放大器電路設(shè)計中的常見問題解析

我們經(jīng)常會應(yīng)用到放大器電路，因此，本文總結(jié)了再放大器電路應(yīng)用時可能會涉及到的一些問題，希望能夠幫助大家更好地使用和運用。

一、缺少直流偏置電流回路

　　最常見的應(yīng)用問題之一是在交流耦合運算放大器或儀表放大器電路應(yīng)用中，沒有為偏置電流提供直流回路。圖1中，一個電容串接在一個運算放大器的同相(+)輸入端。這種交流耦合是隔離輸入電壓(VIN)中的直流電壓的一種簡單方法。這種方法在高增益應(yīng)用中尤為有用，在增益較高時，即使是放大器輸入端的一個較小直流電壓，也會影響運放的動態(tài)范圍，甚至可能導(dǎo)致輸出飽和。然而，容性耦合進(jìn)高阻抗輸入端而不為正輸入端中的電流提供直流路徑的做法會帶來一些問題。

　　圖1 錯誤的交流耦合運算放大器電路

　　輸入偏置電流流經(jīng)耦合電容，給其充電，直到超過放大器輸入電路的額定共模電壓或超過輸出限值。根據(jù)輸入偏置電流的極性，電容充電或者向正電源電壓方向，或者向負(fù)電源電壓方向。這個偏置電壓會被放大器的閉環(huán)直流增益放大。

　　這一過程可能較長。例如，對于一個帶有場效應(yīng)晶體管(FET)輸入端的放大器，若其偏置電流為1 pA，通過一個0.1-F的電容進(jìn)行耦合，則其IC充電率I/C為：

　　合600 V/分。如果增益為100，則輸出漂移為0.06 V/分。可見，如果采用交流耦合示波器做短時間的測試可能無法檢測出這一問題，電路要在數(shù)小時后才會發(fā)生故障。總之，避免這一問題是非常重要的。

　　圖2 雙電源供電運算放大器輸入端交流耦合的正確方法

　　圖2所示即是這一常見問題的一種簡單解決方案。此例中，一個電阻連接在運算放大器的輸入端與地之間，從而為輸入偏置電流提供了一個回路。為最小化輸入偏置電流導(dǎo)致的失調(diào)電壓，在使用雙極性運放的時候，考慮運放兩個輸入端的匹配問題，通常將R1設(shè)為R2和R3的并聯(lián)值。

　　但要注意的是，該電阻始終會給電路帶來一定噪聲，因而需在電路輸入阻抗、所需輸入耦合電容大小與電阻引進(jìn)的約翰遜噪聲之間進(jìn)行權(quán)衡。典型電阻值一般在100,000 至1 M之間。