放大器的單電源應(yīng)用

1、4. 放大器的單電源應(yīng)用7.1. 單電源運(yùn)放的應(yīng)用基礎(chǔ)7.1.1. 什么是單電源運(yùn)放所有的運(yùn)放都有兩個(gè)電源管腳，正的和負(fù)的。我們并不贊同把運(yùn)放分為兩類：雙電源運(yùn)放和單電源運(yùn)放，因?yàn)檫@容易讓初學(xué)者產(chǎn)生誤解：似乎單電源運(yùn)放必須接單一電源，而雙電源運(yùn)放必須接兩個(gè)電源，其實(shí)不然。正確的理解是，任何運(yùn)放都可以單電源工作，也可以雙電源工作，但是，確實(shí)有一些運(yùn)放，非常適合于工作在單一電源供電場(chǎng)合，廠家也在數(shù)據(jù)手冊(cè)中標(biāo)注“Single-Supply”或者將運(yùn)放的電源腳干脆定義成“VDD”+“GND”。這就是現(xiàn)在俗稱的單電源運(yùn)放。所謂的單電源運(yùn)放，一般指輸入端可以接受等于負(fù)電源或者低于負(fù)電源的電位的運(yùn)放，也就是

2、輸入可至負(fù)軌（見下節(jié)）。它們適合于單電池供電的便攜設(shè)備中。通常，單電源運(yùn)放的某些指標(biāo)要差于雙電源運(yùn)放，比如帶寬，失真度等。所謂的雙電源運(yùn)放，其實(shí)也可以工作于單電源狀態(tài)下，只是你得在設(shè)計(jì)中考慮它具有較高的輸出擺幅死區(qū)電源電壓與輸出最大值之間的差值，以及較高的輸入擺幅死區(qū)。因此，在一般單電源設(shè)計(jì)中，請(qǐng)首先選擇標(biāo)稱為單電源運(yùn)放的放大器，在高手或者極為謹(jǐn)慎的情況下，選擇其它高性能雙電源運(yùn)放也是可以的。本文中所述的運(yùn)放，除非特殊說明，一般以TI公司的TLV247XA單電源運(yùn)放為例。假設(shè)存在一個(gè)系統(tǒng)地，稱之為GND。本文中所有的電位，都有GND為參考點(diǎn)。7.1.2. 軌至軌特性軌至軌，也叫軌對(duì)軌、軌到軌，

3、英文原文是railtorail，簡(jiǎn)寫RR，細(xì)化稱呼有RRI輸入軌至軌，RRO輸出軌至軌，以及RRIO輸入輸出軌至軌。任何一個(gè)運(yùn)放的正電源輸入，定義為正電源軌，負(fù)電源輸入定義為負(fù)電源軌，合稱電源軌；輸入可以承載的最大電位超過這個(gè)電位的輸入，一方面不會(huì)引起更大的輸出，另一方面也可能對(duì)運(yùn)放造成傷害稱為正輸入軌，輸入可以承載的最小電位稱為負(fù)輸入軌，合稱輸入軌；輸出可以達(dá)到的最大電位在不外接其他提升電路的情況下，輸出最大只能達(dá)到這個(gè)電位稱為正輸出軌，輸出可以達(dá)到的最小電位稱為負(fù)輸出軌，合稱輸出軌。所謂的輸出軌至軌，是指正輸出軌非常接近于正電源軌，負(fù)輸出軌非常接近于正電源軌，用RRO（railtorail

4、output）表示。電源軌與輸出軌的差值稱為軌差，一般在1mV幾百mV，說明輸出范圍很大，幾乎可以達(dá)到電源范圍。輸出軌差2V以上的，是“非輸出軌至軌”運(yùn)放，比如LM324，OPA227等。而輸出軌差1V以下的，可以稱之為輸出軌至軌運(yùn)放。從此可以看出，英文railtorail，譯為軌至軌，就是說明兩個(gè)軌非?？拷囊馑?。所謂的輸入軌至軌，是指正輸入軌非常靠近正電源軌，負(fù)輸入軌非常接近于正電源軌，用RRI（railtorailinput）表示。電源軌和輸入軌的差值稱為軌差，一般0mV幾百mV，說明可以承載的輸入范圍很大，幾乎可以達(dá)到電源范圍。很多輸入軌至軌運(yùn)放，輸入范圍甚至超過了電源軌，比如負(fù)輸入電

5、位可以比負(fù)電源軌還低。有一些運(yùn)放，輸入和輸出都具備軌至軌特性，就稱之為RRIO運(yùn)放。圖7-1-1給出了一個(gè)形象的軌示意圖。左側(cè)是一個(gè)普通的雙電源運(yùn)放，它具有較為明顯的輸入和輸出軌差，不能稱之為軌至軌。而右側(cè)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的單電源運(yùn)放，采用了一半電源實(shí)現(xiàn)單電源供電。需要注意的是，某些單電源運(yùn)放的輸入可以接受負(fù)軌之外的電壓，如圖中紅線所示。VD-VE正電源軌負(fù)電源軌正輸出軌負(fù)輸出軌UREF正輸入軌負(fù)輸入軌swing to rail 輸入軌差swing to rail 輸出軌差UREFVDGND負(fù)電源軌正電源軌輸入軌至軌輸出軌至軌負(fù)輸入超軌圖7-1-1 雙電源供電、單電源供電以及軌定義示意圖軌至軌特性，

6、是單電源運(yùn)放最為顯著的特性。一般來說，號(hào)稱單電源運(yùn)放的，都具有軌至軌特性，而具有軌至軌特性的，一般都被冠以單電源運(yùn)放的名稱。特別的，輸入共模電壓能夠包括負(fù)電源軌，是單電源運(yùn)放的一個(gè)明顯特征。同時(shí)，多數(shù)單電源運(yùn)放的最低工作電壓也會(huì)較低。7.1.3. 單電源運(yùn)放電路的幾種類型所有以單一電源供電的放大電路，都可稱為單電源運(yùn)放電路。單電源運(yùn)放電路一般分為三類：高質(zhì)量的偽地型，交流耦合型，以及直接耦合型，各有不同的應(yīng)用場(chǎng)合。1） 偽地型所謂的偽地型，核心是制作一個(gè)電池電壓的1/2電位，稱為偽地PGND（有人譯為虛地，這易與運(yùn)放虛短形成的虛地混淆，因?yàn)楸疚姆Q為偽地）。在電路設(shè)計(jì)中，設(shè)定電池的正極為V+，將

