淺析SOP8封裝LM358運算放大器的測試

2020-11-28 電子發燒友

　　引言

　　目前在國內長電科技、天水華天等幾家知名的封裝測試廠家都能進行運算放大器的測試，且比較成熟。我們可以通過引進相關技術，消化吸收，實現在現有SOP8的測試分選設備上開發出運算放大器的測試能力，以開拓市場空間。

　　1、運算放大器LM358概述及特性

　　1.1、運算放大器LM358概述

　　LM358內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合於電源電壓範圍很寬的單電源使用，也適用於雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。［］它的使用範圍包括傳感放大器、直流增益模組，音頻放大器、工業控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。

　　1.2、運算放大器LM358特性：

　　*內部頻率補償

　　*直流電壓增益高（約100dB）

　　*單位增益頻帶寬（約1MHz）

　　*電源電壓範圍寬：單電源（3~30V）;雙電源（±1.5~±15V）

　　*低功耗電流，適合於電池供電

　　*低輸入偏流

　　*低輸入失調電壓和失調電流

　　*共模輸入電壓範圍寬，包括接地

　　*差模輸入電壓範圍寬，等於電源電壓範圍

　　*輸出電壓擺幅大（0~Vcc-1.5V）

　　1.3、lm358參數：

　　輸入偏置電流45nA；輸入失調電流50nA；輸入失調電壓2.9mV；輸入共模電壓最大值VCC~1.5V；共模抑制比80d；電源抑制比100dB。

　　1.3.1．SOP8封裝LM358產品的腳位和外形

　　

　　SOP8-LM358產品8個引腳功能說明：1腳是輸出端；2腳是反相輸入端；3腳是同相輸入端；4腳是負電源（雙電源工作時）或地（單電源工作時）；5腳是同相輸入端；6腳是反相輸入端；7腳是輸出端；8腳是正電源。（如圖1所示。其中1、2、3腳是一個運放通道，5、6、7腳為另一運放通道）。

　　2、LM358P萬用表測試其好壞的方法

　　運放的好壞判斷一般是採取測量直流電阻的方法或測其輸入和輸出電壓。

　　直流電阻的測量方法無非是非在路測量的時候，通過測量輸入腳和輸出腳對地，或電源腳對地的直流電阻的大小來判斷其運放好壞，跟一個好的運放進行比較來判斷其好壞，第二，在路測量其輸入腳和輸出腳電壓，如果輸入腳有輸入信號輸出腳沒有輸出信號，排除偏置部分的問題，那麼就是由於運放損壞，或者說在其輸入端加入幹擾信號觀察輸出端的波形，如果變化不大則說明運放已經壞了。

　　3、分選機FT2030上搭配QT8100測試SOP8封裝LM358產品的方法

　　3.1、測試夾具設計

　　

　　3.2、測試電路設計

　　通過對中華人民共和國標準GB-3442-86的研究以及不同測試機供應商測試板卡的分析，初步總結出一下測試方法和測試電路圖。實現LM358關鍵參數的測試。

　　3.3、LM358關鍵參數測試電路及淺析

　　

　　3.3.1、SupplyCurrentIcc：（電源電流Icc）

　　DVI2以FVMI模式提供一電壓（如2.5V），而VCC由DVI0工作在FVMI模式提供+15V，DVI1提供VEE電壓，VEE=-15V，DVI0所量測到電流值MI即為Icc，同理可由DVI1得到Iee電流。VCC、VEE和DVI2電壓值如果測試規範沒有說明，則可參考該電壓條件設置。

