浅析SOP8封装LM358运算放大器的测试

杨桂花 2017-12-12 29332

运算放大器电路

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描述

　　引言

　　目前在国内长电科技、天水华天等几家知名的封装测试厂家都能进行运算放大器的测试，且比较成熟。我们可以通过引进相关技术，消化吸收，实现在现有SOP8的测试分选设备上开发出运算放大器的测试能力，以开拓市场空间。

　　1、运算放大器LM358概述及特性

　　1.1、运算放大器LM358概述

　　LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。［］它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组，音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

　　1.2、运算放大器LM358特性：

　　*内部频率补偿

　　*直流电压增益高（约100dB）

　　*单位增益频带宽（约1MHz）

　　*电源电压范围宽：单电源（3~30V）;双电源（±1.5~±15V）

　　*低功耗电流，适合于电池供电

　　*低输入偏流

　　*低输入失调电压和失调电流

　　*共模输入电压范围宽，包括接地

　　*差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

　　*输出电压摆幅大（0~Vcc-1.5V）

　　1.3、lm358参数：

　　输入偏置电流45nA；输入失调电流50nA；输入失调电压2.9mV；输入共模电压最大值VCC~1.5V；共模抑制比80d；电源抑制比100dB。

　　1.3.1．SOP8封装LM358产品的脚位和外形

　　 LM358

　　SOP8-LM358产品8个引脚功能说明：1脚是输出端；2脚是反相输入端；3脚是同相输入端；4脚是负电源（双电源工作时）或地（单电源工作时）；5脚是同相输入端；6脚是反相输入端；7脚是输出端；8脚是正电源。（如图1所示。其中1、2、3脚是一个运放通道，5、6、7脚为另一运放通道）。

　　2、LM358P万用表测试其好坏的方法

　　运放的好坏判断一般是采取测量直流电阻的方法或测其输入和输出电压。

　　直流电阻的测量方法无非是非在路测量的时候，通过测量输入脚和输出脚对地，或电源脚对地的直流电阻的大小来判断其运放好坏，跟一个好的运放进行比较来判断其好坏，第二，在路测量其输入脚和输出脚电压，如果输入脚有输入信号输出脚没有输出信号，排除偏置部分的问题，那么就是由于运放损坏，或者说在其输入端加入干扰信号观察输出端的波形，如果变化不大则说明运放已经坏了。

　　3、分选机FT2030上搭配QT8100测试SOP8封装LM358产品的方法

　　3.1、测试夹具设计

　　 LM358

　　3.2、测试电路设计

　　通过对中华人民共和国标准GB-3442-86的研究以及不同测试机供应商测试板卡的分析，初步总结出一下测试方法和测试电路图。实现LM358关键参数的测试。

　　3.3、LM358关键参数测试电路及浅析

　　 LM358

　　3.3.1、SupplyCurrentIcc：（电源电流Icc）

　　DVI2以FVMI模式提供一电压（如2.5V），而VCC由DVI0工作在FVMI模式提供+15V，DVI1提供VEE电压，VEE=-15V，DVI0所量测到电流值MI即为Icc，同理可由DVI1得到Iee电流。VCC、VEE和DVI2电压值如果测试规范没有说明，则可参考该电压条件设置。

