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运放电路常见错误总结

作者:fanxiaoxi 时间:2024-06-11 收藏

1、没有直流通路;

运算放大器的输入端是晶体管的基极或者栅极。在完全浮空的情况下,晶体管是不会导通的。任何一个晶体管要想正常工作,必须具有合适的静态工作点,也就是它必须有正常的直流通路,或者说它不能浮空。如果忽略了这一点,会导致工作异常。

错误

正确

虽然实际电路中偏置电流的存在会给电容缓慢充电或者放电,导致输入级具有微弱的直流通路,也可以从输入端看到正弦波,但是输入的直流电平是缓慢、不确定地变化的,这不是我们期待的。在右图中增加了一个电阻R接地后,就可以建立起合适的静态工作点。

下面这个原理图设计就犯了类似的错误:运放的正输入没有直流通路。

2、单电源供电运放不能处理交流信号(双极性信号);

如果交流信号是正负半轴对称的正弦信号,我们很多情况下只关心这个交流信号的有效值,所以就希望只采集正信号,负信号就不管它。认为将双极性信号输入到单电源运放中,运放输出端自然就只保留正信号,然而这种用法是错误的!

这会造成运放工作不正常,虽然输出信号波形有时候也的确很像只保留了正信号的输入波形,但仔细观察,会发现是不正确的。那么应该如何处理这种情况呢?我们以下图为例;

错误

这是工频电流的采样电路,J3接电流传感器,输出是50HZ的交流信号,首先进入电压跟随器,再经过正向放大31倍进入AD,由于运放只提供单电源,这就会导致第一级的跟随器工作不正常。虽然负信号消除了,但正信号可能会抬升,跟随的功能失效。

正确的做法如下图:

输入信号是基于0V的交流信号,即静默电位为0,我们期望输出信号抬升到AD的中值1.65V,可以通过R2,R3从Vcc分压得到。首先,R1的介入是可以实现衰减,衰减比为(R 2//R3)/(R1+R2//R3),R2和R3的选择,除实现分压提供1.65V中值电平外,还兼具高通滤波器的截至频率设置:f1=1/2π(R1+R2//R3)C1,代入图中参数,算出f1=15.9HZ,也就是低于15.9HZ的信号将会被衰减。C2很关键,如果C2短接,放大器会对直流电压也进行放大,会引起联动,C2的存在,阻断了直流电压的放大,仅有Rf反馈,电路为跟随器,增益为1倍,存在和交流信号的频率分界线,f2=1/2πRgC2,代入图中参数,算出f2=33.9HZ,也就是33.9HZ以上的交流信号才会被放大,比如我们采集的50HZ的工频,而小于这个频率的低频信号不会放大,只能作为跟随器。

注意这里选择的运放是RS8552,它的供电范围是2.7V~5.5V,如果采用双电源,只能在±1.35V~±2.75V中工作,如果用±3.3V就超出运放的正常工作电平,也会导致工作不正常!所以,要么只能用单电源供电,通过电平抬升的方式,要么就更换更宽供电范围的运放,用双电源供电,再经过半波整流只保留正信号。

总结:

1、 运放的输入端需要提供直流通路,以保证运放内部的静态工作点;

2、 切记单电源供电运放不能处理交流信号;

3、采用双电源供电需注意运放的供电范围;



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