我在電子星球的第【8】篇原創(chuàng)文章
為了成功的設(shè)計放大電路，深入理解放大電路外接所有元器件的作用及其參數(shù)取值的方法是非常重要的，本節(jié)就下圖 1 展開說明。下圖 1 是一5V單電源供電的同向放大電路，其電路特性如下：
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電源：+5V單電源
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增益：10倍
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頻率特性：約300Hz~10KHz@-3dB
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輸入阻抗：約50kΩ@300Hz~10kHz
其外圍電路包括以下四個部分。
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反饋部分；
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偏壓部分；
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輸入部分；
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輸出部分；
圖 1 5V單電源供電的同向放大電路
反饋部分
反饋電阻取值究竟多少合適？
多數(shù)運(yùn)放電路的功能，只受外部電阻比例的影響，而與電阻阻值本身無關(guān)。比如一個本電路中增益為10倍的同相放大器，兩個電阻取1k/9k，或者10k/90k（假設(shè)有類似阻值的電阻，僅做理論分析用），其分析結(jié)果都是一樣的。朋友，相信自己的直覺
，差異肯定有的，只是很多時候我們也說不出個所以然來。其實(shí)，這正是模擬電路的有趣之處，這種電路不光要考慮增益，還要考慮噪聲及穩(wěn)定性等電路的其他性能，你所知道的限制越多，考慮的越全面，說明你的水平越高。
一般情況下，沒有特殊的要求，OP放大器的反饋電阻(R11)的阻值應(yīng)該設(shè)定在十幾kΩ。此為考慮到OP放大器的最大輸出電流及穩(wěn)定性（震蕩不容易發(fā)生）等因素的合理值。經(jīng)驗(yàn)也認(rèn)為十幾kΩ是比妥當(dāng)?shù)闹怠?/p>
不過當(dāng)有特殊要求時，如要求寬帶寬、低噪聲時阻值應(yīng)小一點(diǎn)。希望放大的信號的頻率高達(dá)幾十MHz以上時，R11應(yīng)只取幾百Ω。這是由于阻值增大后，受存在于放大器反向輸入端電容的影響，電路的幅頻特性曲線會產(chǎn)生峰值或者發(fā)生振蕩。另外阻值小，電阻對應(yīng)的熱噪聲就小，這對于想獲得低噪聲的電路來說很有幫助。
另附西北模電王楊教授對此問題的一些解釋：
抑制直流分量放大的電容C9
再回歸電路圖 1 ，在偏壓部分，由 2 只電阻和 1 只電容組成的電路輸出直流信號(0Hz)，通過 R7 接入 OP放大器的正輸入端。疊加在直流偏壓上的交流信號加于放大器的正輸入端，希望放大器只放大交流信號，不放大直流偏壓。
圖 1 中 R10 與 C9 組成高通濾波電路，考慮C9的阻抗特性，將圖 1 的增益表達(dá)為如下公式
G=1+R11/(R10+Zc9)
式中，Zc9是C9的阻抗(Ω)。
頻率越高電容器的阻抗越小，反之阻抗越大。因此R10+Zc9會隨著頻率的下降而增大，使得增益趨近于1。
對于0Hz的信號，Zc9為無限大，呈現(xiàn)R10與地隔離不連接的狀態(tài)。因此，對于0Hz的輸入信號，放大電路增益G變?yōu)镚=1+0=1(倍)
元件參數(shù)的確定方法
如前所述，圖 1 所示OP放大器的增益，并非是0Hz時突然變成1倍，而是隨著輸入信號頻率的下降逐漸降低。電路所特定要求的此增益降低的具體情況決定著C9的取值。
目標(biāo)為開篇所述的頻率特性：約300Hz~10kHz@-3dB，即電容的取值應(yīng)按照300Hz和10kHz時增益衰減-3dB的目標(biāo)要求而確定。使增益衰減-3dB的頻率稱為截止頻率。300Hz稱為低頻截止頻率，10kHz稱為高頻截止頻率。
低頻截止頻率F(L)，如下公式計算，由C9和R10決定：
F(L)=1/(2*π*C9*R10)
代入可得，C9≈0.265uF
因此，C9取值應(yīng)該大于0.265uF，考慮到余量，C9取1uF，實(shí)際的低頻截止頻率降低到80Hz。
本文主要對其反饋部分做介紹，后續(xù)會陸續(xù)更新剩余三個部分。