运算放大器与仪表放大器设计中的常见问题及解决方案
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更新于2024-09-08
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"本文探讨了放大器电路设计中常见的问题及解决方案,主要关注AC耦合时缺少DC偏置电流回路的问题。"
在放大器电路设计中,集成运算放大器(op amp)和仪表放大器(in-amp)因其便利性和高性能而被广泛使用。然而,设计者常常因为急于构建电路而忽略了一些基础问题,导致电路无法达到预期功能,甚至完全失效。文章特别指出,AC耦合电路中的DC偏置电流回路是容易出错的一个环节。
在图1的示例中,电容器用于实现运算放大器的AC耦合,以隔绝输入电压的直流分量,这对于高增益应用是必要的,因为它可以防止输入端的小直流电压导致输出饱和。但是,这种配置下,输入偏置电流没有适当的回路,而是流入电容器,可能导致电容器电压超出共模电压范围,使放大器输出饱和。长时间运行后,这种问题可能才显现出来,对电路的稳定性造成影响。
解决这一问题的方法是在运算放大器的输入端添加一个电阻器R1,如图2所示,形成一个对地的DC回路,让输入偏置电流有地方流去。电阻器的选择需要平衡输入阻抗、耦合电容大小以及由电阻器自身产生的Johnson噪声。通常,电阻值会落在100,000Ω至1MΩ之间。对于双极性运算放大器,为了平衡输入端的偏置电流,电阻R1的值应等于R2和R3的并联值。
同样的问题也存在于仪表放大器电路中。图3展示了一个使用两电容器AC耦合的仪表放大器示例,处理方法与运算放大器类似,也需要提供一个DC偏置电流的回路。
设计AC耦合放大器电路时,必须确保提供适当的DC偏置电流路径,以避免由于输入偏置电流积累而导致的不稳定性和性能下降。通过在输入端添加合适的电阻,可以有效地解决这个问题,同时在选择电阻值时需要综合考虑噪声和输入阻抗等因素。理解并处理好这些基本问题,对于确保放大器电路的正确运行至关重要。
2024-08-31 上传
2024-08-31 上传
2022-06-28 上传

weixin_38743737
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