7、其接入運(yùn)放的正電源輸入腳，設(shè)定電池的負(fù)極為V-，將其接入運(yùn)放的負(fù)電源輸入腳，而設(shè)定PGND為電路的地，用于整個(gè)電路接地點(diǎn)。在這種情況下，任何雙電源電路都可以不做任何修改，直接使用。以一個(gè)雙電源有源濾波器為例，看電路如何在單電源下工作。圖7-1-2是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的雙電源供電放大器，正負(fù)電源各由一個(gè)電池產(chǎn)生。兩個(gè)電池的中點(diǎn)作為整個(gè)電路的GND，信號(hào)輸入和輸出均以此為基準(zhǔn)，特別是電阻R1需要接地。圖7-1-3是單電源供電形成的偽地型放大器，將單節(jié)電池的正極接運(yùn)放正電源腳，將電池負(fù)極接運(yùn)放的負(fù)電源腳，此時(shí)如果有一個(gè)點(diǎn)處于電池的中心電位，就可以作為運(yùn)放電路的“地”。剖開電池引出一根線是不明智的，用兩個(gè)相等的

8、電阻實(shí)現(xiàn)分壓似乎可以形成這樣的地。但是簡(jiǎn)單的電阻分壓形成的地，具有較大的輸出電阻分壓電阻的1/2，需要一個(gè)能夠提供大電流輸出的運(yùn)放進(jìn)行低輸出阻抗的驅(qū)動(dòng)。于是經(jīng)過圖7-1-3左側(cè)所示的運(yùn)放驅(qū)動(dòng)，就形成了PGND，即所謂的“偽地”。此時(shí)2.5V、PGND、-2.5V三根線就形成了一組雙電源。后續(xù)的應(yīng)用電路可以是教科書上提供的任何一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電路比例器、微積分器、濾波器等等。因此，使用偽地型電路，其核心是制作一個(gè)單電源中點(diǎn)的偽地。+V單電源負(fù)單電源正R2C1C2R1R3-VPGNDOPA350C3220k220k110k1F1F0.1FC4C50.1F0.1F圖7-1-4 電阻分壓的偽地產(chǎn)生電路+V單電

9、源負(fù)單電源正>80AC1C2R1R3-VPGNDOPA350C330k110k1F1F0.1FC4C50.1F2.2F圖7-1-5 電壓基準(zhǔn)的偽地產(chǎn)生電路LM4040A255VR2UiUoRL圖7-1-2 雙電源供電放大器-5V-5V5VGND圖7-1-3單電源供電形成的偽地型放大器R12.5VR2UiUoRL-2.5V2.5V-2.5VPGNDR1圖7-1-4是AnalogDeviceInc.資料AN-581給出的偽地產(chǎn)生電路，電路中采用兩個(gè)相等的電阻實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的分壓。需要注意的是，產(chǎn)生偽地的運(yùn)放必須具有幾個(gè)特點(diǎn)，第一，它能夠提供較大的輸出電流，以提供給后級(jí)電路可能需要的電流支出。第二，

10、它必須能夠驅(qū)動(dòng)足夠大的電容負(fù)載，圖中的C2C3以及后級(jí)電路的電源引腳的旁路電容，都是PGNG的電容負(fù)載。第三，最好，它的輸入失調(diào)電壓小一些，它的噪聲小一些。OPA350是一個(gè)經(jīng)常的選擇。在電池電壓發(fā)生微弱變化時(shí)，這個(gè)電路沒有保證PGND到-V保持2.5V的壓差，而僅僅保證PGND處于+V和-V的中點(diǎn)電位。這樣的設(shè)計(jì)，好處是PGND的中心性，但是在下例應(yīng)用中，卻不完美。單電源放大電路之后可能會(huì)使用單電源ADC。很多單電源ADC都直接使用正5V電壓作為整個(gè)芯片的唯一供電電源，因此，整個(gè)電路就被接成圖7-1-6所示：正5V電源一方面直接給ADC供電，另一方面由電阻分壓電路加驅(qū)動(dòng)形成偽地，供單電源運(yùn)放

11、使用。注意，此時(shí)ADC看到的信號(hào)大小，都是以自身的GND為基準(zhǔn)結(jié)合參考電壓VREF進(jìn)行度量的，或者說它的數(shù)字量輸出000H是以輸入電壓等于GNDADC定義的。如果此時(shí)電源上出現(xiàn)了波動(dòng)或者噪聲大小為noise，則正電源電壓為5V+noise，而偽地PGND電壓為2.5V+0.5noise，即偽地已經(jīng)不穩(wěn)了，此時(shí)疊加在運(yùn)放正輸入端的信號(hào)變成了Ui+2.5V+0.5noise，放大器最終的輸出應(yīng)為PGND+AUi=2.5V+0.5noise+AUi，雖然它沒有對(duì)輸入的0.5noise進(jìn)行放大，但是它疊加在PGND上，就導(dǎo)致其輸出含有不穩(wěn)的成分0.5noise。要實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量，就必須保證電源5V足夠穩(wěn)

12、定，這點(diǎn)對(duì)很多電源提出了太高的要求。采用圖7-1-5偽地產(chǎn)生電路的圖7-1-7電路則可以避免這個(gè)問題。這個(gè)電路中，以電源輸入負(fù)極為基準(zhǔn)，則偽地電位衡為2.5V，當(dāng)電源正極存在波動(dòng)時(shí)，不會(huì)影響到偽地與負(fù)極之間的壓差。這樣就可以利用運(yùn)放較高的PSRR，使得運(yùn)放在電源含義noise的情況下，輸出幾乎不含有noise。但是這個(gè)電路存在的問題是，當(dāng)電源電壓不等于5V時(shí)，偽地電位將不再處于運(yùn)放正負(fù)電源管腳電位的中心，這會(huì)引起一定的共模輸入。5V+noiseR2UiUo=2.5V+0.5noise+AUi0V5V+noise0V2.5V+0.5noiseR1Ui+2.5V+0.5noiseADCGNDADC

