电子线路设计与应用放大器应用电子电设计图集锦

AC耦合时缺少DC偏置电流回

这类问题也会出现在变压器耦合放大器电中，如图4所示，如果变压器次级电中没有提供DC对地回，该问题就会出现。

标签：变压器耦合(1)运算放大器(453)应用电(238)与分立器件相比，现代集成运算放大器（op amp）和仪表放大器（in-amp）为设计工程师带来了许多好处。虽然提供了许多巧妙、有用并且吸引人的电。往往都是这样，由于仓促地组装电而会忽视了一些非常基本的问题，从而导致电不能实现预期功能或者可能根本不工作。

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图3. 不工作的AC耦合仪表放大器实例

然而，应该注意的是，该电阻器R1总会在电中引入一些噪声，因此要在电输入、输入耦合电容器的尺寸和电阻器引起的Johnson噪声之间进行折衷。典型的电阻器阻值一般在100，000 ~1 M之间。类似的问题也会出现在仪表放大器电中。图3示出了使用两只电容器进行AC耦合的仪表放大器电，没有提供输入偏置电流的返回径。这个问题在使用双电源（图3a）和单电源（图3b）供电的仪表放大器电中很常见。

图2示出了对这常见问题的一种简单的解决方案。这里，在运算放大器输入端和地之间接一只电阻器，为输入偏置电流提供一个对地回。为了使输入偏置电流造成的失调电压最小，当使用双极性运算放大器时，应该使其两个输入端的偏置电流相等，所以通常应将R1的电阻值设置成等于R2和R3的并联阻值。

图4. 不工作的变压器耦合仪表放大器电

实际上，输入偏置电流会流入耦合的电容器，并为它充电，直到超过放大器输入电的共模电压的额定值或使输出达到极限。根据输入偏置电流的极性，电容器会充电到电源的正电压或负电压。放大器的闭环DC增益放大偏置电压。这个过程可能会需要很长时间。例如，一只场效应管（FET）输入放大器，当1 pA的偏置电流与一个0.1 F电容器耦合时，其充电速率I/C为10-12(＄2.0489)/10-7=10 V/s，或每分钟600 V。如果增益为100，那么输出漂移 为每分钟0.06 V。因此，一般实验室测试（使用AC耦合示波器）无法检测到这个问题，而电在数小时之后才会出现问题。显然，完全避免这个问题非常重要。

图2. 正确的双电源供电运算放大器AC耦合输入方法

最常遇到的一个应用问题是在交流（AC）耦合运算放大器或仪表放大器电中没有提供偏置电流的直流（DC）回。在图1中，一只电容器与运算放大器的同相输入端以实现AC耦合，这是一种隔离输入电压（VIN）的DC分量的简单方法。这在高增益应用中尤其有用，在那些应用中哪怕运算放大器输入端很小的直流电压都会动态范围，甚至导致输出饱和。然而，在高输入端加电容耦合，而不为同相输入端的电流提供DC通，会出现问题。

图1. 错误的运算放大器AC耦合输入