静态偏置电压设置及注意事项

一．反相比例放大器

如图1所示为反相比例放大器交流模型，信号经由R1送到反相端，反相端与输出端之间跨接Rf。R1为输入电阻，Rf为反馈电阻。输入信号和反馈信号都加到集成运放的反相输入端（并联反馈的特征）。

图1 反相比例放大器交流模型

该威廉希尔官方网站 的闭环电压放大倍数Af为

式中，负号表示uo与ui反相，故称反相放大器；由于uo与ui成比例关系，故又称反相比例放大器。

二．同相比例放大器

如图2所示为同相比例放大威廉希尔官方网站 交流模型，输入信号经由Ri送到同相端，反相端与输出端之间跨接Rf，反相端与地之间跨接R1。R1取样电阻，Rf为反馈电阻。输入信号和反馈信号分别加到集成运放的同相端和反相端（串联反馈的特征）。

图2 同相放大器交流模型

该威廉希尔官方网站 的闭环电压放大倍数Af

输出电压uo与ui同相，故称同相放大器，又称同相比例放大器。若令Rf（短路），R1=∞（开路），则比例系数Af≈1，此时威廉希尔官方网站 便成为电压跟随器，如图3所示。

图3 电压跟随器

三．静态偏置电压设置及注意事项

前面介绍的运算威廉希尔官方网站 均为交流模型，讨论的重点是闭环电压放大倍数。实际上，同晶体管组成的放大器需要合适的静态工作点一样，集成运放也需要合适的偏置电压。需要指出的是，集成运放器既可以工作于单电源，又可以工作于双电源，故两种情况下静态工作点的设置也有所区别。所以，本节内容是根据工程实际设计集成放大威廉希尔官方网站 时需要注意的一些事项。

1．同相输入威廉希尔官方网站 结构（单电源供电）

如图4所示为集成运算与阻容元件构成的同相比例电压放大器。由于是单电源Ucc供电，所以需要合适的静态工作点——即静态偏置电压。电阻R1与R2串联分压，再经电容C2、C3滤波得到稳定的中点电压，通过R3接运放的同相端，该电阻务必插入且阻值也不能太小。因为中点电压有电容滤波，相当于交流接地，若R3不存在、输入信号交流接地；若R3阻值太小，它相当于信号的固定负载，对信号源来说是较大负担。

威廉希尔官方网站 中各元件的作用与功能见表1。

图4 同相放大器应用威廉希尔官方网站 （单电源供电）

如图5所示为对称双电源Ucc与-Ucc联合供电的同相比例电压放大器。由于是对称双电源供电，中点电压为0，即R3上端直接接地，所以不需要电阻串联分压了。

威廉希尔官方网站 中各元件的作用与功能见表1。

图5 同相放大器应用威廉希尔官方网站 （单电源供电）

2．反相输入威廉希尔官方网站 结构

如图6所示为集成运算与阻容元件构成的反相比例电压放大器。由于是单电源Ucc供电，所以需要合适的静态工作点——即静态偏置电压。电阻R1与R2串联分压，再经电容C2、C3滤波得到稳定中点电压，因为信号是从反相端输入，同相端“虚地”，所以中点电压与同相端之间可以不用插入电阻（插入几千欧姆以下的电阻亦可以接受）。

威廉希尔官方网站 中各元件的作用与功能见表1。

图6 反相放大器应用威廉希尔官方网站 （双电源供电）

图7所示为对称双电源Ucc与-Ucc联合供电的反相比例电压放大器。由于是对称双电源供电，中点电压为0，同相端直接接地或提供几千欧姆以下电阻接地即可。

威廉希尔官方网站 中各元件的作用与功能见表1。

图7 反相放大器应用威廉希尔官方网站 （双电源供电）

图4、图5、图6和图7威廉希尔官方网站 中各元件的作用与功能见表1。

表1同相、反相比例放大器中元件的作用

需要指出的是，集成运放静态工作的设置方法是：偏置电压通过电阻（同相放大器）或直接（反相放大器）接集成威廉希尔官方网站 的同相端，一旦设置正确，反相端、输出端的电压与同相端相等。这也是实际工程中判断威廉希尔官方网站 是否正确连接或集成威廉希尔官方网站 是否损坏的重要标志。一般情况下，分压电阻R1、R2取值范围可为几千欧至几十千欧；耦合电容C1、C4和C5取值范围可为几微法至几十微法。

3．交流测量

为了增加读者的感性认识，依照图4、6所示威廉希尔官方网站 分别搭接两个威廉希尔官方网站 板。

设Ucc=10V，用低频信号发生器作为信号源，输出频率为1kHz的正弦信号。

加到放大器输入ui，调节信号幅度使输出最大且不失真，用示波器观察放大器输入、输出如图8所示。

图8 威廉希尔官方网站 实测信号

a）图4测试信号 b）图6测试信号

在图8所示波形图中，输入、输出电压正负峰值纵向所占格数、挡位及电压放大倍数，见表2。

表2 示波器显示的输入、输出信号波形数据

顺便提一下，在实际威廉希尔官方网站 中，无论是同相比例放大器，或是反相比例放大器，往往都会在反馈电阻Rf两端并联一只几十至几百皮法的瓷片电容，降低高频信号的增益，保证威廉希尔官方网站 工作的稳定性。因为对高频信号而言电容不能视开路，且随着信号频率的升高电容的容抗逐渐减小。也就是说，对高频信号而言反馈回路的总阻抗减小了，高频信号的放大倍数降低，防止高频自激振荡。
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