13、VDD圖7-1-6 電阻分壓式偽地在單電源ADC中存在的問題2.5V+0.5noise5V+noiseR2UiUo=2.5V+AUi0V5V+noise0V2.5VR1Ui+2.5VADCGNDADC圖7-1-7 電壓基準(zhǔn)式偽地在單電源ADC中的使用另外，德州儀器公司生產(chǎn)的一款專用偽地產(chǎn)生器TLE2425，也可以用于產(chǎn)生偽地。圖7-1-7A是該芯片的封裝。從外部特性看，這是一款類似于電壓基準(zhǔn)式偽地產(chǎn)生芯片其輸出2.5V相對(duì)于地是穩(wěn)定的。2） 交流耦合型交流耦合型單電源電路，是指信號(hào)鏈中各級(jí)之間的耦合方式為交流耦合，包括輸入信號(hào)到第一級(jí)電路、各級(jí)電路之間，以及輸出級(jí)與負(fù)載之間。交流耦合最為常見的

14、方式為阻容耦合、變壓器耦合。本節(jié)以阻容耦合為例。圖7-1-8是一個(gè)典型的單電源交流耦合型放大電路。5VR2UiUo1=2.5V+G1Ui0VR1Ubias=2.5V5VR4C1Uo2=2.5V+G1G2Ui0VR3C2圖7-1-8 一個(gè)典型的交流耦合型二級(jí)放大電路A1A22.2F30k交流耦合型單電源電路與偽地型電路最大的區(qū)別有兩點(diǎn)：第一，交流耦合型電路不再需要制作要求較高的偽地大的輸出驅(qū)動(dòng)電流、可驅(qū)動(dòng)較大的電容負(fù)載，因此結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。第二，交流耦合型電路無法滿足低頻或者直流放大。交流耦合電路的設(shè)計(jì)核心有兩點(diǎn)：第一，給各級(jí)電路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。第二，用合適的方法將信號(hào)耦合到放大電路中。圖7

15、-1-8中，A1實(shí)現(xiàn)的是反相放大，其增益G1=-R2/R1。A1的靜態(tài)工作點(diǎn)由外部基準(zhǔn)源提供，有些電路使用兩個(gè)電阻分壓實(shí)現(xiàn)，本文采用一個(gè)2.5V穩(wěn)壓管實(shí)現(xiàn)，這有助于降低電源紋波對(duì)信號(hào)的影響。由于A1正輸入端不消耗電流，所以不需要增加額外的驅(qū)動(dòng)跟隨器。這樣，在靜態(tài)時(shí)，由于C1的隔直作用，A1成為一個(gè)跟隨器，其輸出端和負(fù)輸入端都等于2.5V。在信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，R1和C1組成的阻容耦合電路，會(huì)使R1上流過表征信號(hào)的交變電流，導(dǎo)致輸出會(huì)在2.5V基礎(chǔ)上出現(xiàn)反相的波動(dòng)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)放大或者衰減。A2組成的第二級(jí)電路是一個(gè)同相放大器，它的靜態(tài)工作點(diǎn)來自第一級(jí)的靜態(tài)輸出2.5V，信號(hào)耦合是直接耦合。需要注意的是，電

16、容C2在這里起到了關(guān)鍵的作用。如果把C2短接，A2組成的電路將對(duì)2.5V實(shí)施放大，在靜態(tài)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生輸出飽和比如R3=R4，運(yùn)放為了維持虛短，輸出將變成5V。而C2的存在，將使得靜態(tài)量無法得到放大，運(yùn)放A2的正輸入端、負(fù)輸入端、輸出端在靜態(tài)時(shí)均處于2.5V。對(duì)于第一級(jí)輸出的交變信號(hào)，C2將被視為短路，A2電路表現(xiàn)出G2=1+R4/R3的增益。在交流耦合型放大電路中，整個(gè)放大器表現(xiàn)為一個(gè)高通濾波器。圖7-1-8中有兩個(gè)一階高通濾波環(huán)節(jié)：C1R1形成的fL1，C2R3形成的fL2，最終的高通下限截止頻率由兩個(gè)環(huán)節(jié)合并形成：當(dāng)兩者差別很大時(shí)，取較大的一個(gè)，否則利用公式計(jì)算。，或選擇時(shí)間常數(shù)可以使得兩個(gè)

17、截止頻率接近。使用交流耦合放大電路，必須保證輸入信號(hào)最小頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下限截止頻率。圖7-1-8中，第一級(jí)為反相放大電路，其輸入耦合電路較為簡(jiǎn)單。第二級(jí)利用了直接耦合，回避了同相輸入的交流耦合問題。實(shí)際上，在交流耦合電路中，同相輸入的耦合方法較為復(fù)雜。圖7-1-9是一個(gè)較好的同相輸入交流耦合電路，這里需要考慮的問題較多。5VR40VR1C2A22.2F30k5VC1R2UiR3100kIchange圖7-1-9 最實(shí)用的同相輸入交流耦合電路IZ首先要考慮穩(wěn)壓管的最小穩(wěn)定工作電流。當(dāng)輸入信號(hào)變化時(shí)，可能形成一個(gè)瞬時(shí)電流Ichange，它會(huì)奪走原本提供給穩(wěn)壓管的電流，使得穩(wěn)壓管擺脫穩(wěn)壓狀態(tài)。這是必須

18、避免的。計(jì)算如下：k正常工作情況下，輸入信號(hào)幅度UiP滿足下式。，則在輸入階躍信號(hào)時(shí)，R2上流過的最大電流為，要求在這種情況下，流過穩(wěn)壓管的電流IZ仍然大于穩(wěn)壓管工作最小電流IZmin。則設(shè)增益為，則，當(dāng)設(shè)定放大器增益后，根據(jù)截止頻率可以選定R2，可以根據(jù)上式確定R1的最小值。例如，已知一個(gè)穩(wěn)壓管最小工作電流為45uA，要求放大器通帶增益為10倍，下限截止頻率為2Hz，外部電阻不要超過100k，且功耗盡量小。求解圖7-1-9中的其它元件參數(shù)。解：首先，由截止頻率等于2Hz，可知C1R2、C2R3組成的高通截止頻率相等，且，解得Hz按照設(shè)計(jì)要求，電路中最大電阻應(yīng)為R4，先假設(shè)R4=100k，則R

19、3=11.1k，計(jì)算的C2=1/2R3fL1=11.65F，結(jié)果非標(biāo)。因電阻不能再大，電容需要增加靠攏標(biāo)準(zhǔn)E6系列，只有22F可選。設(shè)C2=22F，重新計(jì)算R3=1/2C2fL1=5.884k，選擇為5.6k，則R4=9R3=50.4k，可選為51k。在標(biāo)稱阻值內(nèi)篩選，可做到10倍增益。如果要保證截止頻率完全準(zhǔn)確，又要保證運(yùn)放兩個(gè)輸入端阻抗匹配（抵消偏置電流帶來的偏置電壓），就必須使得R2=R3/R4，然后重新計(jì)算C1，那么結(jié)果一定是非標(biāo)的。一種方案是C1=C2=22F，R2=R3=5.6k，這樣照顧了截止頻率相同，但使得輸入端阻抗稍有差別如果運(yùn)放的輸入失調(diào)電流較小的話，這種不匹配造成的影響是

