放大器設(shè)計(jì)中常見基本問題的解決辦法
來源：廣電電器網(wǎng) 作者：秩名2014年06月04日 10:11
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[導(dǎo)讀] 本文將詳細(xì)介紹一下在集成運(yùn)算放大器和儀表放大器與分立器件設(shè)計(jì)中最常見的應(yīng)用問題，以給予設(shè)計(jì)者以提醒。
關(guān)鍵詞：儀表放大器運(yùn)算放大器
最常遇到的一個(gè)應(yīng)用問題是在AC耦合運(yùn)算放大器或儀表放大器電路中沒有提供偏置電流的直流回路。如上圖所示，一只電容器與運(yùn)算放大器的同相輸入端串聯(lián)以實(shí)現(xiàn)耦合，這是一種隔離輸入電壓Vin的DC分量的簡(jiǎn)單方法，這在高增益應(yīng)用中尤其有用，在那些應(yīng)用中哪怕運(yùn)算放大器輸入端很小的直流電壓都會(huì)限制動(dòng)態(tài)范圍，甚至導(dǎo)致輸出飽和。然而，在高阻抗輸入端加電容耦合，而不為同相輸入端的電流提供DC通路會(huì)出現(xiàn)問題。
AC耦合時(shí)缺少DC偏置電流回路
實(shí)際上，輸入偏置電流會(huì)流入耦合的電容器，并給它充電，直到超過放大器輸入電路的共模電壓的額定值或使輸出達(dá)到極限。根據(jù)輸入偏置電流的極性，電容器會(huì)充電到電源的正電壓或負(fù)電壓，放大器的閉環(huán)DC增益放大偏置電壓。這個(gè)過程可能會(huì)需要很長(zhǎng)時(shí)間，例如，一只場(chǎng)效應(yīng)管輸入放大器，在lpA的偏置電流與一個(gè)0.1霧電容器耦合時(shí)，其充電速奉I(lǐng)/C為10的-12次方/10的-7次方=lO霽/s.如果增益為100，那么輸出漂移為每分鐘0.06V.因此，一般實(shí)驗(yàn)室測(cè)試（使用AC耦合示波器）無法檢測(cè)到這個(gè)問題，而電路在數(shù)小時(shí)之后才會(huì)出現(xiàn)問題。顯然，完全避免這個(gè)問題非常重要。
上圖所示為對(duì)出現(xiàn)這一問題的解決方法，這里，在運(yùn)算放大器輸入端和地之間接一只電阻，為輸入偏置電流提供一個(gè)對(duì)地回路，為了使輸入偏置電流造成的失調(diào)電壓最小，當(dāng)使用雙極性運(yùn)算放大器時(shí)，應(yīng)該使其兩個(gè)輸入端的偏置電流相等，所以，通常應(yīng)將Rl的電阻值設(shè)置成等于R2和R3的并聯(lián)阻值。然而，應(yīng)該注意的是，該電阻Rl總會(huì)在電路中引入一些噪聲，因此要在電路輸入阻抗、輸入耦合電容的尺寸等之間進(jìn)行折中，典型的電阻值為100000Ω-1MΩ之間。
類似的問題也會(huì)出現(xiàn)在儀表放大器電路中，上圖所示為使用兩只電容進(jìn)行AC耦合的儀表放大器電路，沒有提供輸入偏置電流的返回路徑，這個(gè)問題在使用雙電源和單電源供電的儀表放大器電路中都常見。這類問題也會(huì)出現(xiàn)在變壓器耦合放大器電路中，如下圖所示，如果變壓器次極電路中沒有提供DC對(duì)地回路，該問題就會(huì)出現(xiàn)。
上圖和下圖為這些電路的簡(jiǎn)單解決辦法，這里，在每一個(gè)輸入端和地之間都接一個(gè)高阻值的電阻（RA、RB），這是一種適合雙電源儀器放大器電路的簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法。這兩只電阻為輸入偏置電流提供了放電回路，在圖5所示的雙電源例子中，兩個(gè)輸入端的參考端都接地。在圖5所示的單電源例子中，兩個(gè)輸入端的參考端接地或者接一個(gè)偏置電壓，通常偏置電壓為最大輸入電壓的l/2.
同樣的原則也可以應(yīng)用到變壓器耦合輸入電路（上圖），除非變壓器的次極有中間抽頭，它可以接地或者接VCM.在該電路中，由于兩只輸入電阻之間的失配和兩端輸入偏置電流的失配會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小的失調(diào)電壓誤差。為了使失調(diào)誤差最小，在儀表放大器的兩個(gè)輸入端之間可以再接一只電阻（即橋接在兩只電阻之間），其阻值大約為前兩只電阻的l/10.
為放大器和ADC提供參考電壓
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