运放的单电源使用方法.pdf

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本文只要讲解运算 放大器在单电源的运用和注意的一些相关
虚地是大于电源地的直流电平，这是一个小的、局部的地电平，这样就产生了一个
电势问题：输入和输出电压一般都是参考电源地的，如果直接将信号源的输出接到运
放的输入端，这将会产生不可接受的直流偏移。如果发生这样的事情，运放将不能正
确的响应输入电压，因为这将使信号超出运放允许的输入或者输出范围。
解决这个问题的方法将信号源和运放之间用交流耦合。使用这种方法，输入和输出
器件就都可以参考系统地，并且运放电路可以参考虚地。
当不止一个运放被使用时，如果碰到以下条件级间的耦合电容就不是一定要使用：
第一级运放的参考地是虚地
第二级运放的参考第也是虚地
这两级运放的每一级都没有增益。任何直流偏置在任何一级中都将被乘以增益，并
且可能使得电路超出它的正常工作电压范围。
如果有任何疑问，装配一台有耦合电容的原型，然后每次取走其中的一个，观察电
工作是否正常。除非输入和输出都是参考虚地的，否则这里就必须要有耦合电容来隔
离信号源和运放输入以及运放输出和负载。一个好的解决办法是断开输入和输出，然
后在所有运放的两个输入脚和运放的输出脚上检查直流电压。所有的电压都必须非常
接近虚地的电压，如果不是，前级的输出就就必须要用电容做隔离。（或者电路有问
题）
1. 4 组合运放电路
在一些应用中，组合运放可以用来节省成本和板上的空间，但是不可避免的引起相互
之间的耦合，可以影响到滤波、直流偏置、噪声和其他电路特性。设计者通常从独立
的功能原型开始设计，比如放大、直流偏置、滤波等等。在对每个单元模块进行校验
后将他们联合起来。除非特别说明，否则本文中的所有滤波器单元的增益都是 1。
1. 5 选择电阻和电容的值
3每一个刚开始做模拟设计的人都想知道如何选择元件的参数。电阻是应该用 1 欧的还
是应该用 1 兆欧的？一般的来说普通的应用中阻值在 K 欧级到 100K 欧级是比较合适的。
高速的应用中阻值在 100 欧级到 1K 欧级，但他们会增大电源的消耗。便携设计中阻值在
1 兆级到 10 兆欧级，但是他们将增大系统的噪声。用来选择调整电路参数的电阻电容值
的基本方程在每张图中都已经给出。如果做滤波器，电阻的精度要选择 1％ E－96 系列（参
看附录 A）。一但电阻值的数量级确定了，选择标准的 E－12 系列电容。用 E－24 系列电
容用来做参数的调整，但是应该尽量不用。用来做电路参数调整的电容不应该用 5％的，
应该用 1％。
基本电路
放大
放大电路有两个基本类型：同相放大器和反相放大器。他们的交流耦合版本如图三
所示。对于交流电路，反向的意思是相角被移动 180 度。这种电路采用了耦合电容――Cin。
Cin 被用来阻止电路产生直流放大，这样电路就只会对交流产生放大作用。如果在直流
电路中，Cin 被省略，那么就必须对直流放大进行计算。
在高频电路中，不要违反运放的带宽限制，这是非常重要的。实际应用中，一级放大
电路的增益通常是 100 倍（40dB），再高的放大倍数将引起电路的振荡，除非在布板
的时候就非常注意。如果要得到一个放大倍数比较的大放大器，用两个等增益的运放
或者多个等增益运放比用一个运放的效果要好的多。
4图三
衰减
传统的用运算放大器组成的反相衰减器如图 4 所示