20、較小的。如果考慮到后級(jí)也是交流耦合，那么失調(diào)電壓將不存在問題。我覺得這是一個(gè)良好的方案。另一種方案是C1仍選為22F，選擇R2=5.6k/51k約為5.1k，這樣照顧了失調(diào)影響，但使得截止頻率稍有變化。本文采用第一種方案。利用上式解得可選R1=27k。至此，滿足設(shè)計(jì)要求的電路如圖7-1-10所示。反向計(jì)算如下：截止頻率為Hz，2.1Hz，與要求近似。通道增益可通過篩選R4為50.4k實(shí)現(xiàn)10倍。靜態(tài)時(shí)流過穩(wěn)壓管的電流為A最大可能的電流變化為0.25V/R2=44A，此時(shí)穩(wěn)壓管尚存48.6A，滿足45A要求。5VR40VR1C2A22.2F27k5VC1R2UiR35.6k圖7-1-10 滿足例

21、題要求的同相輸入交流耦合電路5.6k51k22F22F3） 直接耦合型不使用電容等實(shí)現(xiàn)交流耦合，也不使用偽地，而是利用一個(gè)較高的固定電壓例如電源電壓VD，將輸入交變信號(hào)提升到0VD之間，將輸出信號(hào)的靜態(tài)值提升到VD/2，同樣可以實(shí)施單電源下的信號(hào)處理。這樣的單電源電路就稱為直接耦合型單電源電路。直接耦合型電路的優(yōu)點(diǎn)是，它不再需要偽地型制作高質(zhì)量的偽地，也不需要交流耦合，因此可以放大直流信號(hào)。但是它也有明顯的缺點(diǎn)：1） VD介入了信號(hào)通道，電源上的紋波將在信號(hào)中出現(xiàn)，運(yùn)放本身具備的PSSR將失去意義。這在某些常見的交流耦合電路中也存在。2） 計(jì)算比較復(fù)雜。以一個(gè)典型的直接耦合型電路為例，來說明這

22、個(gè)電路的優(yōu)缺點(diǎn)。圖7-1-11是一個(gè)單電源直接耦合型放大電路，假設(shè)要求放大10倍。分析一下它的設(shè)計(jì)思路。如果沒有R2，信號(hào)直接接入運(yùn)放的正輸入端，交變信號(hào)的負(fù)電壓部分將超過運(yùn)放的輸入最小值0V。因此，R2將高電壓VD引入，使得UA點(diǎn)的靜態(tài)電位得到提升，以滿足交變信號(hào)負(fù)電壓時(shí)UA瞬時(shí)電位也不會(huì)低于0V。但是這個(gè)做法，信號(hào)在UA處已被衰減，1+R4/R3必須大于10才能使得總增益等于10。這將引起一個(gè)較為復(fù)雜的計(jì)算以滿足如下條件：l 靜態(tài)時(shí)VD通過R1_R2分壓形成UA，再經(jīng)過1+R4/R3增益達(dá)到VD/2。l 動(dòng)態(tài)時(shí)，交變信號(hào)通過R2_R1分壓，再經(jīng)過1+R4/R3增益達(dá)到10倍總增益。l R2

23、/R1應(yīng)等于R3/R4。嚴(yán)格說，這個(gè)電路可以通過一個(gè)穩(wěn)壓環(huán)節(jié)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電壓，代替具有紋波的VD，就可以克服缺點(diǎn)1），但是很少見到這樣的設(shè)計(jì)。直接耦合型單電源放大電路種類很多，計(jì)算也很復(fù)雜，在7.2節(jié)中詳述。VDR2R1R3R4UiUoUARL圖7-1-11 直接耦合型同相放大電路，G>=0.57.2. 比例器以運(yùn)放為核心的放大電路，包括比例器、加減法器、檢測(cè)電路、轉(zhuǎn)換電路、濾波電路等。而實(shí)現(xiàn)方案又包括偽地型、交流耦合型，以及直接耦合型。其中偽地型電路無需單另介紹，只要制作出合適的偽地，理論上說所有的雙電源電路都可以在單電源系統(tǒng)中使用。因此本節(jié)僅介紹直接耦合型電路和交流耦合型電路。其中

24、同相、反相比例器是基礎(chǔ)。為方便起見，我們首先定義幾個(gè)符號(hào)。基于某一正電壓的信號(hào)指向點(diǎn)信號(hào)特征為單電源系統(tǒng)的信號(hào)指向點(diǎn)信號(hào)特征為雙電源系統(tǒng)的信號(hào)基于0V的信號(hào)圖7-2-1 關(guān)于本節(jié)的幾個(gè)符號(hào)定義7.2.1. 直耦型交流信號(hào)進(jìn)入單電源系統(tǒng)（提升式）直耦型電路面臨兩種最基本的設(shè)計(jì)需求：第一，具有負(fù)電壓的交變信號(hào)如何被只有正電壓的單電源電路放大，此類電路由于輸入信號(hào)直流電平為0，而輸出直流電平為VD/2，簡(jiǎn)稱提升式；第二，具有靜態(tài)電位的信號(hào)如何在單電源電路中既保持靜態(tài)電位仍是VD/2，又將交變成分放大，此類電路被稱為同電位式。本小節(jié)僅介紹第一項(xiàng)。第一項(xiàng)電路的特點(diǎn)是：1） 電路接受的是純粹的交變信號(hào)，具

25、有負(fù)電壓成分。2） 輸出信號(hào)具有0VD的靜態(tài)電位，一般是VD/2。3） 交變信號(hào)被放大或者衰減。同相放大（交流增益大于等于0.5）圖7-2-2電路是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)直流電平提升到VD/2，交流增益大于等于0.5的電路。其輸入輸出之間是同相的。VDR2R1R3R4UiUoUARL圖7-2-2 單電源提升式同相，G>=0.5UA點(diǎn)直流電平被提升到一個(gè)合適的位置，有下式存在：（7-1）設(shè)，則（7-2）從表達(dá)式可以看出，輸出由直流成分（1+k）aVD和交流成分（1+k）（1-a）Ui組成。設(shè)計(jì)者只要知道當(dāng)信號(hào)源為0輸入時(shí)要求的輸出電壓UOZ，以及需要的交流增益G即可。因此，式（7-2）可以用下式表達(dá)

