运放单电源与双电源情况下的偏置

前言

今天我们来讲运放单电源与双电源情况下的偏置!

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。