精确测试运算放大器建立时间

只看该作者 · 2019-6-19 16:03

精确测试运算放大器建立时间

用于测试运算放大器建立时间的基本设备包括：一个高品质(且昂贵)的“平顶”脉冲发生器用作DUT的输入；一个DUT测试夹具，在运算放大器插口电源引脚处具有电源和旁路电容；以及一个示波器，用于处理和显示测试输出。

适当使用包含磁簧开关的脉冲发生器可以实现同样的结果。

建立时间测试要求平坦波形输入，因为在其大部分频率范围内，运算放大器作为积分器工作。因此，其误差信号输出是输入信号的衍生物。一个理想方波输入的衍生物由每个边沿跃迁处的脉冲和其余部分的零组成。输入方波中的任何偏差都出现在误差信号中。许多台式方波发生器都带有热“尾”及其他限制其测量建立时间适用性的问题。

图1所示为用于测量高速运算放大器的建立时间的实用电路。这种情况下，采用一个商用平顶脉冲发生器驱动输入。图2所示为一个典型高速器件的示波器输出波形。DUTA1的误差信号输出经过箝位，然后通过运算放大器A2放大并再次进行箝位。A2是速度极高的器件，提供的电压增益为10，将误差信号输出放大5倍。各包含两个高速肖特基二极管的箝位电路防止A2的输入和示波器前置放大器过载。未经箝位的高强度“尾”会超过所需误差信号本身。我们选择泰克示波器前置放大器7A26的原因是它可以迅速从0.4V箝位信号恢复，足以精确测量DUT的135 ns建立时间。

图1.测量高速运算放大器建立时间的实用电路。DUT输出至示波器输入连接需要不到1英尺长的50 同轴电缆。

图2.典型高速器件的示波器输出波形，采用图1所示设备。

此测试设置使用同轴电缆将脉冲发生器输出端连接至测试夹具输入端，并将夹具输出端连接至示波器前置放大器输入端。同轴电缆在输入信号和输出信号之间提供屏蔽，并保持在整个频率范围的阻抗恒定。音频类屏蔽或无端接同轴电缆连接会随频率改变而产生变化较大的响应，造成糟糕的测量误差。

然而，高品质平顶脉冲发生器既昂贵又少见。采用了磁簧继电器开关的脉冲发生器（如图3所示配置）也可以提供高品质平顶脉冲。水银湿润磁簧继电器的触点释放可以实现极快的电流中断。请注意，DUT输出/示波器连接必须短且直接。例如，可以使用一个安装在机壳的BNC外连接器将DUT卡直接插入前置放大器输入端来输送信号并将卡固定在示波器上。

图3.包括含舌簧继电器开关的脉冲发生器的测试电路可以提供最高品质的平顶脉冲。

图4所示为磁簧开关的内部工作原理图，在此配置下电路成为完全无源电路。因此，脉冲质量仅取决于同轴电缆建立时间。对于约10ns和更快的脉冲边沿，不同情况下的建立时间差异很大。此设计允许在必要时将该电路旁路。但是，磁簧开关只允许约100 Hz至约2 kHz的极低重复速率。通过在数字存储示波器上捕捉和平均化重复波形的测试可以克服这一限制。