　　3.3.2、InputOffsetVoltageVos（或稱Vio）（輸入失調電壓Vos）

　　DVI2和DVI3提供1.4V電壓，pvm測量出電壓MV

　　Vos=（MV-1.4）x（50/（50+200K））

　　3.3.3、PowerSupplyRejectRatioPSRR（電源抑制比）

　　該項目在於測量出當VCC改變時所造成的Vos變化率：

　　DVI2、DVI3提供1.4V電壓，pvm測量出電壓MV

　　VCC1=VCCmin時可由Vos=（MV-1.4）x（50/（50+200K））式計算得到Vosmin

　　VCC2=VCCmax時同上可計算得到Vosmax

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

　　3.3.4、OpenLoopGainAv（開環電壓增益或者大信號電壓增益）

　　DVI2=0.7V

　　DVI3_1=-10V時，pvm量出電壓MV，由Vos1=（MV-0.7）x（50/（50+200K））式計算得到Vos1

　　DVI3_2=10V時，pvm量出電壓MV，由Vos2=（MV-0.7）x（50/（50+200K））式計算得到Vos2

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

　　3.3.5、InputBiasCurrentIib&InputOffsetCurrentIio（輸入偏流Iib和輸入失調電流Iio）

　　這個測試項目中分成兩部分，Iib與Iio，而根據定義：

　　Iib=（Ib+＋Ib-）/2；Iio=Ib_－Ib+

　　其中Ib+是OPDUT的正端輸入電流，Ib-是OPDUT負端輸入電流，所以測試電路必須分成兩個部分。

　　VCC=15V，DVI3=1.4V、DVI2=1.4V

　　pvm量測到一電壓值MV

　　Vos_Ib+=（MV–1.4）x（50/（50+200K））

　　Ib+=（Vos－Vos_Ib+）/47K

　　

　　VCC、DVI3與DVI2同量測Ib+時的設定值。

　　pvm量測到一電壓值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（輸出電壓擺幅）

　　DVI2工作於FVMI模式，FV=2V，DVI3於FIMV模式運作，FI=0A，並量測到輸出電壓MV即為Voh。量測條件同Voh，由DVI3以FIMV模式量測到MV即為Vol。

　　備註：VCC和VEE電壓以測試規範給出的條件為準。

　　3.3.7、OutputCurrentIsource&Isink（輸出電流輸出源電流和輸出吸電流）

　　VCC=15V，VEE=-15V，DVI2於FVMI模式提供1V，DVI3工作於FVMI模式，FV=0V，量測到的電流MI即為Isource值。

　　VCC=15V，DVI2工作在FVMI模式且FV=1V，DVI3為FVMI模式工作且FV=0V，量測到的電流MI即為Isink值。電壓值請參照測試規範的電壓值來給

　　3.3.8、CommonModeRejectionRatioCMRR（共模抑制比）

　　CMRR主要的意義在於觀察當Vcm變化時所產生的Vos變化量，故量測上要對Vcm作變動。

　　VCC=15V，VEE=-15V，DVI3=-3V：

　　當DVI2_1=-13V，pvm測量到MV：

　　Vos1=（MV–DVI2_1）x（50/（50+200K））

　　當DVI2_2=13V，OVICH8量測到另一MV：

　　Vos2=（MV–DVI2_2）x（50/（50+200K））

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

　　3.3.9、輸出共模電壓範圍

　

　　變化∆V，使得CMRR下降6dB，此時的∆V。

　　3.3.10、對地短路電流

　　同相輸入端在施加規定的直流電壓下，輸出端對地短路時的直流輸出電流。運算放大器在同相端輸入規定的直流電壓而使輸出達到最大值時，輸出端對地的短路電流。大小主要與輸出級的保護電路有關。

　　同相輸入端施加規定的正輸入直流電壓，在輸出端測得流出被測器件的電流，即IOS（+）。同相輸入端施加規定的負輸入直流電壓，在輸出端測得流入被測器件的電流，即IOS（-）。

　　注意事項：

　　a、電流表內阻應小於1歐姆；

　　b、輸入電壓VI應滿足：VIDM》DVI2》》Vos，VIDM為最大差模輸入電壓。

　　4、結語

　　SOP8封裝的運算放大器LM358在市場上廣泛應用於家庭影院系統和立體聲收音機，對於在高速分選機上完成測試的量產無疑有很大的市場。本文簡要的描述了測試夾具的設計，探討了關鍵參數的測試電路設計和測試方法，在QT8100測試平臺上實現LM358運算放大器的量產測試。

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