　　3.3.2、InputOffsetVoltageVos（或称Vio）（输入失调电压Vos）

　　DVI2和DVI3提供1.4V电压，pvm测量出电压MV

　　Vos=（MV-1.4）x（50/（50+200K））

　　3.3.3、PowerSupplyRejectRatioPSRR（电源抑制比）

　　该项目在于测量出当VCC改变时所造成的Vos变化率：

　　DVI2、DVI3提供1.4V电压，pvm测量出电压MV

　　VCC1=VCCmin时可由Vos=（MV-1.4）x（50/（50+200K））式计算得到Vosmin

　　VCC2=VCCmax时同上可计算得到Vosmax

　　PSRR=20lg（（VCC2–VCC1）/（Vosmax–Vosmin））

　　3.3.4、OpenLoopGainAv（开环电压增益或者大信号电压增益）

　　DVI2=0.7V

　　DVI3_1=-10V时，pvm量出电压MV，由Vos1=（MV-0.7）x（50/（50+200K））式计算得到Vos1

　　DVI3_2=10V时，pvm量出电压MV，由Vos2=（MV-0.7）x（50/（50+200K））式计算得到Vos2

　　Av=20lg（（MVS0_2–MVS0_1）/（Vos2–Vos1））

　　3.3.5、InputBiasCurrentIib&InputOffsetCurrentIio（输入偏流Iib和输入失调电流Iio）

　　这个测试项目中分成两部分，Iib与Iio，而根据定义：

　　Iib=（Ib+＋Ib-）/2；Iio=Ib_－Ib+

　　其中Ib+是OPDUT的正端输入电流，Ib-是OPDUT负端输入电流，所以测试电路必须分成两个部分。

　　VCC=15V，DVI3=1.4V、DVI2=1.4V

　　pvm量测到一电压值MV

　　Vos_Ib+=（MV–1.4）x（50/（50+200K））

　　Ib+=（Vos－Vos_Ib+）/47K

　　 LM358

　　VCC、DVI3与DVI2同量测Ib+时的设定值。

　　pvm量测到一电压值MV

　　Vos_Ib-=（MV–1.4）x（50/（50+200K））

　　Ib+=（Vos_Ib-－Vos）/47K

　　Iib=（Ib+＋Ib-）/2

　　Iio=Ib-－Ib+

　　3.3.6、OutputVoltageSwingVoh&Vol（输出电压摆幅）

　　DVI2工作于FVMI模式，FV=2V，DVI3于FIMV模式运作，FI=0A，并量测到输出电压MV即为Voh。量测条件同Voh，由DVI3以FIMV模式量测到MV即为Vol。

　　备注：VCC和VEE电压以测试规范给出的条件为准。

　　3.3.7、OutputCurrentIsource&Isink（输出电流输出源电流和输出吸电流）

　　VCC=15V，VEE=-15V，DVI2于FVMI模式提供1V，DVI3工作于FVMI模式，FV=0V，量测到的电流MI即为Isource值。

　　VCC=15V，DVI2工作在FVMI模式且FV=1V，DVI3为FVMI模式工作且FV=0V，量测到的电流MI即为Isink值。电压值请参照测试规范的电压值来给

　　3.3.8、CommonModeRejectionRatioCMRR（共模抑制比）

　　CMRR主要的意义在于观察当Vcm变化时所产生的Vos变化量，故量测上要对Vcm作变动。

　　VCC=15V，VEE=-15V，DVI3=-3V：

　　当DVI2_1=-13V，pvm测量到MV：

　　Vos1=（MV–DVI2_1）x（50/（50+200K））

　　当DVI2_2=13V，OVICH8量测到另一MV：

　　Vos2=（MV–DVI2_2）x（50/（50+200K））

　　CMRR=20log10（（DVI2_2–DVI2_1）/（Vos2–Vos1））

　　3.3.9、输出共模电压范围

　 LM358

　　变化∆V，使得CMRR下降6dB，此时的∆V。

　　3.3.10、对地短路电流

　　同相输入端在施加规定的直流电压下，输出端对地短路时的直流输出电流。运算放大器在同相端输入规定的直流电压而使输出达到最大值时，输出端对地的短路电流。大小主要与输出级的保护电路有关。

　　同相输入端施加规定的正输入直流电压，在输出端测得流出被测器件的电流，即IOS（+）。同相输入端施加规定的负输入直流电压，在输出端测得流入被测器件的电流，即IOS（-）。

　　注意事项：

　　a、电流表内阻应小于1欧姆；

　　b、输入电压VI应满足：VIDM》DVI2》》Vos，VIDM为最大差模输入电压。

　　4、结语

　　SOP8封装的运算放大器LM358在市场上广泛应用于家庭影院系统和立体声收音机，对于在高速分选机上完成测试的量产无疑有很大的市场。本文简要的描述了测试夹具的设计，探讨了关键参数的测试电路设计和测试方法，在QT8100测试平台上实现LM358运算放大器的量产测试。

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