26单电源放大电路的直流偏置以及隔直电容接法若干问题3.0

1、10K+I2VViUlA,V。单电源放大电路的直流偏置以及隔直电容接法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。Rn_LIKGNDGND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为0V或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分压给同相端提供了

2、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0V12V。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R匕=VCC=6V1R1+R2CC由运算放大器的特性可知，负相端同样为6V,那么Vo-Vn_Vn-0RfRn得到Vo=66V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

3、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=0V由于Rf上没有电流，也就没有压降，所以有Vo=Vi对直流偏置电压而言运放相当于一个电压跟随器。对交流电压信号而言，电容相当于短路，运放相当于一个放大器。当运放驱动小阻值负载时，如下图所示，电路能否正常工作呢？由前面可知，运放加上直流偏置电压时，即当直流偏置等于VCC/2时使得输入信号放大后的输出信号不失真动态范围最大，即012V,但此时运放输出端直流电压同样为6V。也就是，静态时，加在R4串联R6两端的电压为6V，此时，两电阻消耗掉的功率为：P=U2/R=36/(50+50)=0.36W则单个电阻发热功率为：P=P=0.36/2

4、=0.18W，而我们一般采用的电阻的额定功率R4R6为0.25W,此时的负载上的实际功率略小于额定功率，电阻会发烫，时间久了则易损坏运放和电阻。在运放输出端加一个电容即可解决此类问题，如下图所示：经过电容隔直后负载便可以正常工作。那么，这个电路就可以输出我们想要得到的信号了吗？我们还应该在Vi的输入口加一个反向的极性电容C2，如下图所示:因函数发生器输出阻抗一般为50Q,也就是说，当将函数发生器接到电路的输入端时，相当于电路串联一个50Q的电阻，如下图所示：Vo所以，信号输入时就相当于并联了一个50Q的电阻在偏置电阻R2两端，我们容易知道，此时运放的同相输入端电压节点近似于0V,那么电路就回到了没有加偏置的状态，输出电压的饱和极限值依然是0V、12V。以正弦电压信号输入为例，输出波形是以0V为基准电压波动的，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，理论上得到的波形就为下半部分截止的半波。需注意的是电容C2不能接反，因为当C2接反，即电容正极接输入信号，负极接运放正输入端时，对于偏置电压来说，相当于接入一个阻值非常大的电阻，此等效电阻与R2并联，使此处阻值略小于10K,经过电阻分压，运放输入端静态电压处于06V间的不定值，此时，跟随输出的直流也处于06V之间。