放大器電路設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題解析

我們經(jīng)常會(huì)應(yīng)用到放大器電路，因此，本文總結(jié)了再放大器電路應(yīng)用時(shí)可能會(huì)涉及到的一些問(wèn)題，希望能夠幫助大家更好地使用和運(yùn)用。

一、缺少直流偏置電流回路

　　最常見(jiàn)的應(yīng)用問(wèn)題之一是在交流耦合運(yùn)算放大器或儀表放大器電路應(yīng)用中，沒(méi)有為偏置電流提供直流回路。圖1中，一個(gè)電容串接在一個(gè)運(yùn)算放大器的同相(+)輸入端。這種交流耦合是隔離輸入電壓(VIN)中的直流電壓的一種簡(jiǎn)單方法。這種方法在高增益應(yīng)用中尤為有用，在增益較高時(shí)，即使是放大器輸入端的一個(gè)較小直流電壓，也會(huì)影響運(yùn)放的動(dòng)態(tài)范圍，甚至可能導(dǎo)致輸出飽和。然而，容性耦合進(jìn)高阻抗輸入端而不為正輸入端中的電流提供直流路徑的做法會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題。

　　圖1 錯(cuò)誤的交流耦合運(yùn)算放大器電路

　　輸入偏置電流流經(jīng)耦合電容，給其充電，直到超過(guò)放大器輸入電路的額定共模電壓或超過(guò)輸出限值。根據(jù)輸入偏置電流的極性，電容充電或者向正電源電壓方向，或者向負(fù)電源電壓方向。這個(gè)偏置電壓會(huì)被放大器的閉環(huán)直流增益放大。

　　這一過(guò)程可能較長(zhǎng)。例如，對(duì)于一個(gè)帶有場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)輸入端的放大器，若其偏置電流為1 pA，通過(guò)一個(gè)0.1-F的電容進(jìn)行耦合，則其IC充電率I/C為：

　　合600 V/分。如果增益為100，則輸出漂移為0.06 V/分。可見(jiàn)，如果采用交流耦合示波器做短時(shí)間的測(cè)試可能無(wú)法檢測(cè)出這一問(wèn)題，電路要在數(shù)小時(shí)后才會(huì)發(fā)生故障?？傊?，避免這一問(wèn)題是非常重要的。

　　圖2 雙電源供電運(yùn)算放大器輸入端交流耦合的正確方法

　　圖2所示即是這一常見(jiàn)問(wèn)題的一種簡(jiǎn)單解決方案。此例中，一個(gè)電阻連接在運(yùn)算放大器的輸入端與地之間，從而為輸入偏置電流提供了一個(gè)回路。為最小化輸入偏置電流導(dǎo)致的失調(diào)電壓，在使用雙極性運(yùn)放的時(shí)候，考慮運(yùn)放兩個(gè)輸入端的匹配問(wèn)題，通常將R1設(shè)為R2和R3的并聯(lián)值。

　　但要注意的是，該電阻始終會(huì)給電路帶來(lái)一定噪聲，因而需在電路輸入阻抗、所需輸入耦合電容大小與電阻引進(jìn)的約翰遜噪聲之間進(jìn)行權(quán)衡。典型電阻值一般在100,000 至1 M之間。