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【世说设计】如何为偏置电流提供直流回路?正确示范 VS 错误示范

2019-10-28
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您有过这样的经历吗?设计电路时由于匆忙行事,而忽视了一些基本问题,结果使电路功能与预期不符。。。在交流耦合运算放大器或仪表放大器电路应用中,最常见的问题之一就是——没有为偏置电流提供直流回路。今天小编就为大家论述下这个问题,并且提出一种超级实用的解决方案。


运算放大器:如何为偏置电流提供直流回路


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 错误示范
图1中,一个电容串接在一个运算放大器的同相(+)输入端。这种交流耦合是隔离输入电压(VIN)中的直流电压的一种简单方法,在高增益应用中尤为有用。在增益较高时,即使是放大器输入端的一个较小直流电压,也会影响运放的动态范围,甚至可能导致输出饱和。然而,容性耦合进高阻抗输入端而不为正输入端中的电流提供直流路径的做法会带来一些问题。


【图1 错误的交流耦合运算放大器电路】


输入偏置电流流经耦合电容,给其充电,直到超过放大器输入电路的额定共模电压或超过输出限值。根据输入偏置电流的极性,电容充电或者向正电源电压方向,或者向负电源电压方向。这个偏置电压会被放大器的闭环直流增益放大。


这一过程可能较长。例如,对于一个带有场效应晶体管(FET)输入端的放大器,若其偏置电流为1 pA,通过一个0.1-μF的电容进行耦合,则其IC充电率I/C为


10-12/10-7 = 10 μV/秒


合600 μV/分。如果增益为100,则输出漂移为0.06 V/分。可见,如果采用交流耦合示波器做短时间的测试可能无法检测出这一问题,电路要在数小时后才会发生故障。总之,避免这一问题是非常重要的。