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洪水猛獸:運(yùn)放錯(cuò)誤的高通濾波電路

工程師看海 ? 來(lái)源:工程師看海 ? 作者:工程師看海 ? 2025-08-27 07:38 ? 次閱讀
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我發(fā)現(xiàn)很多工作多年的工程師,并沒有深刻理解輸入偏置電流這個(gè)參數(shù),咱們直接舉例說(shuō)明。曾經(jīng)看過(guò)圖1-1 這種隔直電路,設(shè)計(jì)者的理由是,原始信號(hào)有一個(gè)比較大的直流信號(hào),想通過(guò)一個(gè)電容進(jìn)行隔離,因?yàn)殡娙菘梢愿糁蓖ń?,但是?shí)測(cè)卻發(fā)現(xiàn)輸出飽和了,設(shè)計(jì)者一直沒有頭緒。

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圖1-1 錯(cuò)誤的隔直電路

設(shè)計(jì)者還認(rèn)為,運(yùn)放的輸入電阻非常大,根據(jù)高通濾波器的截止頻率計(jì)算公式fc=1/(2πRC),(高通濾波器和低通濾波器在《運(yùn)放秘籍》第一部有詳細(xì)解析),由于R非常大,因此隨便選一個(gè)隔直電容就可以實(shí)現(xiàn)隔直通交的功能,現(xiàn)實(shí)情況真的這么簡(jiǎn)單嗎?

圖1-1中由于電容的存在,同相輸入端的偏置電流沒有地方流,被電容堵死了,導(dǎo)致運(yùn)放輸出直接憋死。圖1-2 是正確的隔直電路,在電容后面對(duì)地加了一個(gè)電阻,俗稱接地電阻,那么就給偏置電流提供了流通的路徑,這就是俗稱的偏置電流回流路徑。

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圖1-2 正確的隔直電路

有同學(xué)說(shuō),運(yùn)放的反相輸入端也沒有接地電阻啊,為什么能夠工作呢?這是因?yàn)榉聪噍斎攵伺c輸出相連接,也可以構(gòu)成回流通路。

那么同相端的接地偏置電阻,阻值選擇多大合適呢?這個(gè)接地電阻的考慮有三點(diǎn):

第一點(diǎn):高通濾波的截止頻率,在電容容值不變的情況下,電阻越大,則高通濾波器截止頻率越低,更容易讓交流信號(hào)通過(guò)而阻斷直流信號(hào),隔直效果越好。

第二點(diǎn):偏置電流的影響,偏置電流流過(guò)這個(gè)接地偏置電阻,會(huì)產(chǎn)生一定的電壓,電壓被運(yùn)算放大器放大進(jìn)而會(huì)在輸出端呈現(xiàn)一個(gè)直流成分,因此輸出會(huì)有大約是0.45uA*100KΩ=45mV的直流成分存在。

第三點(diǎn):噪聲,電阻越大則有可能使得噪聲越大,《運(yùn)放秘籍》完整視頻中會(huì)詳細(xì)講解噪聲相關(guān)內(nèi)容??梢蕴詫毸阉髦苯哟蜷_。

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