26、：，且解得：(7-3)已知a，k，確定各電阻的方法如下。首先選擇R3為一個(gè)基準(zhǔn)電阻，這個(gè)電阻的選擇與整個(gè)噪聲水平、功耗設(shè)置有關(guān)，也與電阻精度造成的易選性有關(guān)。本文只以R3為基準(zhǔn)，計(jì)算出其他電阻與R3的比值，具體選擇請(qǐng)自行斟酌。(7-4)對(duì)R1、R2的計(jì)算，依據(jù)下式。解得(7-5)至此，利用式（7-4）（7-5）即可得到各電阻值。舉例1：25倍同相放大。輸入為幅度0.1V正弦波，希望輸出為基于2.5V的幅度為2.5V的同相正弦波。解：首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定交流增益G=25和0輸入時(shí)的輸出UOZ=2.5V。代入式（7-3），得到a和k。設(shè)R3=1000，根據(jù)式（7-4）（7-5）得到：kkk以如下

27、電路進(jìn)行仿真，得到結(jié)果如圖7-2-3。圖7-2-3 同相25倍增益仿真電路和結(jié)果舉例2：0.6倍衰減。要求輸入為4V正弦波，輸出為基于2.5V的幅度為2.4V的正弦波。解：交流增益為G=0.6，UOZ=2.5，按照上述相同的算法，假設(shè)R3=5100，得到圖7-2-4 同相0.6倍增益仿真電路和結(jié)果R4=510，R2=1020，R1=850，仿真電路和結(jié)果如圖7-2-4。舉例3：同相1倍。要求輸入2V正弦波，輸出為基于2.25V的幅度為2V的正弦波。解：交流增益為G=1，UOZ=2.25，按照上述相同的算法，假設(shè)R3=1000，得到圖7-2-5 同相1倍增益2.25V偏移仿真電路和結(jié)果R4=45

28、0，R2=1000，R1=450，仿真電路和結(jié)果如圖7-2-5。同相衰減（G<=0.5）在假設(shè)輸出是基于2.5V的情況下，圖7-2-2電路只能實(shí)現(xiàn)G>=0.5的增益，其中G=0.5可以采用斷開R3，R2=R1=2R4實(shí)現(xiàn)。但是，如果需要交流增益小于0.5的同相放大，上述電路就無能為力了。要實(shí)現(xiàn)更小的增益，在UA處增加一個(gè)電阻R5接地，且將后續(xù)R3的增益環(huán)節(jié)去掉，讓其變成跟隨器。只要R5足夠小，就可以實(shí)現(xiàn)更大程度的衰減，電路結(jié)構(gòu)如圖7-2-6所示。R2VDR1UAUoR5RLUiR4圖7-2-6單電源提升式同相，G<=0.5假設(shè)增益為G，零輸入時(shí)輸出為UOZ，則有下式成立：上式

29、相除，得，即(7-6)再將式（7-6）代入G的表達(dá)式，并同乘以分母，得，化簡(jiǎn)之，得，再化簡(jiǎn)，得(7-7)為了平衡運(yùn)放的輸入端，也考慮到某些具有輸入保護(hù)二極管的運(yùn)放需要增加跟隨器保護(hù)電阻，電路中保留了不影響計(jì)算的R4，其大小為：(7-8)從式（7-7）也可看出，如果G>0.5，分母有可能為負(fù)值。如果要求G=0.5，在UOZ=VD/2情況下，R5表達(dá)式的分母為0，理論上R5為無窮大。其實(shí)，把R5斷開，就與圖7-2-2電路實(shí)現(xiàn)G=0.5殊途同歸了。舉例1：要求將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正弦波衰減0.2倍，形成基于2.5V的輸出。解：可知G=0.2，UOZ=2.5，根據(jù)式（7-6）（7-7）計(jì)算得：設(shè)R1=10

30、000，R2=4000，R5=6667，仿真電路及結(jié)果如圖7-2-7所示。圖7-2-7 同相0.2倍增益仿真電路和結(jié)果舉例2：要求將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正弦波衰減0.48倍，形成基于2V的輸出。圖7-2-8 同相0.48倍增益偏移2V仿真電路和結(jié)果解：可知，G=0.48，UOZ=2。代入式（7-6）（7-7），設(shè)R1=1000，R2=1200，R5=4000，仿真電路及結(jié)果如圖7-2-8所示。反相放大在直接耦合電路中，反相放大器設(shè)計(jì)思路較為清晰，只需一個(gè)電路就可實(shí)現(xiàn)衰減或者放大。其結(jié)構(gòu)如圖。VDR2R1R3R4UiUoUARL圖7-2-9 單電源提升式反相放大電路與前述電路類似，設(shè)計(jì)者需要確定交流增益G，

31、以及零輸入時(shí)輸出電平UOZ，也需要首先確定電阻R3，其余電阻都以R3為基準(zhǔn)計(jì)算。由于已知G，則(7-9)在零輸入情況下，所以，結(jié)合解得（7-10）（7-11）舉例1:反相10倍，輸出基于2.5V。圖7-2-10 反相10倍增益仿真電路和結(jié)果解：選定R3=1000，計(jì)算得R4=10k，R1=952.38，R2=20k，仿真結(jié)果如圖7-2-10。舉例2:反相1倍，輸出基于2.5V。圖7-2-11 反相1倍增益仿真電路和結(jié)果解：選定R3=1000，計(jì)算得R4=1k，R1=666.67，R2=2k，仿真結(jié)果如圖7-2-11。舉例3:反相0.1倍，輸出基于1.5V。圖7-2-11 反相1倍增益仿真電路和

32、結(jié)果解：選定R3=10000，計(jì)算得R4=1k，R1=1250，R2=3333，仿真結(jié)果如圖7-2-11。7.2.2. 直耦型同電位信號(hào)傳遞所謂的單電源電路之間的信號(hào)傳遞，是指輸入信號(hào)來自于前級(jí)的單電源電路，除去交變成分外，本身就具有一個(gè)直流電壓。此時(shí)，需要已知前級(jí)的直流電壓UIZ，輸出直流電壓UOZ，以及電路增益G。那么，在UIZ不等于UOZ的情況下，這類電路的分析甚至比前面電路還要復(fù)雜。但是，如果統(tǒng)一輸入輸出的直流電平都保持在相同的電位電源電壓的1/2，電路結(jié)構(gòu)反而會(huì)更加簡(jiǎn)單。此類電路稱為同電位電路。同電位反相放大VDR2R1R3R4UiUoUARL圖7-2-12 同電位反相放大電路VD/

