运算测出运放的各个参数。整个测试系统所采用的测试原理是较先进的。
1 总体设计
本系统主要由单片机、A D、D A转换板、程控电源板、接口板、程控继电器矩阵、键盘、打印机等部分组成。整个系统在单片机程序控制下运行。按系统的设计能力可直接测试的运放参数为:V I O, I B1,I B2,A VD,K C M RR,K S V R,R I,R O,V I C M,I CC,V O PP；间接测量参数为I I O,I I B,P O，见图1.
里斯本战略
系统在完成上述的测试功能过程中，单片机控制各电路板完成以下操作:
(1)通过接口板的继电器驱动矩阵，控制继电器切换，构成各参数测试所要求的环路。
(2)通过4路D A控制程控电源板，给出4路程控电源
:
图1 总体设计图
PS1:0～+25V，被测器件正电源;加壳
PS2:0～-25V，被测器件负电源;
PS3:0～±25V，激励信号源V I,V I C;
PS4:0～±10V，补偿电压V Z.
(3)检测辅助运放输出电平，据不同的状态，进行闭环增益切换A D转换的量程。
(4)控制A D转换板，采集测试结果，进行数据处理。
(5)控制打印机输出测试结果。
2 测试主电路的设计
211 测试环路
测试环路的功能：将待测运放接成多谐振荡器以检查其好坏；通过继电器切换成各参数的测试线路和条件，好坏测试电路如图2.
①女,1965年生，讲师，硕士，太原理工大学,030024文稿收到日期:1997207214
图2 测试电路
被测运放接成多谐振荡器。振荡器的输出经整流和整形，变为与T TL 兼容的方波序列，接到CTC 0#通道的计数触发端。CTC 0#通道设定为计数器
工作方式，时间常数为10D 0同时将CTC 1#通道设为计时工作方式，时间常数为196D 0被测运放的振荡频率均为1kH z ，计10个数要10m s ,CTC 1#通道定时20m s 等待中断。通道0中断，运放是好的，继续测试；通道1中断，运放是坏的或插座接触不良，打印错误信息[3]。212 辅助电路
辅助电路包括：程控电源板、零点校准、低通滤波器等电路，现介绍两个主要的。
(1)程控电源板基本原理是将D A 转换的4路输出引入电源板，根据需要进行电流、电压放大。
施加于被测运放的PS 1,PS 2电路如图3.PS 1,PS 2结构对称，只介绍PS
1.
图3 运放PS 1,PS 2电路图
电路工作原理,T 1一方面通过基极电位将组件ΛA 741的正电源端钳位在1314V ，另一方面进行共基放大，将组件电源的电流经集电极输出推动T 2。由于T 2的发射极接到+28V 电源上，所以负载端的电压将接近+28V ，同时，输出电流也增大。
PS 3提供V I ,V I C 的程控电源，所要求的输出电
压不大，故直接用LM 344接成反相放大器构成,PS 4直接由D A 板的一种输出提供。
(2)零点校准与低通滤波器
为了在A D 转换之前滤掉由于干扰引起的交流成分，采用负反馈二阶有源滤波器，其转折频率为f 0=7.9H z ，足以滤掉工频和高频干扰，对于直
流电压，是一个典型的反相器。校零开关S 23闭合时，启动A D 转换，将低通滤波器、量程切换电路、A D 转换控制电路的失调误差存贮到内存单元，在数值计算时进行软件扣除，从而实现系统的实时零点校准。量程切换电路配合补偿电压V 2和输出电压
V M 的量程查询程序实现偏位法补偿功能，见图
4.
伞下一肩雨图4 补偿电路图
放空管3 软件设计
系统的测试过程是一个软硬件结合的过程。在整个测试中，所涉及到的软件是非常庞大的，为了便于调试和修改，采用子程序结构，通过主程序联接。现介绍其中的两个主要子程序。
(1)步进激励等精度采样子程序
步进激励分析:V 1给出V m ax =±5V 的程控电压，由于程控电压板的放大倍数为-2.5，所以由12位D A 输出的电压值应为±2V 。对于±2V 进行
量化处理，其步进量为:4
惠州学院西湖论坛(32-1)=129.032258，而数字量对应的量化值为:20 4096=4.8840048，从而求得步进激励之间的数字量为:129.032258 4.8840048=26.4258.
本程序中取整数26量化单位为步进点的间距。为了使V 1在正负激励时对称出现，从而消除最小二乘法中的X -
项，故以D A 量化值的0点双向推，求各激励点的量化值，见图5.
(2)实时零点校准子程序
辅助运放输出V M →低通滤波→量程切换→A张承志
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7太原理工大学学报1998年
图5 步进激励等精度采样子程序
D 转换控制电路，测出失调误差，供数值计算扣除,
见图6.
整个程序在主程序支持下，调用各子程序进行参数测试并得出最后结果
。
图6 实时零点校准子程序
4 结论
本文所采用的测试原理是较先进的。这套测试系统可做成便携式运放测试仪，它与目前国内的同类产品相比，有测试原理新、速度快、测试精度高、成本低等优点，且用途广泛。
参考文献
1 刘汉生，张宝玉1应用数理统计基础1太原：山西科学教育出版社,19881100～200
2 王秀玲1微型计算机A D 、D A 转换接口技术及数据采集系统设计1北京：清华大学出版社,1986121～1303 王维远1集成运算放大器测试系统:[硕士学位论文]1太原：太原理工大学电机系,1989
Test System of Ca lcula tion and Am pl if ica tion
D u X i nhu i
(D ep t .of E lectr .E ng g .)
Abstract D esign of hardw are of calcu lati on and am p lificati on test system w as elabo rated and softw are of system w as also debugged .T he functi on s of zero adju stm en t and deviati on com p en sati on can be realized in the system .It m ay esti m ate p aram eters of am p lifiers by u sing the step 2by 2step excitati on ,the step 2by 2step sam p le ,and the least square m ethod .T he p rinci p le of m easu ring system is com p letely new ly .
Key words calcu lati on am p lifier ;design of hardw are ;design of softw are ;testing
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7 第1期 杜欣慧：运放测试系统
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