閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
測(cè)試測(cè)量

單電源運(yùn)算放大器的偏置與去耦電路設(shè)計(jì)研究(一)

星之球激光 來源:光電新聞網(wǎng)2011-12-19 我要評(píng)論(0 )   

目前在許多手持設(shè)備、汽車以及 計(jì)算機(jī) 等設(shè)備只用單 電源 供電,但是單電源容易出現(xiàn)不穩(wěn)定問題,因此需要在電路外圍增加輔助器件以提高穩(wěn)定性。在電路圖1中展示了單電源...

目前在許多手持設(shè)備、汽車以及計(jì)算機(jī)等設(shè)備只用單電源供電,但是單電源容易出現(xiàn)不穩(wěn)定問題,因此需要在電路外圍增加輔助器件以提高穩(wěn)定性。在電路圖1中展示了單電源供電運(yùn)算放大器的偏置方法,用電阻RA與電阻RB構(gòu)成分壓電路,并把正輸入端的電壓設(shè)置為Vs/2。輸入信號(hào)VIN是通過電容耦合到正輸入端。在該電路中有一些嚴(yán)重的局限性。

  首先,電路的電源抑制幾乎沒有,電源電壓的任何變化都將直接通過兩個(gè)分壓電阻改變偏置電壓Vs/2,但電源抑制的能力是電路非常重要的特性。例如此電路的電源電壓1伏的變化,能引起偏置電路電壓的輸出Vs/2變化0.5伏。該電路的電源抑制僅僅只有6dB,通過選用SGM8541運(yùn)算放大器可以增強(qiáng)電源抑制能力。

 

  

  圖1:?jiǎn)坞娫垂╇娺\(yùn)算放大器的偏置方法。

 

  其次,運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載時(shí)電源經(jīng)常不穩(wěn)定,除非電源有很好的調(diào)節(jié)能力,或有很好的旁路,否則大的電壓波動(dòng)將回饋到電源線路上。運(yùn)算放大器的正輸入端的參考點(diǎn)將直接偏離Vs/2,這些信號(hào)將直接流入放大器的正輸入端。

 

  

  表1:適用于圖2的典型器件值。

 

  在應(yīng)用中要特別注意布局,多個(gè)電源旁路電容、星形接地、單獨(dú)的印制電源層可以提供比較穩(wěn)定的電路。

 

  偏置電路的去耦問題

 

  解答這個(gè)問題需要改變一下電路。圖2從偏置電路的中間節(jié)點(diǎn)接電容C2,用來旁路AC信號(hào),這樣可以提高AC的電源抑制,電阻RIN為Vs/2的基準(zhǔn)電壓提供DC的返回通路,并且為AC輸入提供了交流輸入阻抗。

 

  

  圖2:接電容C2來旁路AC信號(hào),提高AC的電源抑制。

 

  這個(gè)偏置電路的-3dB帶寬是通過電阻RA、RB與電容C2構(gòu)成的并且等于

  

  此偏置電路當(dāng)頻率在30Hz以內(nèi)時(shí),沒有電源抑制的能力,因此任何在電源線上低于30Hz的信號(hào),能夠輕易地加到放大器的輸入端。一個(gè)通常解決這個(gè)問題的方法是增加電容值C2,它的值需要足夠的大,以便能有效地旁路掉偏置電路通頻帶以內(nèi)的全部噪聲。然而在這里比較合理的方法是,設(shè)置C2與偏置電路連接點(diǎn)的帶寬是十分之一的信號(hào)輸入帶寬,參見圖2。

 

  

  表2:電路圖3和4的一些齊納二極管與Rz電阻值的關(guān)系

 

  在有些運(yùn)算放大器中輸入偏置電流比較大是需要考慮的,由于放大器偏置電流的影響,偏置分壓電路的分壓點(diǎn)將偏離Vs/2,影響了放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。為了使放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)盡量靠近Vs/2,需要增加平衡電阻,見電路圖2。在這個(gè)電路中運(yùn)算放大器選用的是SGM8541,該放大器的輸入偏置電流在常溫下只有1-2個(gè)皮安,幾乎為零,因此可以不考慮輸入偏置電流帶來的誤差。但如果工作在非常寬的溫度范圍(-20℃-80℃),在放大器的正負(fù)輸入端加平衡電阻能很好地阻止輸入帶來的誤差。

 

  

  圖3:齊納二級(jí)管偏置電路。

 

  設(shè)計(jì)單電源運(yùn)算放大器電路,需要考慮輸入偏置電流誤差、電源抑制、增益、以及輸入與輸出線路帶寬等等。然而普通的應(yīng)用設(shè)計(jì)是可以通過查表來獲得,見表1。在單電源電壓為15V或12V時(shí)偏置分壓的兩個(gè)電阻通常選用100kΩ,這樣可以在電源消耗與輸入偏置電流誤差之間合理的折中。5V單電源偏置分壓電阻減小到一個(gè)比較低的值,例如42kΩ。還有些在3.3V應(yīng)用中偏置分壓電阻選在27kΩ左右。

 

 

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

暫無關(guān)鍵詞
免責(zé)聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責(zé)任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)向本網(wǎng)提出書面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細(xì)侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會(huì)依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

網(wǎng)友點(diǎn)評(píng)
0相關(guān)評(píng)論
精彩導(dǎo)讀