33、2VD/2要求輸入為基于VD/2的信號(hào)，輸出也為基于VD/2的信號(hào)，具有增益G反相放大。電路結(jié)構(gòu)如圖7-2-12所示。確定R3，其它電阻計(jì)算如下：（7-12）由于此電路在靜態(tài)時(shí)UA為VD/2，運(yùn)放負(fù)輸入端和輸出端靜態(tài)時(shí)也為VD/2，所以R1=R2，且R1/R2=R3/R4，易得（7-13）舉例：輸入為基于2.5V的正弦波，輸出為基于2.5V的反相放大10倍的正弦波。解：可知G=10，設(shè)R3=10000，根據(jù)式（7-12）（7-13）計(jì)算得R4=100k，R1=R2=18.18k。仿真電路和結(jié)果如圖7-2-13。圖7-2-13 同電位反相放大仿真電路和結(jié)果同電位同相放大要求輸入為基于VD/2的信

34、號(hào)，輸出也為基于VD/2的信號(hào)，具有增益G同相放大。電路結(jié)構(gòu)如圖7-2-14所示。VDR1R3R4UiUoUARL圖7-2-14 同電位同相放大電路VD/2VD/2R2確定R3，其它電阻計(jì)算如下：（7-14）（7-15）（7-16）舉例：輸入為基于2.5V的幅度為1V的正弦波，輸出為基于2.5V的幅度為2V的正弦波。解：可知G=2，確定R3=1000，根據(jù)式（7-14）式（7-16）計(jì)算得：R2=1000，R4=500，R1=250，仿真如圖7-2-15。圖7-2-15 同電位同相放大仿真電路及結(jié)果同電位同相衰減很少利用上述電路實(shí)現(xiàn)1倍放大。如果要實(shí)現(xiàn)同相位1倍放大，最好的辦法是制成跟隨器形式

35、，也就是在電路中將R2和R3去掉，保持R1和R4相等。也可以在保證運(yùn)放沒有輸入保護(hù)的情況下，直接短路兩個(gè)電阻。但是不可避免的，我們?nèi)詴?huì)遇到同電位同相電路中的信號(hào)衰減問題。用三電阻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：VDR1R5R4UiUoUARL圖7-2-16 同電位同相衰減電路VD/2VD/2R2有如下要求，第一，R2=R5，以確保在沒有輸入的情況下，UA=2.5V；第二，UA處信號(hào)被衰減到原先的G倍（G<1），第三，R1、R2、R5的并聯(lián)值等于R4。據(jù)此列出：上兩式相除，得（7-17）（7-18）舉例：輸入為基于2.5V的8V正弦波，要求輸出為基于2.5V的2V正弦波。解：可知G=0.25，選擇R4=10

36、00，根據(jù)式（7-17）（7-18）計(jì)算得R1=4000，R2=R5=2667，仿真如圖7-2-17。圖7-2-17 同電位同相衰減仿真電路及結(jié)果7.2.3. 交流耦合型如果信號(hào)不包含直流信息，在信號(hào)傳遞耦合過程中，就可以采用阻容耦合方式只傳遞交變信號(hào)而去除了直流成分。這使得單電源電路擺脫了復(fù)雜的直流電平計(jì)算，而只考慮交變成分的放大或者衰減，電路結(jié)構(gòu)就與前述電路完全不同相對(duì)來說變得更容易理解和設(shè)計(jì)。阻容耦合反相放大器圖7-2-20是一個(gè)典型的阻容耦合反相放大器，設(shè)計(jì)和使用都很容易。它可以對(duì)一個(gè)含直流量或者不含直流量的交變信號(hào)實(shí)施有效的放大或者衰減。在設(shè)計(jì)中，需要滿足如下四點(diǎn)要求：1） R1和R

37、2負(fù)責(zé)給運(yùn)放提供合適的偽地。一般情況下，可以選擇這兩個(gè)電阻相等，以得到UA=VD/2作為偽地電位。當(dāng)然也可以按照實(shí)際需要，將UA設(shè)置成需要的電位。需要注意的是，這個(gè)電路在靜態(tài)時(shí)輸出即為偽地電位。2） R3和R4決定交變信號(hào)增益。G=-R4/R3，符號(hào)表示輸入輸出反相。3） C1和R3負(fù)責(zé)隔斷前級(jí)的直流成分，且完成信號(hào)的耦合。因此，就形成了一個(gè)高通濾波器，其截止頻率是。注意，這個(gè)截止頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信號(hào)的最小有效頻率。4） 為減少因偏置電流引入的偏置電壓，可以考慮設(shè)計(jì)R1/R2=R3/R4。VDR2R1R3R4UiUoUARL圖7-2-20 阻容耦合反相放大電路C1圖7-2-21給出的是一個(gè)阻容耦

38、合式10倍增益的反相放大器。設(shè)計(jì)中采用了簡(jiǎn)單估算方法。運(yùn)放同相端形成偽地的兩個(gè)分壓電阻選擇了整數(shù)20k，而不是精確計(jì)算的值10k和100k并聯(lián)值的2倍。為了降低下限截止頻率，適當(dāng)選擇C1和R3都比較大。計(jì)算可知其下限截止頻率為1.59Hz。仿真實(shí)驗(yàn)中輸入了220mV，5000Hz的正弦信號(hào)。從結(jié)果看，增益大約為10倍，反相輸出。圖7-2-21 阻容耦合反相放大仿真電路及結(jié)果圖7-2-22是該電路頻率特性。其中下限截止頻率大約為1.59Hz，與理論分析吻合。幅頻特性中顯示在301kHz處還有一個(gè)上限截止頻率，這來自運(yùn)放TLV247XA的開環(huán)增益的下降。讓我們?cè)囍浪阋幌?，這個(gè)截止頻率是否與運(yùn)放的

