高速运放开环增益参数测试方法分析

通常运算放大器（简称运放）的开环增益（AOL）测试均采用辅助运放环路法来实现。由于该方法测试结果精确稳定，故作为通用放大器的首选测试线路。然而对于内置放大器的混合信号器件（非单片运放），若采用辅助运放环路法测试，则会使整体线路复杂化；另外，几乎所有的高速宽带放大器对辅助运放线路要求很高，需要进行额外的零点和极点补偿方能使环路稳定，调试起来非常麻烦。为简化测试线路并保证测试精度，许多IC生产商推荐采用单管测试线路，来完成运放AOL参数测试。

图1为运算放大器两种开环增益参数测试线路。直观上，单管增益测试线路明显简单，易于实现。对与辅助放大环路法如何测试增益参数，读者可参阅国标或相关文献，本文不再赘述。

下面以ADI公司生产的高速宽带运算放大器AD843为例，对运放单管开环增益的测试方法及实现过程进行简单描述。AD843为34MHz带宽的高速电压型放大器，由于其高达220V/uS的压摆率和10pF的微弱容性负载驱动能力，一些早期的通用运算放大器自动测试设备无法对该器件的核心参数（失调电压和开环增益）进行稳定测试，具体表现为：被测器件（DUT）无法在测试环路中稳定，器件输出发生严重振荡，很难抑制；而将DUT放置到单管测试线路中，则器件工作非常稳定。

根据AD843S器件的Data-Sheet(图2)可知，测试AOL参数时器件输出需要由-10V变化到+10V,输出负载为500Ω。只要能准确测试出DUT输入端电压的变化量，即可根据公式F3.1计算出AOL。

根据图1可知，单管AOL参数测试线路是通过设置V3输入电压使VOUT电压达到DUT测试条件（需关闭K1继电器施加相应的输出负载RL），由于R2=R1=10kΩ，故V3输入电压和输出电压基本上是1：-1的反向关系；当VOUT稳定后，测试100*Vos测量点电压值（该值为DUT的失调电压Vos放大100倍）。

下面通过采用TI公司的TINA仿真软件和ADI公司AD843J器件SPICE来说明AOL参数的测试过程：

通过调节V3电源的输入电压使VOUT端的电压为-10V（即VOUT=-10V），此时测试点100*Vos端的电压为266.72mV，如图3所示。由于器件失调电压（Vos）的影响，此时V3电源的实际输入电压为10.8V。

通过调节V3电源的输入电压使VOUT端的电压为+10V（即VOUT=+10V），此时测试点100*Vos端的电压为133.07mV，如图4所示。由于器件失调电压（Vos）的影响，此时V3电源的实际输入电压为-9.6V。

由公式F3.1可计算出

AOL=⊿Vo/⊿Vi=20V*100)/(266.72mV-133.07mV)

=15V/mV，

与图2中的数据规范完全吻合。

另外通过单管测试线路，可以方便的测试运算放大器的失调电压（Vos）参数，如图5所示。同样需要注意的是，需要通过线性搜索的方法设置器件输出电压为0V,即VOUT=0V；为了保证测试精度，DUT的失调电压Vos被放大了100倍（R3/R5=99:1）。

可以看出，AD83J器件的失调电压（Vos）测试结果为2mV（199.89mV/100）,与图2中的数据规范完全吻合。

需要说明的是，运放单管测试线路存在一个缺点。即，由于被测器件（DUT）输入失调电压的影响，V3电源的施加电压与器件实际的输出电压VOUT不能保持很好的1：-1的对应关系。从上面例子中可以看到，为了设置AD843J器件的输出电压VOUT=-10V，输入电源V3需要设定为+10.8V而不是+10V；但是这个问题很好解决，通过二元搜索或线性搜索的方法，可快速准确的确定输入电压。