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放大器电路常见问题有哪些,放大器电路常见问题

发布时间:2023-12-02 08:24:16编辑:温柔的背包来源:

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放大器电路常见问题有哪些,放大器电路常见问题

放大器电路的常见问题最常见的应用问题之一是交流耦合运算放大器或仪表放大器电路中没有直流(DC)环路来提供偏置电流。在图1中,一个电容与运算放大器的同相输入端串联,以实现交流耦合,这是隔离输入电压(VIN)DC分量的简单方法。这在高增益应用中尤其有用,运算放大器输入端的小DC电压也会限制动态范围,甚至导致输出饱和。

然而,在高阻抗输入端增加容性耦合,而不为同相输入端的电流提供DC路径,会产生问题。

实际上,输入偏置电流会流入耦合电容并对其充电,直到超过放大器输入电路共模电压的额定值或输出达到极限。根据输入偏置电流的极性,电容将被充电至电源的正电压或负电压。放大器的闭环DC增益放大偏置电压。

这个过程可能需要很长时间。例如,当1pA偏置电流与0.1F电容耦合时,场效应晶体管(FET)输入放大器的充电速率I/C为1012/107=10V/s,即每分钟600V。如果增益为100,输出漂移为每分钟0.06V。所以一般的实验室测试(使用交流耦合示波器)是检测不出这个问题的,几个小时后电路就会有问题。显然,完全避免这个问题是非常重要的。

图2显示了这个常见问题的简单解决方案。这里,一个电阻连接在运算放大器的输入端和地之间,为输入偏置电流提供一个接地环路。为了将输入偏置电流引起的失调电压降至最低,使用双极性运算放大器时,其两个输入端的偏置电流应相等,因此R1的电阻值一般应设置为等于R2和R3的并联电阻值。

然而,应当注意,该电阻R1总是会在电路中引入一些噪声,因此应当在电路的输入阻抗、输入耦合电容的大小以及电阻引起的约翰逊噪声之间进行折衷。典型电阻一般在100,000至1之间。

仪表放大器电路中也会出现类似的问题。图3显示了使用两个电容进行交流耦合的仪表放大器电路,没有为输入偏置电流提供返回路径。这个问题在使用双电源(图3a)和单电源(图3b)的仪表放大器电路中很常见。这种问题也会出现在变压器耦合放大电路中,如图4所示,如果变压器二次回路中没有DC对地回路,就会出现这种问题。

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