压摆率 实验

大家好 欢迎来到 TI Precision Labs 德州仪器高精度实验室的 运放压摆率环节 这个实验会包括 计算 SPICE 仿真和实际测试 这些环节将帮助大家 对课程中的概念加深理解 在本次实验课程的详细计算部分 可以通过手工完成 也可以使用 MathCAD 或 Excel 等工具 可以大大帮助提高效率 因为德州仪器 提供了在本实验课程中使用到的 运放的通用 SPICE 模型 所以仿真练习 可以在任何 SPICE 仿真工具中进行 然而仿真最方便的是在 TINA-TI 中完成 TINA-TI 是一个可以在 TI 官方网站 免费下载的软件 我们在这份 PPT 中 也给出了 TINA 的仿真原理图 最后会在 TI 提供的印刷电路板 pcb 上 进行实际测量 如果您能使用标准的实验室设备 您可以使用任何示波器 和 正负 15V 的电源进行必要的测量 然而我们强烈推荐使用 National Instruments VirtualBench 工具 VirtualBench 是一个多合一的测试设备解决方案 通过 USB 或者 wifi 连接电脑 并提供供电电源 模拟信号发生器和示波器通道 此外还提供一个五位半的万用表 以方便高精度测量 本次实验课程中就是使用这套虚拟仪器进行测量 首先根据表中给出的参数 结合在压摆率课程中所学到的概念 画出这里所示电路的输出电压波形 为方便您检查结果 我们在这里给出了答案 下一步是进行 SPICE 瞬态压摆率仿真 这个仿真可以让我们看到 运放在 5Vpk 10kHz 的方波输入时 输出的电压响应 TINA 的仿真原理图附在课程中 双击图标即可打开 仿真步骤如下 点击 Analysis 然后 Transient 仿真时间从 0 微秒到 200 微秒 通过仿真 您应该会得到一个类似这样的结果 输入是方波 如我们所预期的 可以观察到输出被 OPA277 的压摆率给限制了 通过观察输出电压从 10% 上升到 90% 的时间 或者说是从 -4V 到 4V 的上升时间 可以看到使用光标来测量从 -4V 到 +4V 的时间 并使用压摆率的计算公式 用电压差除以时间 这个仿真结果的压摆率是 0.7V 每微秒 在设置 pcb 前 请确保关闭直流电源 在软件中点击直流电源区的电源键来关闭电源 可以通过观察前面板的 led 来确认电源是否关闭 另外请确保函数发生器也是关闭的 为了准备测试用的测试板 如图所示的安装电路五的跳针和器件 装上 JMP17 JMP18 JMP20 并且在 U7 上装上 OPA277 这一页上展示的是 德州仪器高精度实验室测试板上的 电路五的原理图 您可以使用这个电路来测试 OPA277 的压摆率 为了让测试板正常工作 您只可以安装电路五的跳针和器件 不能安装 pcb 上其他电路里的跳针和元件 去掉不相关电路上的跳针和元件 并把它们放在板子底部的存放区 本页介绍的是测试板和仪器的连接关系 用电源线连接仪器的直流电源 和测试板的 J4 连接器 将测试板的 Vin1 连接到仪器的示波器的通道 1 并将 Vin2 连接到仪器的 FGEN 将测试板的输出 Vout1 连接到示波器的通道 2 接下来我们对仪器上电 并将 USB 线缆连接到电脑上 电脑会检测到一个虚拟的 CD 驱动盘 您可以直接运行 VirtualBench 的软件 当软件运行起来后 如下配置软件 设置时间分度为 20 微秒每格 采集方式为自动 打开示波器通道一和通道二的使能 增益设置为 1 采用直流耦合 5V 每格的设置 打开波形发生器 设置如下 频率 10kHz 幅度 10Vpp 0V 偏置 频率 10kHz 幅度 10Vpp 0V 偏置 50% 占空比的方波 将 +25V 电源设为 +15V 输出 限流 0.5A 将 -25V 电源设为 -15V 输出 限流 0.5A 点击电源键 打开电源 我们来看一下测试到的压摆率 打开光标如图设置 把光标放置在输出信号的 10% 和 90% 的地方 记录下时间和电压的差值 用之前所给出的公式计算压摆率 在这个例子里面 我们测到的压摆率是 0.82V 每微秒 您所得到的结果也可能和这个值略有差异 比较示波器显示的测试结果 和 TINA 的仿真结果 再和手册上的压摆率的参数比较 三者的结果应该是一致的 当然可能存在微小的差异 以上就是本次实验的内容 非常感谢您的观看