模拟器件功能测试通道

模拟器件功能测试通道与运放放大功能测试

关键词：模拟器件功能测试通道运放波形功能测试运放放大功能测试

摘要：模拟器件功能测试通道是正达测试仪独有的测试通道，对于检测集成运放等模拟器件的性能至关重要。

0.前言

旅游部门评定酒店。A城市评定方法：只对酒店做外观观察。若某酒店门窗破损外墙皮脱落，一定不是好酒店。若某酒店门窗完好外墙干净，应该是好酒店。通过改进观察技术，发现某酒店一块玻璃上存在一小块灰尘，或许不是好酒店。B城市评定方法：除了外观观察之外，一定要进入酒店内部。检查酒店的软硬件设施和服务运转情况。

A城市的评定方法简单便捷。有合理性，也有盲目性。就如同使用电路测试仪对器件进行VI曲线测试。B城市的评定方法科学准确，结论可靠。就如同使用电路测试仪对器件进行功能测试。

本文为：器件功能测试之——模拟器件功能测试通道在运放放大功能测试中的应用。

1.运放波形功能测试的原理和实现

在线电路测试仪对集成运放器件具有多种测试方法。比如VI曲线测试和运放波形功能测试。

VI(电压-电流)曲线测试不属于功能测试，是通过测试运放管脚阻抗特性发现故障。运放波形功能测试属于功能测试，是在VT(电压-时间)坐标通过比较运放输出端和同相输入端的电压波形曲线测试运放功能。

运放波形功能测试的原理是将运放的反相输入端和输出端模拟连通，构成电压跟随器的形式。见图1左。电压跟随器是最简单的运放电路，近似于1倍放大，前后级缓冲隔离，这种特性常被用来判断运放功能好坏。由于运放的同相/反相两个输入端电位相等，简称“虚短”，因此，当测试仪从运放同相输入端施加一个模拟信号时，功能正常的运放会在输出端提取到一个同样的模拟信号。

运放波形功能测试原理示意图正达测试仪运放波形功能测试窗口

图1

实测中，在运放同相输入端施加一个正弦波信号。若从运放输出端提取到的波形和同相输入端施加的波形两者重合，则运放功能正确。两者不重合或超差，运放功能故障。见图1右。

2.运放波形功能测试的优点和缺点

运放波形功能测试的优点是能够反映运放的线性度，显示效果直观好看。但缺点也非常明显：

①无法测试运放的输出峰值电压参数,不能区分不同类别运放的特性差异。

②用于在线电路板维修时，对某些连接关系无法波形测试。例如：当运放同相输入端接地或接电源时，输入信号无法施加，自然也就无法在线进行运放波形功能测试。

③会漏判运放某些故障。例如：运放同相输入端和反相输入端短路，在同相输入端施加的输入信号相当于被直接连通到运放输出端。这时，在VT坐标下比较输入信号和输出信号，两者必然是重合一致，运放会通过波形功能测试，漏判同相/反相两个输入管脚的短路故障。

④功率型运放不适合进行波形功能测试。例如：所有音频运放都不能采用波形功能测试。LM386和LM387等，采用波形功能测试时显示窗口中会出现大量散点。

以上这些问题只有运放放大功能测试才能够解决。所以，只能提供运放波形功能测试这一种功能测试方法是不够的。

3.模拟器件功能测试通道具有独特优势

正达测试仪具有专用模拟器件功能测试通道，可实现运放放大功能测试。

运放放大功能测试可施加和采集-12V~+12V范围内的模拟测试信号，测试结果以运放输出峰值参数的形式显示。能区分不同运放之间的性能差异。能自适应运放各种复杂在线连接关系并自动调整施加的测试信号。能直接测试音频运放等各种功率型运放器件。

4.区分不同类别运放器件之间的特性差异

许多运放的外形封装、管脚排列和功能结构完全相同，但输出特性差别很大。例如：四运放LM324,LM348,LF444等。见图2.

图2

若只采用运放波形功能测试，只能判断出这三种运放是否功能损坏，但看不出它们之间的特性差异。若通过模拟器件功能测试通道进行运放放大功能测试，则属于这三种运放各自的特性就会表现出来。见图3~5.

①LM324波形功能测试(左)和放大功能测试(右)

图3

②LM348波形功能测试(左)和放大功能测试(右)

图4

③LF444波形功能测试(左)和放大功能测试(右)

图5

图3~5是分别对LM324,LM348,LF444这三种运放进行波形功能测试(左图)和放大功能测试(右图)的测试结果。

从波形功能测试上看不出这三种运放的差别。从放大功能测试上看，在施加±12V测试电源和相应模拟测试信号后，LM324,LM348,

LF444这三种运放各自自身内部4组封装的输出峰值电压参数完全一致。同时，这三种运放相互之间的输出峰值电压参数差别明显。

以每种运放内部第1组封装的输出为例：(Vop+和Vop-分别表示正向/负向峰值电压输出)

LM324的Vop+=10.40V, Vop-=-11.91V, Vop+

LM348的Vop+=11.06V, Vop-=-9.84V, Vop+>Vop-

LF444的Vop+=10.59V, Vop-=-10.68V, Vop+≈Vop-

可发现这样一个规律：LM324的Vop+Vop-，LF444的Vop+≈Vop-.这个规律只有通过运放放大功能测试才能反映出来。

需要强调的是：这绝不是某三个运放个体之间的差别，而是这三种型号运放类别之间的差别。上述测试结果和测试规律是这三种型号运放的各自性能特性，可重复验证。

5.运放放大功能测试的实际应用意义

运放器件放大功能测试的实际应用意义在于：不仅要测试运放的基本功能，还要测试运放的性能。

①某种运放只有满足其输出峰值电压参数值特性规律的，才可视为性能完好。

②多个同型号运放相互比较测试，某个Vop+和Vop-低于其它运放的性能不好。

③某种运放内部各组封装的输出峰值电压参数值不一致的，可视为性能不好。

④即使运放型号标识不清或被故意涂抹掉型号，也能通过放大功能测试将它们准确归类，而非仅仅简单判断运放大致功能的笼统归类。

还有一个典型应用：检测轨到轨运放的实际性能。所谓轨到轨运放是指输出峰-峰值电压达到或非常接近电源电压的一类运放。例如：LM358(普通运放)和SGM358(轨到轨运放)功能结构相同，SGM358的输出峰值会明显高于LM358,近似于电源电压。

采用+5V测试电源对SGM358进行放大功能测试，SGM358的输出峰值电压参数值确实完全达到+5V.当需要使用轨到轨运放时，通过运放放大功能测试，能够明确轨到轨运放是否符合性能要求。

以上这些都是运放波形功能测试所不具备的。

6.运放放大功能测试在线测试优势

以下是一个LM324运放的在线放大功能测试实例。这个LM324通过了在线放大功能测试。见图6.

图6

从图6运放在线自身连接图并结合图2右图可以看出：该LM324采用±12V测试电源(管脚4和管脚11)进行放大功能测试。其内部第1单元和第3单元的同相输入端(管脚3和管脚10)接地，第2单元的同相输入端(管脚5)接电源。处于这种连接关系的运放，只能将运放从电路板上拆卸下来离线进行波