單電源運(yùn)放為什么需要加偏置,如何加偏置?
1、運(yùn)放差分輸入端可以看做是一個(gè)鏡像的電流源,如下圖:
如果使用單電源供電時(shí),也就是IS1的最終流向是地,如果輸入信號(hào)是交流信號(hào),那么負(fù)半軸的信號(hào)并不能讓輸入端的Q1/Q2處于線性工作狀態(tài),會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的放大失真。
2、通過(guò)在差分輸入端加入偏置電壓可以有效解決該問(wèn)題。通常偏置最好是Vcc/2,而且為了更好的放大,偏置最好用電源產(chǎn)生,不要使用電阻分壓。電阻分壓會(huì)對(duì)放大有影響,對(duì)輸入信號(hào)阻抗也會(huì)產(chǎn)生影響。
運(yùn)放的特點(diǎn)是輸出幅值不能超過(guò)電源電壓的壓差,對(duì)于傳統(tǒng)單電源運(yùn)放,如LM358,輸出電壓幅值不能達(dá)到電源電壓上下限。
單電源運(yùn)放工作時(shí)只能放大對(duì)地為正(同向輸入)或?yàn)樨?fù)(反向輸入)的直流電壓,若輸入為對(duì)地的交流信號(hào)時(shí),則只能放大正半波或負(fù)半波,另一半波會(huì)因?yàn)榻刂苟a(chǎn)生嚴(yán)重失真。
為了得到不失真的交流放大信號(hào),需要在輸入端疊加一個(gè)偏置電壓,一般為1/2 VCC。
若在運(yùn)放的一端輸入對(duì)地偏置1/2 VCC的信號(hào),另一端接地,則在反向輸入的情況下:理論輸出為負(fù),但在此情況下單電源運(yùn)放的下限接近0V,因此輸出電壓也接近0V,嚴(yán)重失真;
在正向輸入的情況下:1/2 VCC的偏置電壓也被放大,疊加上交流放大信號(hào)后很容易超過(guò)電源電壓,而該部分將不被放大,導(dǎo)致信號(hào)嚴(yán)重失真,此種情況下,交流信號(hào)不能獲得有效的放大倍數(shù)。
因此,在實(shí)際中,放大信號(hào)一端疊加偏置電壓后,另一端也要疊加偏置電壓,如下圖
反向輸入:
同向輸入:
因?yàn)檩敵龆睡B加有直流偏置電壓,需要加一個(gè)隔直電容慮除該直流分量。
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