几个最为常见的放大器电路设计问题，你掉过坑吗？

2024-06-18

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与分立半导体组件相比，使用运算放大器和仪表放大器能给设计师带来显著优势。虽然有关电路应用的著述颇丰，但由于设计电路时往往匆忙行事，因而忽视了一些基本问题，结果使电路功能与预期不符。

1. 缺少直流偏置电流回路

最常见的应用问题之一是在交流耦合运算放大器或仪表放大器电路应用中，没有为偏置电流提供直流回路。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。这种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。

那么如何解决可能出现的问题呢？为大家提供一种简单的解决方案。

如图2所示，一个电阻连接在运算放大器的输入端与地之间，从而为输入偏置电流提供了一个回路。在使用双极性运放的时候，为最小化输入偏置电流导致的失调电压，考虑到运放两个输入端的匹配问题，通常将R1设为R2和R3的并联值。但要注意的是，该电阻始终会给电路带来一定噪声，因而需在电路输入阻抗、所需输入耦合电容大小与电阻引进的约翰逊噪声之间进行权衡，典型电阻值一般在100,000 Ω至 1 MΩ之间。

2. 为仪表放大器、运算放大器和ADC提供基准电压

再来向大家介绍第二种可能出现的问题。

图3所示的是一个单电源电路，是用一个仪表放大器驱动一个单端模数转换器(ADC)。放大器基准电压源提供零差分输入时的偏置电压，而ADC基准电压源则提供比例因子，通常在仪表放大器输出端与ADC输入端之间使用一个简单的RC低通抗混叠滤波器来降低带外噪声。设计师一般倾向于采取简单的办法，比如利用电阻分压，来为仪表放大器和ADC提供基准电压。但在某些仪表放大器应用中，这种方法有可能导致误差。