运算放大器与仪表放大器的AC耦合问题与解决方案

"本文探讨了放大器电路设计中常见的问题，主要关注集成运算放大器（op amp）和仪表放大器（in-amp）的应用。在利用这些现代化组件时，设计者可能会忽略一些基础问题，导致电路无法正常工作。文章旨在解决这些问题，提供实用的解决方案。 在设计AC耦合的放大器电路时，一个普遍遇到的问题是缺少DC偏置电流回路。当电容器用于隔离输入电压的直流分量时，如图1所示，输入偏置电流将流入电容器并对其充电，可能导致输入电压超出放大器的共模电压范围或使输出饱和。为防止这种情况，应确保输入偏置电流有返回路径，如图2所示，通过添加一个电阻器R1来形成DC回路。电阻器的选择需要权衡输入阻抗、电容器大小和由Johnson噪声引入的噪声水平，通常值在100kΩ至1MΩ之间。 对于仪表放大器，同样的问题也存在。如图3所示，无论是双电源还是单电源供电，如果没有为输入偏置电流提供返回路径，电容器将被充电，导致电路无法正常工作。解决方案同样是在电路中加入适当的电阻器，创建一个DC偏置回路。 理解和解决这些问题对于确保放大器电路的稳定性和性能至关重要。设计工程师必须考虑这些细节，以避免因忽视基本原理而导致的潜在故障。在实际操作中，尤其是在长时间运行或高精度要求的系统中，这些问题可能不会立即显现，但最终会影响系统的可靠性和性能。因此，良好的电路设计实践和对基本概念的深刻理解是预防这些问题的关键。"