单电源运算放大器的偏置与去耦电路设计优化

单电源运算放大器的偏置与去耦电路设计研究 单电源运算放大器的偏置与去耦电路设计是手持设备、汽车以及计算机等设备中常见的问题。单电源容易出现不稳定问题，因此需要在电路外围增加辅助器件以提高稳定性。 在电路图1中展示了单电源供电运算放大器的偏置方法，用电阻RA与电阻RB构成分压电路，并把正输入端的电压设置为Vs/2。输入信号VIN是通过电容耦合到正输入端。在该电路中有一些严重的局限性。 首先，电路的电源抑制几乎没有，电源电压的任何变化都将直接通过两个分压电阻改变偏置电压Vs/2，但电源抑制的能力是电路非常重要的特性。例如此电路的电源电压1伏的变化，能引起偏置电路电压的输出Vs/2变化0.5伏。该电路的电源抑制仅仅只有一6dB，通过选用SGM8541运算放大器可以增强电源抑制能力。 其次，运算放大器驱动大电流负载时电源经常不稳定，除非电源有很好的调节能力，或有很好的旁路，否则大的电压波动将回馈到电源线路上。运算放大器的正输入端的参考点将直接偏离Vs/2，这些信号将直接流入放大器的正输入端。 在应用中要特别注意布局，多个电源旁路电容、星形接地、单独的印制电源层可以提供比较稳定的电路。 偏置电路的去耦问题可以通过改变电路来解决。图2从偏置电路的中间节点接电容C2，用来旁路AC信号，这样可以提高AC的电源抑制，电阻RIN为Vs/2的基准电压提供DC的返回通路，并且为AC输入提供了交流输入阻抗。 这个偏置电路的-3dB带宽是通过电阻RA、RB与电容C2构成的，并且等于此偏置电路当频率在30Hz以内时，没有电源抑制的能力，因此任何在电源线上低于30Hz的信号，能够轻易地加到放大器的输入端。一个通常解决这个问题的方法是增加电容值C2，它的值需要足够的大，以便能有效地旁路掉偏置电路通频带以内的全部噪声。然而在这里比较合理的方法是，设置C2与偏置电路连接点的带宽是十分之一的信号输入带宽，参见图2。 单电源运算放大器的偏置与去耦电路设计需要考虑多个因素，包括电源抑制、旁路、布局等，以确保电路的稳定性和可靠性。