使用單電源的運(yùn)放交流放大電路.doc

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1、使用單電源的運(yùn)放交流放大電路??在采用電容耦合的交流放大電路中，靜態(tài)時，當(dāng)集成運(yùn)放輸出端的直流電壓不為零時，由于輸出耦合電容的隔直流作用，放大電路輸出的電壓仍為零。所以不需要集成運(yùn)放滿足零輸入時零輸出的要求。因此，集成運(yùn)放可以采用單電源供電，其-VEE端接"地"(即直流電源負(fù)極)，集成運(yùn)放的+Vcc端接直流電源正極，這時，運(yùn)放輸出端的電壓V0只能在0～+Vcc之間變化。在單電源供電的運(yùn)放交流放大電路中，為了不使放大后的交流信號產(chǎn)生失真，靜態(tài)時，一般要將運(yùn)放輸出端的電壓V0設(shè)置在0至+Vcc值的中間，即V0=+Vcc／2。這樣能夠得到較大的動態(tài)范圍；動態(tài)時，V0在+Vcc／2值的基礎(chǔ)上

2、，上增至接近+Vcc值，下降至接近0V，輸出電壓uo的幅值近似為Vcc／2。圖3請見原稿1．2．1單電源同相輸入式交流放大電路???圖3是使用單電源的同相輸入式交流放大電路。電源Vcc通過R1和R2分壓，使運(yùn)放同相輸入端電位由于C隔直流，使RF引入直流全負(fù)反饋。所以，靜態(tài)時運(yùn)放輸出端的電壓V0=V-≈V+=+Vcc／2；C通交流，使RF引入交流部分負(fù)反饋，是電壓串聯(lián)負(fù)反饋。放大電路的電壓增益為???放大電路的輸入電阻Ri=R1／R2／rif≈R1／R2，???放大電路的輸出電阻R0=r0f≈0。1．2．2單電源反相輸入式交流放大電路???圖4是使用單電源的反相輸入式交流放大電路。電源

3、Vcc通過R1和R2分壓，使運(yùn)放同相輸入端電位為了避免電源的紋波電壓對V+電位的干擾，可以在R2兩端并聯(lián)濾波電容C3，消除諧振；由于C1隔直流，使RF引入直流全負(fù)反饋。所以，靜態(tài)時，運(yùn)放輸出端的電壓V0=V-≈V+=+Vcc／2；C1通交流，使RF引入交流部分負(fù)反饋，是電壓并聯(lián)負(fù)反饋。放大電路的電壓增益為放大電路的輸入電阻Ri≈R，放大電路的輸出電阻R0=r0f≈0。2運(yùn)放交流放大電路的設(shè)計(jì)???在設(shè)計(jì)單級運(yùn)放交流放大電路時，???(1)選擇能夠滿足使用要求的集成運(yùn)算放大器。在采用電容耦合的交流放大電路中，由于電容隔直流，交流放大電路輸出的溫度漂移電壓很小。因此，對集成運(yùn)放漂移性能的

4、要求可以降低，主要從轉(zhuǎn)換速率、增益帶寬、噪聲等方面來考慮選用集成運(yùn)放。對脈沖信號、寬頻帶交流信號和視頻信號等，應(yīng)選用轉(zhuǎn)換速率較高、增益帶寬至少是最高工作頻率10倍的集成運(yùn)放。對音質(zhì)要求比較高的音頻交流放大電路中常采用高速低噪聲的集成運(yùn)放，如雙運(yùn)放的4558、NE5532等。(2)確定采用雙電源供電還是單電源供電。在使用條件許可的情況下，運(yùn)放交流放大電路盡量采用雙電源供電方式，以增大線性動態(tài)范圍。當(dāng)集成運(yùn)放雙電源使用時，正、負(fù)電源電壓一般要對稱。且電源電壓不要超過使用極限，電源濾波要好。為了消除電源內(nèi)阻引起的低頻自激，常常在正、負(fù)電源接線與地之間分別加0．01～0．1μF的電容退耦。使

5、用單電源供電時，運(yùn)放同相輸入端電位要小于該運(yùn)放的最大共模輸入電壓。???(3)確定輸入信號是同相輸入還是反相輸入。若要求放大電路的輸入電阻比較大，應(yīng)采用同相輸入式交流放大電路。因?yàn)榉聪噍斎胧浇涣鞣糯箅娐份斎腚娮璧奶岣邥绊戨妷涸鲆?。由圖2或圖4相關(guān)計(jì)算式可知，增大反相輸入式交流放大電路輸入電阻時，該電路電壓增益將減小，且電壓增益也會受信號源內(nèi)阻的影響。所以在設(shè)計(jì)反相輸入式交流放大電路時，有時輸入電阻和電壓增益的選擇難以兼顧。而采用圖1或圖3同相輸入式交流放大電路時，圖1中的R1偏置電阻值適當(dāng)增大，或者圖3中的R1和R2分壓電阻值適當(dāng)增大，就能夠提高放大電路的輸入電阻，而對電壓增益無影

6、響。另外，為了有效地提高圖3放大電路的輸入電阻，可以對電路做一些改進(jìn)，改進(jìn)電路如圖5所示。???該放大電路輸入電阻Ri≈R3，當(dāng)R3值圖5見原稿選擇大時，放大電路輸入電阻Ri值就大。所以明顯地提高了放大電路的輸入電阻。???(4)確定交流放大電路電壓增益。單級運(yùn)放交流放大電路的電壓增益Au通常不要超過100倍(40dB)。過高的電壓增益不但會使放大電路的通帶下降，也容易感應(yīng)高頻噪聲或產(chǎn)生自激振蕩。如果要得到一個放大倍數(shù)比較大的放大器，可用兩級等增益的運(yùn)放電路或者多級等增益的運(yùn)放電路來實(shí)現(xiàn)。???(5)確定交流放大電路中的電阻值。一般應(yīng)用中阻值在1～100kΩ之間比較合適。高速的應(yīng)用中

7、阻值在100Ω～1kΩ之間，但會增大電源的消耗。便攜設(shè)計(jì)中阻值在1～10MΩ之間，但會增大系統(tǒng)噪聲。先設(shè)定圖中運(yùn)放反向輸入端R電阻值，根據(jù)相關(guān)電路的電壓增益計(jì)算式，再估算出反饋電阻RF的值。最好采用金屬膜電阻，以減小內(nèi)噪聲。???(6)確定放大電路中的電容值。信號耦合電容的大小決定放大電路的低頻特性。根據(jù)交流放大電路信號頻率的高低選擇耦合電容值。若放大的是低頻交流信號，如音頻信號，耦合電容值可選擇1～22μF之間；若放大的是高頻交流信號，耦合電容值可選擇1