校準(zhǔn)裝置的硬件設(shè)計方案

　　校準(zhǔn)方案覆蓋了市場上運(yùn)放測試儀給出的大部分參數(shù)，其中包括輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入偏置電流等10個參數(shù)。通過研究集成運(yùn)放參數(shù)“閉環(huán)測試原理”可知：有的參數(shù)校準(zhǔn)要用到“閉環(huán)測試回路”，有的直接接上相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行測量即可實(shí)現(xiàn)對儀器的校準(zhǔn)。對于用到“閉環(huán)測試回路”的幾個參數(shù)而言，主要通過補(bǔ)償電源裝置和模擬電源裝置來校準(zhǔn)。運(yùn)放測試儀總體校準(zhǔn)方案如圖1所示。

　　圖1 運(yùn)放測試儀總體校準(zhǔn)框圖

　　1 校準(zhǔn)電路設(shè)計

　　輸入失調(diào)電壓VIO的定義為使輸出電壓為零（或者規(guī)定值）時，兩輸入端所加的直流補(bǔ)償電壓。集成運(yùn)放可模擬等效為輸入端有一電壓存在的理想集成運(yùn)算放大器，校準(zhǔn)原理如圖2所示。通過調(diào)節(jié)補(bǔ)償電源裝置給輸入一個與VIO電壓等量相反的電壓V補(bǔ)，輸入就可等效為V=VIO+V補(bǔ)=0，則被測集成運(yùn)放與接口電路等效為一輸入失調(diào)電壓為零的理想運(yùn)算放大器。然后，調(diào)節(jié)模擬電源裝置，給定模擬標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放輸入失調(diào)電壓參數(shù)值。通過數(shù)字多用表讀數(shù)與被校運(yùn)放測試儀測試值比較，計算出誤差值，完成VIO參數(shù)校準(zhǔn)。

　　圖2 輸入失調(diào)電壓參數(shù)VIO校準(zhǔn)原理圖

　　2 單片機(jī)控制電路設(shè)計

　　單片機(jī)采用AT89S51，這是一個低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含可反復(fù)擦寫1000次的4kB ISP(In-system programmable) Flash ROM。其采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元。

　　本設(shè)計中，采用單片機(jī)控制信號繼電器來實(shí)現(xiàn)電路測試狀態(tài)轉(zhuǎn)換，信號繼電器選用的是HKE公司的HRS2H-S-DC5V，能夠快速完成測試狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，只需單片機(jī)5V供電電源即可，便于完成參數(shù)的校準(zhǔn)。此外，繼電器跳變由PNP三極管S8550來驅(qū)動完成。