请教关于单电源运放的直流偏置电压问题

只看该作者 · 2013-7-15 12:43

本人菜鸟，看到一个图大概意思是放大一个霍尔传感器输出的一个波形，这个霍尔传感器是单电源5v供电，测量的是交流电压或者电流，所以我认为他的输出也应该是0到几v的一个波形，不知道对不对？（应该不会出来负电压吧？）。然后这个波形经过一个反向放大电路放大，其同相端为1/2VCC即2.5v，我估计意思让输入波形放大后在输出端输出一个2.5为中线的波形。但是，我不懂的是，这个2.5v的偏置电压会不会放大？我算下来 Vout=2.5(1+Rf/Rin)-Vin*Rf/Rin)，要是这样的话，那岂不是，输出很容易就饱和了？比如输入0v，Rf/Rin=2的情况下，算下来就7.5v了。

只看该作者 · 2013-7-15 12:48

有人说这个电路就是让输出波形抬高2.5v，但是我的计算却不是这样，不知道怎么解释。

3万 · 2013-7-15 13:25

没错，输入为零时输出已经饱和。
所以输入不能为零。

1万 · 2013-7-15 13:42

本帖最后由 xmar 于 2013-7-15 14:11 编辑

如果Vout=2.5(1+Rf/Rin)-Vin*Rf/Rin 式中的Vin是以0V(GND)为参考点输入。这个运放容易截止（饱和）一点都不假。但这个电路的实际应用多是以2.5V为参考点的或者用电容隔直输入。这样Vout变成：
Vout=2.5(1+Rf/Rin)-(Vin+2.5)*Rf/Rin = 2.5 - Vin*Rf/Rin; 现在是不是不容易截止（饱和）了！

只看该作者 · 2013-7-15 14:05

回复maychang前辈，这个电路是我看一个产品上面的电路，前面是个赫尔传感器也是单电源供电，我不确定他会不会输出0v，但是如果这个电路如果按这个公式计算的话，貌似输入的范围实在太小了吧。而且，我确定他的意图就是让波形在2.5v上下摆动，因为后面就是一个2.5v为参考的比较器。按我列出的公式算的话，就是以7.5v为中线的波形了（Rf/Rin=2,且不饱和的情况），这个电路就没意义了。

1万 · 2013-7-15 14:09

本帖最后由 jjjyufan 于 2013-7-15 14:10 编辑

霍尔传感器，测电流，
出来的信号时有负的，根据电流方向
所以传感器的信号范围-5-5V（这个有点不确定，具体去看规格书去）
输入取一半，-2.5-2.5 V 然后抬高个2.5V
对应输出0-5V
理论正确，
一般不建议用单电源，

1万 · 2013-7-15 14:11

而且这个电路实际做出来，会有零点漂移的

3万 · 2013-7-15 14:12

此电路中运放供电为5V，其输出摆动幅度是零到5V，这一点毫无疑问，若运放不是轨到轨摆动幅度更小。
你要放大N倍，输入信号幅度显然只能是N分之一，而且必须偏置到合适的工作点。

“这个电路是我看一个产品上面的电路”
再看看前级到此是否有隔直的耦合电容。

只看该作者 · 2013-7-15 14:27

本帖最后由 ang629 于 2013-7-15 14:38 编辑

赫尔传感器也是单电源5v供电，所以我想不会输出负电压吧（不知道型号没法查datasheet）。另外，输入是直接接的，没有耦合电容（即使加了，那等于输入会出现负电压，那岂不是更会饱和？）。运放是mcp6042，轨到轨的。
现在我搞不清的是，到底加了直流偏置到同相端，是按反向放大的算法再直接加上直流偏置，即反向放大再抬高直流偏置的电压还是按我上面的公式算，就不是直接抬高偏置电压了，而是同相端的电压也被放大了？

只看该作者 · 2013-7-15 14:41

回复xmr，你的意思我明白，就是同相输入端放了直流偏置1/2Vcc，那要达到输出以1/2Vcc为中线的波形，反相端也要加同样大小的偏置，这样算下来倒是能达到输出在2.5v为中线的波形，不过我看产品电路上没有加反相的偏置，或许是这个赫尔传感器就输出以2.5v为中线的波形了吧. 但是你说的加隔直电容，貌似这样更容易饱和（截止）吧。

1万 · 2013-7-15 15:01

ang629 发表于 2013-7-15 14:41
回复xmr，你的意思我明白，就是同相输入端放了直流偏置1/2Vcc，那要达到输出以1/2Vcc为中线的波形，反相端 ...

加隔直电容运放输入IN-的直流偏置通过Rf连接Vo。从直流角度看就是一个跟随器（Rin不起作用）。Vo=2.5V。所以运放IN+、IN-输入偏置都是2.5V。

另外在此运放输出接近电源5V（高电平）应该称为截止而非饱和。我改成“截止（饱和）”，你非要改回“饱和（截止）”。当然，这不是重点。

1万 · 2013-7-16 09:16

本帖最后由 oldzhang 于 2013-7-16 09:17 编辑

我记得有个线性输出的霍尔传感器，供电电压单5v，0磁场确实输出2.5v，正磁场输出大于2.5v，反向磁场输出小于2.5v，是以2.5为中心的输出，强磁场下会饱和输出接近5v，反向磁场饱和输出接近0v，如果你的磁场不会使得霍尔传感器进入饱和区，如果增益为1，可以测量到接近饱和，如果霍尔传感器输出太小，可以放大的，比如输出2v-2.5v-3v，你可以放大4倍都没饱和