交流耦合运放(转)
电气电子技术 2010-01-26 10:42:44 阅读153 评论0 字号：大中小 订阅
集成运算放大器除了可构成各种基本运算电路外，也可以用来构成各种交流放大电路。集成运放构成交流放大电路时，可采用双电源供电，也可以采用单电源供电。采用电容耦合时，可以不考虑集成运放输入失调的影响，但集成运放的高频参数将对交流放大电路的上限频率起到作用，用增益带宽积GBW来表示，一个运放的GBW是一定的，增益带宽积的值指的是当放大倍数为1时，此运放的上限截止频率的值。若想达到放大倍数为100，则上限截止频率为5MHz/100=50KHz。这里的放大倍数就是指的输入与输出最大电压的比值，而不是增益，增益的单位是dB，用G表示，计算方法是G=10lgA/B，A与B分别代表输出与输入电压，如果A=B,即没有放大，则G=0db；若A=10B,则G=10db；若A=100B，则G=20db；若A=1000，则G=30db。一般来说，单独利用一级运放，放大倍数只能是几十倍左右，若想放大到上百上千倍，则需要多级放大。
5.2.1 反相交流放大电路
由集成运算放大器构成的反相交流放大电路如图5.2.1所示。图中C1为输入耦合电容，ui为交流信号源，因此i1、if也都为交流电流。该电路采用双电源供电，要求正、负电源对称，静态(即ui=0)时，运算放大器同相输入端和反相输入端以及输出端的静态电位都应为0V。
图5.2.1双电源交流反相放大电路
当输入交流信号Ui时，放大器输出电压Uo为
因此，放大电路的电压增益为
因 为反相比例运算电路电压放大倍数，，则式(5.2.1)可改写成
由式(5.2.2)可见，放大电路具有高通特性，其下限频率fL为
在通带内C1可视为短路，故通带内电压放大倍数为
例5.2.1 已知集成运放741的BWG=1 MHz，试估算图5.2.1所示交流放大电路的下限和上限频率。
解：由式(5.2.3)可求得下限频率fL为
根据式(5.1.27)可得上限频率fH为
图5.2.2(a)所示电路为单电源供电的反相交流放大电路，为使运算放大器能对交流信
号进行有效的放大而不产生失真，此时运算放大器的两输入端和输出端的静态电位不能为0 V，而必须大于0 V，一般取电源电压Vcc的一半，因此图中电阻R2和R3为静态偏置电阻，当它们阻值相等时，在同相端得到的静态电位为(1／2)Vcc，又由于“虚短路”，使得反相端的静态电位也为(1／2)Vcc，这样，可以得到如下结论：当运算放大器单电源应用构成线性放大器时，其同相端、反相端和输出端的静态电位相等，且一般为电源电压的一半。
图5.2.2单电源供电的反相交流放大电路
(a)电路 (b)交流等效电路
图中C1、C2分别为交流输入和输出耦合电容，C3为滤波电容，要求它们对交流的容抗近似为零，这样可以画出交流等效电路如图5.2.2(b)所示。其电路形式和双电源供电的反相比例运算电路相同，因此其通带内电压放大倍数为
例5.2.2 根据图5.2.2所示参数，试求放大电路的下限频率。
解：由图5.2.2可见，电路中由C1、R2和C2、RL形成两个RC高通电路。由C1R1组成的高通电路可得转折频率fL1为
由C2RL组成的高通电路可得转折频率fL2为
由于 ，所以放大电路的下限频率fL决定于fL2，即
5.2.2 同相交流放大电路
由集成运算放大器构成的同相交流放大器如图5.2.3(a)所示，图中C1为输入耦合电容，R2用以提供同相输入端直流通路。该电路的下限频率fL决定于C1及R2，即
在通带内，C1的容抗近似为零，所以电压增益为
图5.2.3(a)所示电路由于同相端接入电阻R2，故使该电路的输入电阻降低，其值近似等于R2。为了提高电路的输入电阻，可采用图5.2.3(b)所示电路，该电路中C2的容量取足够大，对交流短路，这样输出电压U0通过RF在R1上产生的反馈电压 使R2中几乎没有交流电流通过，从而获得极高的输入电阻。
，即
，
图5.2.3 同相交流放大电路
(a)一般电路 (b)高输入电阻电路
如果上述同相放大器采用单电源供电，则电路中需加入静态偏置电阻，电路变为如图5.2.4(a)所示。图中R2和R3为电压偏置电阻，使得A点电位为Vcc／2，通过电阻R1和RF使得运算放大器的反相输入端和输出端的静态电位为Vcc／2，又通过电阻R4，使运算放大器同相输入端的静态电位也为Vcc／2。电容C3为滤波电容，而C1和C2分别为输入和输出耦合电容。该放大器的交流等效电路如图5.2.4(b)所示，显然其通带内电压放大倍数为
图5.2.4单电源供电同相放大器实用电路
(a)实用电路 (b)交流等效电路
有一本书上用上面的单电源供电同相放大电路图，即直流偏置电路不加在反相输入端。
单电源供电差动放大电路：
