問題:

 

采用單電源供電時(shí)，我的運(yùn)算放大器輸出會(huì)高度失真。這可能是因?yàn)槟撤N裕量問題嗎？

 

答案:

 

裕量(headroom)肯定是輸出失真的眾多原因之一。有些人可能還不熟悉裕量的概念，它用于衡量放大器的輸入和輸出擺幅接近供電軌的程度。您可能還聽說過“下裕量”(footroom)這一術(shù)語，它是指與負(fù)電源的差距，但“裕量”通用于兩個(gè)供電軌。因此，對(duì)于裕量為±0.8 V的放大器，其擺幅可以達(dá)到電源的0.8 V范圍內(nèi)。

 

幸好，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)的技術(shù)規(guī)格或性能曲線，就可以迅速確定放大器的裕量要求。輸入裕量指輸入共模電壓范圍(ICMVR)與電源電壓的差異。輸出裕量指輸出電壓擺幅與電源電壓的差異。超過ICMVR或者要求放大器的輸出高于額定輸出擺幅，當(dāng)然會(huì)使輸出信號(hào)失真。

 

采用單電源供電則使問題進(jìn)一步復(fù)雜化。幾乎所有放大器都能采用單電源供電。放大器不在乎所用電源是10 V單電源還是±5 V雙電源，它只看到電源引腳上有10 V電壓。然而，輸入端則不同。采用對(duì)稱雙極性電源時(shí)，中間電源電壓為0；采用單電源時(shí)，中間電源電壓為電源電壓的一半。

 

對(duì)于參考地的信號(hào)，最好使用雙極性電源，因?yàn)槎呔鶇⒖嫉兀ㄖ虚g電源電壓）。在單電源應(yīng)用中，輸入信號(hào)必須偏置以匹配中間電源電壓，才能實(shí)現(xiàn)放大器裕量最大、功耗最低。這可以在信號(hào)源或者放大器輸入端實(shí)現(xiàn)。如果是放大器輸入端，可能需要交流耦合，并且必須建立新的中間電源偏置電壓，使電路更加復(fù)雜。

 

解決此問題的另一個(gè)辦法是使用“真”單電源放大器。這些放大器的ICMVR包括負(fù)供電軌，有助于緩解ICMVR問題。還有一個(gè)辦法是使用軌到軌放大器，其輸入和輸出擺幅可以達(dá)到供電軌的數(shù)毫伏范圍內(nèi)。此外還可以使用內(nèi)置電荷泵的放大器，在內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)供電軌。

 

因此，如果放大器設(shè)計(jì)讓您感到束手束腳，請(qǐng)冷靜下來、放松心情，有很多辦法都可以找到更多一點(diǎn)上裕量或下裕量。

 

 

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