39、數(shù)據(jù)吻合。設(shè)301kHz處運(yùn)放具有開環(huán)增益A301，那么下式成立：上式中k為前饋系數(shù)，為輸入電壓在凈輸入端的倍率，此電路中為10/11，F(xiàn)為反饋系數(shù)，為輸出電壓在凈輸入端的倍率，此電路中為1/11。已知F=1/11，解得A301=26.5，即運(yùn)放TLV247XA在301kHz處具有26.5倍的開環(huán)增益，增益帶寬積約為26.5×301kHz=7988.54kHz。此值與數(shù)據(jù)手冊(cè)給出的2.8MHz相差甚遠(yuǎn)，問題出在哪里呢？我估計(jì)是仿真軟件在此處計(jì)算時(shí)出現(xiàn)了問題，也就是說，認(rèn)定閉環(huán)上限截止頻率為301kHz是不正確的。我希望用一個(gè)實(shí)際電路來證明這一點(diǎn)。圖7-2-22 阻容耦合反相放大電路的

40、頻率特性-3dB頻率1.59Hz-135度頻率1.59Hz-3dB頻率301kHz-225度頻率301kHz阻容耦合同相放大器電路如圖7-2-23所示。其中要求增益大于1時(shí)，使用左圖電路，增益等于1時(shí)，使用右側(cè)電路且將R5短接，如果要求增益小于1，使用右側(cè)電路，利用R5實(shí)現(xiàn)信號(hào)的衰減。R2=R1，實(shí)現(xiàn)UA為偽地等于VD/2。注意此處的偽地不需要電流輸出，僅用兩個(gè)相等的電阻進(jìn)行分壓即可，電阻值的大小需要考慮功耗、噪聲等指標(biāo)要求，以及與R3、R4的匹配。一般都是先根據(jù)噪聲、功耗的綜合確定R1，再相應(yīng)計(jì)算其它電阻。VDR2R5R3R4UoUARL圖7-2-23 阻容耦合同相放大電路UiC1C2R1V

41、DR2R4UiUoUARLC2R1圖7-2-24是一個(gè)10倍同相增益的阻容耦合放大電路。R1越大，此處消耗電流越小，對(duì)整體功耗降低有貢獻(xiàn)，但也相應(yīng)地引起了噪聲的增加。綜合考慮，可以選擇20k（如何平衡功耗和噪聲，是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算過程，本節(jié)不詳述）。據(jù)此，R2=R1=20k。又要求增益為10，則R4/R3=9，且R4/R3約等于R1/R2=10k。因此粗選R3=10k，R4=9k。為盡量降低下限截止頻率，選擇C1=10F，得到輸入端的高通下限截止頻率為Hz。選擇C2=10F，得到放大環(huán)節(jié)的高通下限截止頻率為圖7-2-24 阻容耦合同相放大仿真電路及結(jié)果Hz。這兩個(gè)環(huán)節(jié)在信號(hào)流向上是相乘的關(guān)系，因

42、此可以按照估算公式，=2.58Hz計(jì)算得到總的下限截止頻率。仿真結(jié)果如圖7-2-24所示，接入的是5000Hz，220mV正弦波，放大后輸出為基于2.5V的幅度大約為2.2V的正弦波，與設(shè)計(jì)吻合。頻率特性仿真結(jié)果為圖7-2-25，可以看出總的下限截止頻率比2.43Hz略大，與計(jì)算的2.58Hz基本吻合。同時(shí)總的濾波效果是一個(gè)二階高通濾波器。圖7-2-25 阻容耦合同相放大電路頻率特性-3.08dB頻率2.43Hz89.57度頻率1.44Hz同相增益為1的電路如圖7-2-26所示。頻率特性如圖7-2-27。圖7-2-26 阻容耦合同相增益=1仿真電路及結(jié)果圖7-2-27 阻容耦合同相增益1仿真電

43、路的頻率特性增益為0.5的阻容耦合同相放大電路及仿真結(jié)果如圖7-2-28，頻率特性如圖7-2-29。圖7-2-28 阻容耦合同相增益=0.5仿真電路及結(jié)果需要注意的是，當(dāng)引入R5實(shí)現(xiàn)信號(hào)衰減的同時(shí)，輸入端的高通濾波器截止頻率也發(fā)生了相應(yīng)改變，圖7-2-28電路的下限截止頻率為：Hz。圖7-2-29給出了本電路的頻率特性仿真。受運(yùn)算樣點(diǎn)數(shù)的影響，我只獲得了接近-9dB（原增益為0.5倍，約為-6dB，實(shí)際截止頻率應(yīng)為-9dB附近）的樣點(diǎn)頻率為0.7883Hz，相移45度的樣點(diǎn)頻率約為0.7974Hz附近。這與估算是吻合的。圖7-2-29 阻容耦合同相增益0.5仿真電路的頻率特性選擇同相還是反相放

44、大器？在交流耦合放大器中，應(yīng)該選擇同相還是反相放大器結(jié)構(gòu)呢？這個(gè)問題沒有確切的答案，應(yīng)視不同場(chǎng)合做出最佳的選擇。0.1FVDC2VD6.8FR2R2UoC2UoR1UAR1UiUARLUiRLC2R4C1R4R3R5圖7-2-23 阻容耦合同相放大電路7.3. 加法器和減法器7.3.1. 直耦型交流信號(hào)進(jìn)入單電源系統(tǒng)同相加法有三個(gè)基于0的信號(hào)輸入，分別為UiA、UiB、UiC，要求輸出基于UOZ，增益分別為GA、GB、GC。設(shè)，根據(jù)輸出靜態(tài)電位等于UOZ根據(jù)三個(gè)輸入信號(hào)增益，得UiAVDR2R1AR3R4UoUARL圖7-3-1同相加法UiBR1BUiCR1C反相加法有三個(gè)基于0的信號(hào)輸入，分

45、別為UiA、UiB、UiC，要求輸出基于UOZ，增益分別為-GA、-GB、-GC。設(shè)，根據(jù)輸出靜態(tài)電位等于UOZ根據(jù)三個(gè)輸入信號(hào)增益，得R4R3VDRLUoUAR1CUiCR1BUiBR1AR2UiA圖7-3-2 反相加法減法兩個(gè)基于0的信號(hào)輸入，分別為uiA、uiB，要求輸出基于UOZ，實(shí)現(xiàn)電路如圖7-3-3所示，用一個(gè)2.5V穩(wěn)壓管提供輸出靜態(tài)電位。分析如下：VDR2R1RUoUARL圖7-3-3 減法UiBR1UiAR22.5V靜態(tài)分析，當(dāng)輸入信號(hào)均為0時(shí)：=2.5V可以看出，選擇不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管，可以改變輸出UOZ。動(dòng)態(tài)分析，利用疊加原理分別分析每個(gè)輸入引起的輸出交變量。當(dāng)輸入時(shí)：，

