26單電源放大電路的直流偏置以及隔直電容接法若干問題3.0

1、10K+I2VViUlA,V。單電源放大電路的直流偏置以及隔直電容接法若干問題運算放大器的理想模型有：1、輸出電壓的飽和極限值等于運放的電源電壓。2、運放的開環(huán)電壓增益很高。3、若輸出電壓未達到飽和極限，則差分輸入電壓必趨近于0值4、輸入電阻近似為無窮大。5、輸出電阻近似為0。Rn_LIKGNDGND由以上結論推知，當運算放大器處于上圖狀態(tài)時，輸出電壓的飽和極限值為0V或12V。而輸入信號為正弦電壓信號時，是以0V為基準電壓波動的，由于極限值的限制使得正弦波的小于0V的半波形無法得到放大，所以為了解決這個問題，我們就需要給輸入加上一個直流偏置，即下圖中的R1、R2。R1、R2分壓給同相端提供了

2、直流的偏置電壓，使得輸入信號放大后的輸出信號不失真的動態(tài)范圍變得更大，最好情況是取輸入的直流偏置為電源電壓的一半時，動態(tài)范圍最大，即0V12V。但是細心的同學就會發(fā)現(xiàn)，如果依照上圖來計算直流電壓的話，輸入為R匕=VCC=6V1R1+R2CC由運算放大器的特性可知，負相端同樣為6V,那么Vo-Vn_Vn-0RfRn得到Vo=66V這個結果顯然是無法實現(xiàn)的，Vo將會受限而等于電源電壓，因此這會造成輸出電壓信號波形的失真，為了保證輸出電壓的信號的放大，同時保證輸出直流偏置取得較為合適，也就是說，為了使輸出端只放大輸入的電壓信號，而不放大直流偏置電壓，于是在運算放大器的負相端加一個電容，得下圖。畫上圖

3、的直流通路得由于同相放大器的虛短虛斷可以得到Vp=Vn，In=0V由于Rf上沒有電流，也就沒有壓降，所以有Vo=Vi對直流偏置電壓而言運放相當于一個電壓跟隨器。對交流電壓信號而言，電容相當于短路，運放相當于一個放大器。當運放驅動小阻值負載時，如下圖所示，電路能否正常工作呢？由前面可知，運放加上直流偏置電壓時，即當直流偏置等于VCC/2時使得輸入信號放大后的輸出信號不失真動態(tài)范圍最大，即012V,但此時運放輸出端直流電壓同樣為6V。也就是，靜態(tài)時，加在R4串聯(lián)R6兩端的電壓為6V，此時，兩電阻消耗掉的功率為：P=U2/R=36/(50+50)=0.36W則單個電阻發(fā)熱功率為：P=P=0.36/2

4、=0.18W，而我們一般采用的電阻的額定功率R4R6為0.25W,此時的負載上的實際功率略小于額定功率，電阻會發(fā)燙，時間久了則易損壞運放和電阻。在運放輸出端加一個電容即可解決此類問題，如下圖所示：經(jīng)過電容隔直后負載便可以正常工作。那么，這個電路就可以輸出我們想要得到的信號了嗎？我們還應該在Vi的輸入口加一個反向的極性電容C2，如下圖所示:因函數(shù)發(fā)生器輸出阻抗一般為50Q,也就是說，當將函數(shù)發(fā)生器接到電路的輸入端時，相當于電路串聯(lián)一個50Q的電阻，如下圖所示：Vo所以，信號輸入時就相當于并聯(lián)了一個50Q的電阻在偏置電阻R2兩端，我們容易知道，此時運放的同相輸入端電壓節(jié)點近似于0V,那么電路就回到了沒有加偏置的狀態(tài)，輸出電壓的飽和極限值依然是0V、12V。以正弦電壓信號輸入為例，輸出波形是以0V為基準電壓波動的，極限值的限制使得正弦波的小于0V的半波形無法得到放大，理論上得到的波形就為下半部分截止的半波。需注意的是電容C2不能接反，因為當C2接反，即電容正極接輸入信號，負極接運放正輸入端時，對于偏置電壓來說，相當于接入一個阻值非常大的電阻，此等效電阻與R2并聯(lián)，使此處阻值略小于10K,經(jīng)過電阻分壓，運放輸入端靜態(tài)電壓處于06V間的不定值，此時，跟隨輸出的直流也處于06V之間。