请教关于单电源运放的直流偏置电压问题

只看该作者 · 2016-1-14 09:59

最近用到一个LRC测量的电路，要将测得的信号放大整形，lrc震荡输出的波形跨越0电位波动，因此放大电路要将波形抬高1/2Vcc，放大后运放的输出端输出一个1/2VCC为中线的波形，通过公式Vout=1/2Vcc(1+Rf/Rin)-Vin*Rf/Rin)计算，很容易就饱和，实际输出的波形就是以1/2Vcc为中线的，理论与实际相差太大，后再论坛看到一篇帖子也有相同问题，大神的解释是实际使用中运放前面都有电容隔直输入，这时Vin的实际输入是以1/2Vcc为参考点的，而不是以0v为参考点，这样Vout变成：
Vout=2.5(1+Rf/Rin)-(Vin+2.5)*Rf/Rin = 2.5 - Vin*Rf/Rin，这样公式计算就和实际对应起来了，可是为什么一个隔直电容就改变了参考点呢？之前都是看课本上的公式，在没有隔直电容的情况下计算，而实际电路有隔直电容，搞得很纠结，所仪就像弄明白为啥有了隔直电容参考点就变了，请大神指教啊[img]C:\Users\Administrator.2013-20150313MK\Desktop[img][/img][/img]

1万 · 2016-1-15 11:52

楼主最好复习电路基础。
简单说：
对于阻容耦合，一个电容C、一个电阻R串联，电容前端连接输入电压Vin，C与R连接处为输出Vout，电阻末端接地，显然，Vout = Vin * R /Xc + R）。而Xc = 1 /（j WC）。对于直流角频率W = 0，Xc就等于无穷大，Vout = 0反之，如果W较大、C也比较大，所以Xc就可近似看做0，则Vout = Vin.
脉动直流可表示为交流电压加直流： Vin =Vin交流 + Vin直流，通过RC阻容耦合，其输出 Vout = Vin交流
所以，阻容耦合输出只有交流成份而没有直流。也就是说阻容耦合的输出会除去输入的直流成份。

如果阻容耦合的R电阻末端不是接地而是接参考电压2.5V，输出自然也加上2.5V： Vout = Vin交流 + 2.5V.

只看该作者 · 2016-1-14 10:01

@xmar

只看该作者 · 2016-1-14 10:04

实习生还有学习怎样上传图片

1万 · 2016-1-15 12:04

参考下图：蓝色是输入：sin（wt）- 3.
红色是输出：sin(wt) + 2.5.

只看该作者 · 2016-1-15 15:55

xmar 发表于 2016-1-15 11:52
楼主最好复习电路基础。
简单说：
对于阻容耦合，一个电容C、一个电阻R串联，电容前端连接输入电压Vin，C与 ...

@xmar

谢谢xmar，不过还是不能理解，上图是课本配图和公式，这个4.4.10的IN-端不是也是3mV*10/110么，那么Ui1=-2mV+3mV*10/110吗？

1万 · 2016-1-15 16:18

根据图4.4.10，运放IN-端电压U-不是3mV*10/110而是（10*Uo - 2mV*100） / 110.
U- = (R1*Uo + Rf*U11) / (R1 + Rf),

Ui1是何处电压？

只看该作者 · 2016-1-15 21:44

xmar 发表于 2016-1-15 16:18
根据图4.4.10，运放IN-端电压U-不是3mV*10/110而是（10*Uo - 2mV*100） / 110.
U- = (R1*Uo + Rf*U11) / ( ...

Ui1就是你说的U11，课本的图上是UI1

只看该作者 · 2016-1-15 21:59

xmar 发表于 2016-1-15 16:18
根据图4.4.10，运放IN-端电压U-不是3mV*10/110而是（10*Uo - 2mV*100） / 110.
U- = (R1*Uo + Rf*U11) / ( ...

U- = (R1*Uo + Rf*U11) / (R1 + Rf)；U+=U12*Rf ’/(R1 '+Rf ')=3mV*10/110，，，，由“虚短”，U-=U+，所以U- =3mV*10/110
不是这么理解？

还有今天看见一篇**，讲单电源运放不能输入负电压，因此是用你讲的阻容耦合来将波形抬高，那么我理解是先将信号抬高一个直流分量，之后再进运放放大，如果是我理解的这样的话，那么所抬高的2.5V的直流分量为什么没有被放大呢

只看该作者 · 2016-1-16 08:38

xmar 发表于 2016-1-15 16:18
根据图4.4.10，运放IN-端电压U-不是3mV*10/110而是（10*Uo - 2mV*100） / 110.
U- = (R1*Uo + Rf*U11) / ( ...

100/110

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