单电源供电情况的偏置注意事项

运放是模拟电路中的核心元件，近些年来单电源运放因其正常工作时只需提供单路电源的独特优点而应用日益广泛。但是单电源运放的设计却比双电源运放复杂。因此时单电源运放偏置的原因进行了深入的研究，并分析比较了各种不同偏置方法的特点，从而为正确分析和设计单电源运放偏置电路提供依据。

一、双电源供电情况的偏置    

1、运放输入级是差分放大器，其两个基极引出到集成块外，即Up(+)和Un(-)端

2、运放的两个输入端内部是没有设置偏置的，处于置空状态，所以需要外部进行偏置设定。

3、之所以内部不进行偏置，是为了使得运放在应用中能够更加灵活地适应外部供电方式。

4、在存在负电源供电的情况下，只需要运放输入端对地存在直流通路即可通过负电源实现偏置。

5、运放内部发射极的恒流源使得运放的偏置电流与外部偏置电阻R无关。

6、偏置电流将会在电阻R上形成压降，这个直流压降将成为运放的直流静态输入电压。

7、运放的偏置电流很小，一般只有几十到几百纳安，故电阻R上的静态压降很小。    

二、双电源供电情况的偏置注意事项  

1、在直流放大或极低频放大器中(例如对温度信号的放大)：① 放大器链路中不能存在隔直电容;② 输出端的静态中点的偏移影响不能忽略(即需要实现当Ui=0时，Uo=0)。  

2、因为要求当Ui=0时，Uo=0。但是，当Ui=0时(对地短接)，运放的两个输入端对地电阻不等。    

3、所以，应该改成如图所示电路。而且R=R1||R2。  

这是假定前级电路的输出电阻趋于零(即信号源Ui的输出电阻近似为零)。如果前级电路有显著的输出电阻，则需另行考虑。  

而对于交流放大器，因为可以采用隔直电容，所以无需这样考虑。  

三、单电源供电情况的偏置    

1、运放在单电源供电(一般是正电源，例如+5V)时，只能输出单极性电压，不能输出正负电压。但是输入电压往往是有正有负的交流电压，此时运放无法正常工作。  

2、但是运放可以输出含有直流分量的交流电压(仍然是单极性)，如图。    

为了得到最大的动态范围，一般输出静态直流偏置取电源电压的1/2。  

怎么把运放的输出静态直流电压设置为电源电压的1/2呢?  

四、单电源供电情况的偏置注意事项    

1、对于直流来说，电路相当于一个电压跟随器，故输出电压为电源电压的1/2。  

2、两个偏置电阻R的并联值成为电路的输入电阻。所以根据所需要的输入电阻确定其大小。  

3、电容C1的容抗应远远小于R/2，即   

4、电容C2的容抗应远远小于R1，即    

上式是为了避免电容C1对输入信号的耦合效果造成影响;下式则是为了避免电容C2对放大器的增益造成影响。  

5、实际上，运放同相输入端1/2电源电压的偏置将输入交流电压叠加了一个直流，使得运放同相输入端的电压成为单极性的电压。  

五、仿真结果  

只放大交流，并不放大直流，对于直流来说，电路相当于一个电压跟随器。与理论值一致。

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