設(shè)計(jì)單電源電路時(shí)需要比雙電源電路更加小心

　　如果直流電壓突然通過電阻R1加到運(yùn)放的反相輸入端上的時(shí)候，運(yùn)放的輸出將不會(huì)有任何的變化，因?yàn)檫@個(gè)電壓同過電容C1也同樣加到了正相輸出端上，運(yùn)放的輸出端表現(xiàn)出了很高的阻抗，就像一個(gè)真正的電感一樣。隨著電容C1不斷的通過電阻R2進(jìn)行充電，R2上電壓不斷下降，運(yùn)放通過電阻R1汲取電流。隨著電容不斷的充電，最后運(yùn)放的兩個(gè)輸入腳和輸出腳上的電壓最終趨向于虛地(Vcc/2)。

　　當(dāng)電容C1完全被充滿時(shí)，電阻R1限制了流過的電流，這就表現(xiàn)出一個(gè)串連在電感中電阻。這個(gè)串連的電阻就限制了電感的Q值。真正電感的直流電阻一般會(huì)比模擬的電感小的多。

　　這有一些模擬電感的限制：

　　電感的一段連接在虛地上模擬電感的Q值無法做的很高，取決于串連的電阻R1 模擬電感并不像真正的電感一樣可以儲(chǔ)存能量，真正的電感由于磁場的作用可以引起很高的反相尖峰電壓，但是模擬電感的電壓受限于運(yùn)放輸出電壓的擺幅，所以響應(yīng)的脈沖受限于電壓的擺幅。

　　2.6儀用放大器

　　儀用放大器用于需要對(duì)小電平信號(hào)直流信號(hào)進(jìn)行放大的場合，他是由減法器拓?fù)涠鴣淼?。儀用放大器利用了同相輸入端高阻抗的優(yōu)勢。

　　基本的儀用放大器如圖十所示

　　圖十

　　這個(gè)電路是基本的儀用放大電路，其他的儀用放大器也如圖中所示，這里的輸入端也使用了單電源供電。這個(gè)電路實(shí)際上是一個(gè)單電源的應(yīng)變儀。這個(gè)電路的缺點(diǎn)是需要完全相等的電阻，否則這個(gè)電路的共模抑制比將會(huì)很低(參看文檔《Op Amps for Everyone》)。

　　圖十中的電路可以簡單的去掉三個(gè)電阻，就像圖十一中的電路。

　　圖十一

　　這個(gè)電路的增益非常好計(jì)算。但是這個(gè)電路也有一個(gè)缺點(diǎn)：那就是電路中的兩個(gè)電阻必須一起更換，而且他們必須是等值的。另外還有一個(gè)缺點(diǎn)，第一級(jí)的運(yùn)放沒有產(chǎn)生任何有用的增益。另外用兩個(gè)運(yùn)放也可以組成儀用放大器，就像圖十二所示。

　　圖十二

　　但是這個(gè)儀用放大器是不被推薦的，因?yàn)榈谝粋€(gè)運(yùn)放的放大倍數(shù)小于一，所以他可能是不穩(wěn)定的，而且Vin-上的信號(hào)要花費(fèi)比Vin+上的信號(hào)更多的時(shí)間才能到達(dá)輸出端。

　　濾波電路

　　這節(jié)非常深入的介紹了用運(yùn)放組成的有源濾波器。在很多情況中，為了阻擋由于虛地引起的直流電平，在運(yùn)放的輸入端串入了電容。這個(gè)電容實(shí)際上是一個(gè)高通濾波器，在某種意義上說，像這樣的單電源運(yùn)放電路都有這樣的電容。設(shè)計(jì)者必須確定這個(gè)電容的容量必須要比電路中的其他電容器的容量大100倍以上。這樣才可以保證電路的幅頻特性不會(huì)受到這個(gè)輸入電容的影響。如果這個(gè)濾波器同時(shí)還有放大作用，這個(gè)電容的容量最好是電路中其他電容容量的1000倍以上。如果輸入的信號(hào)早就包含了VCC/2的直流偏置，這個(gè)電容就可以省略。

　　這些電路的輸出都包含了VCC/2的直流偏置，如果電路是最后一級(jí)，那么就必須串入輸出電容。

　　這里有一個(gè)有關(guān)濾波器設(shè)計(jì)的協(xié)定，這里的濾波器均采用單電源供電的運(yùn)放組成。濾波器的實(shí)現(xiàn)很簡單，但是以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)者必須注意：

　　濾波器的拐點(diǎn)(中心)頻率濾波器電路的增益帶通濾波器和帶阻濾波器的的Q值，低通和高通濾波器的類型(Butterworth、Chebyshev、Bessell)。

　　不幸的是要得到一個(gè)完全理想的濾波器是無法用一個(gè)運(yùn)放組成的。即使可能，由于各個(gè)元件之間的負(fù)雜互感而導(dǎo)致設(shè)計(jì)者要用非常復(fù)雜的計(jì)算才能完成濾波器的設(shè)計(jì)。通常對(duì)波形的控制要求越復(fù)雜就意味者需要更多的運(yùn)放，這將根據(jù)設(shè)計(jì)者可以接受的最大畸變來決定。

　　或者可以通過幾次實(shí)驗(yàn)而最終確定下來。如果設(shè)計(jì)者希望用最少的元件來實(shí)現(xiàn)濾波器，那么就別無選擇，只能使用傳統(tǒng)的濾波器，通過計(jì)算就可以得到了。