46、當(dāng)輸入時(shí)：因此，總的輸出為靜態(tài)輸出+，即7.3.2. 直耦型同電位信號(hào)傳遞本節(jié)討論本身具有直流電平偏移的信號(hào)的加減法。比如兩個(gè)輸入信號(hào)都是基于2.5V的信號(hào)，要實(shí)現(xiàn)它們之間的加法或者減法。反相加法輸入為基于VD/2的信號(hào)、，輸出也為基于VD/2的信號(hào)，具有不同增益的反相放大，表達(dá)式如下：電路結(jié)構(gòu)如圖7-3-4所示。R2VDUoR1UAVD/2RLR3BR4R3AUiBUiAVD/2圖7-3-4反相加法電路確定R4，其它電阻計(jì)算如下：（7-12）由于此電路在靜態(tài)時(shí)UA為VD/2，運(yùn)放負(fù)輸入端和輸出端靜態(tài)時(shí)也為VD/2，所以R1=R2，且R1/R2=R3A/R3B/R4，易得（7-13）舉例：輸入

47、為基于2.5V的正弦波，輸出為基于2.5V的反相放大10倍的正弦波。解：可知G=10，設(shè)R3=10000，根據(jù)式（7-12）（7-13）計(jì)算得R4=100k，R1=R2=18.18k。仿真電路和結(jié)果如圖7-3-5。圖7-3-5反相加法仿真電路和結(jié)果同相加法要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)具有直流偏移的輸入信號(hào)的同相相加，具有不同增益。表達(dá)式如下：電路結(jié)構(gòu)如圖7-3-6所示。R1BVDUoR1AUiBR2VD/2RLUiAUAR4VD/2R3圖7-2-14 同電位同相放大電路確定R1A，其它電阻計(jì)算如下：，兩式相除得，且解得減法兩個(gè)基于VD/2的信號(hào)輸入，分別為UiA、UiB，要求輸出基于VD/2，實(shí)現(xiàn)2.5VRL

48、UAUoRVD電路如圖7-3-3所示，用一個(gè)2.5V穩(wěn)壓管提供輸出靜態(tài)電位。分析如下：圖7-3-3 減法R2靜態(tài)分析，當(dāng)輸入信號(hào)均為0時(shí)：R2R1UiBUiAR17.3.3. 交流耦合型交流耦合反相加法器圖7-2-20是一個(gè)典型的阻容耦合反相放大器，設(shè)計(jì)和使用都很容易。它可以對(duì)一個(gè)含直流量或者不含直流量的交變信號(hào)實(shí)施有效的放大或者衰減。RLUAUoUiR1R2VDC1R4R3R3C1圖7-2-20 阻容耦合反相放大電路圖7-2-21給出的是一個(gè)阻容耦合式10倍增益的反相放大器。設(shè)計(jì)中采用了簡(jiǎn)單估算方法。運(yùn)放同相端形成偽地的兩個(gè)分壓電阻選擇了整數(shù)20k，而不是精確計(jì)算的值10k和100k并聯(lián)值的

49、2倍。為了降低下限截止頻率，適當(dāng)選擇C1和R3都比較大。計(jì)算可知其下限截止頻率為1.59Hz。仿真實(shí)驗(yàn)中輸入了220mV，5000Hz的正弦信號(hào)。從結(jié)果看，增益大約為10倍，反相輸出7.4. 濾波器7.4.1. 低通有源濾波器1) 提升式輸入信號(hào)為基于0V的具有正負(fù)電壓的信號(hào)，要求輸出基于VD/2，具有設(shè)定的交變信號(hào)增益。本節(jié)介紹一階反相、一階同相、二階Sallen-Key、二階MFB型低通濾波器。一階反相低通濾波器電路如圖7-4-1所示。VDR2R1R3R4UiUoUARL圖7-4-1 單電源提升式反相一階低通電路C首先確定R4和C，以保證低通截止頻率滿足下式：其后根據(jù)G=-R4/R3確定R

50、3。至此，UA的靜態(tài)電位應(yīng)該滿足下式：在不要求兩個(gè)輸入端外部電阻平衡的情況下，只要R1和R2分壓滿足UA即可。如果需要阻抗平衡，可采用與圖7-2-9電路相同的方法。一階同相低通濾波器電路如圖7-4-2所示。增益分析方法和電阻選擇與7-2節(jié)相同。本小節(jié)僅需注意：(7-14)VDR2R1R3R4UiUoRL圖7-4-2 單電源提升式同相一階低通電路C二階提升式Sallen-Key濾波器有兩種SK濾波器：圖7-4-3（a）是簡(jiǎn)化SK濾波器，（b）是精確SK濾波器。關(guān)于精確SK濾波器，僅需注意兩個(gè)電阻R1A/R1B合并形成了R1即可，其余選擇電阻電容的方法與雙電源電路完全相同。因此，本小節(jié)不對(duì)（b）圖

51、進(jìn)一步介紹。粗略一看，(a)圖更加復(fù)雜一些，稱之為簡(jiǎn)化型實(shí)在是不合適。其實(shí)不然，這個(gè)電路簡(jiǎn)單之處在于只有一個(gè)待選的電容C，整個(gè)電路的計(jì)算都不需要查表精確的SK濾波器需要查找濾波器系數(shù)表，然后根據(jù)復(fù)雜的公式計(jì)算各個(gè)電阻、電容值。本電路的Q值和增益是相互影響的，常用到以下公式：要確保R1A/R1B=R2，且一般選擇R1A=R1B，則(7-15)(7-16)這個(gè)電路與雙電源電路的主要區(qū)別在于增加了靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置。首先，通過R1A將輸入信號(hào)提升到2.5V，通過R2加載到運(yùn)放的正輸入端。其次，運(yùn)放的輸出靜態(tài)電壓通過反饋電阻R4在R3分壓，作用到運(yùn)放的負(fù)輸入端。兩者必須平衡。當(dāng)兩個(gè)R3相等時(shí)，輸出2.5V即可使得負(fù)輸入端靜態(tài)電壓為2.5V，當(dāng)兩個(gè)R3不相等時(shí)，輸出靜態(tài)電壓可能高于或者低于2.5V。