单电源放大电路的直流偏置若干问题

单电源放大电路的直流偏置若干问题

运算放大器的理想模型有：

1、输出电压的饱和极限值等于运放的电源电压。

2、运放的开环电压增益很高。

3、若输出电压未达到饱和极限，则差分输入电压必趋近于0值。

4、输入电阻近似为无穷大。

5、输出电阻近似为0。

由以上结论推知，当运算放大器处于上图状态时，输出电压的饱和极限值就是0V、12V。而输入信号为正弦电压信号时，是以0V为基准电压波动的，由于极限值的限制使得正弦波的小于0V的半波形无法得到放大，所以为了解决这个问题，我们就需要给输入加上一个直流偏置，即下图中的R1、R2。

R1、R2的加入使得输入电压有了一个直流的偏置电压，使得输入信号放大后的输出信号不失真的动态范围变得更大，最好情况是取输入的直流偏置为电源电压的一半

时，动态范围最大，即6V 。

但是细心的同学就会发现，如果依照上图来计算直流电压的话，输入为

212

6I CC R V V V R R ==+ 由运算放大器的特性可知，负相端同样为6V ，那么

0Vo Vn Vn Rf Rn

--= 得到

66Vo V =

这个结果显然是无法实现的，Vo 将会受限而等于电源电压，因此这会造成输出电压信号波形的失真，为了保证输出电压的信号的放大，同时保证输出直流偏置取得较为合适，也就是说，为了使输出端只放大输入的电压信号，而不放大直流偏置电压，于是在运算放大器的负相端加一个电容，得下图。

画上图的直流通路得

由于同相放大器的虚短虚断可以得到

=

Vp Vn

=

In V

由于Rf上没有电流，所以没有压降，所以

Vo Vi

=

对直流偏置电压而言相当于一个电压跟随器，而交流电压信号通过了电容，得到了放大，至于输出串联的电容则是为了消除负载对静态工作点的影响。

初稿：刘彪

定稿：周迎新

2013/11/28