必须建立一个参考电压,通常在放大器输出范围的中点,以允许相对于“公共”的对称输出摆幅。通常通过将电源电压除以一对电阻来实现,这种明显简单的解决方案降低了稳定性和功率电源抑制放大器。
图1说明了使用交流耦合非反相放大器的问题。带内增益为G = 1 + R 2 / R 1 。输入通过R <偏置为V s / 2 sub> 8 / R 9 分频器对。通过C 1 的反馈的电容耦合引入零,将dc噪声增益降低到单位,并使输出的dc电平保持等于偏置电压。这可以防止由输入偏移电压的过度放大引起的失真。 f 的中断频率= 1 / [2R 1 C 1 ]且f = 1 / [2π(R 1 + R 2 )C 1 ],与输入和输出耦合电路相关的那些引入相移,从而增加了振荡的可能性。
BW1 = 1 /πR 8 C 2
BW2 = 1 /2πR in C in
BW3 = 1 /2πR 1 C 1
BW4 = 1 /2πR 加载 C out
V out = (1 + R 2 / R 1 )对于X c1 << R 1
另一个潜在的限制是运算放大器的电源抑制。在没有C2的情况下,电源电压的变化将直接改变电阻分压器设置的偏置电压。虽然这在直流时不会出现问题,但除了最低频率外,电源端子上出现的任何共模噪声都会随输入信号放大。添加C2会增加电源抑制,但会降低低频共模抑制,从而可以通过低于320 Hz的电源实现大量反馈。需要更大的电容器以避免“电机划船”和其他稳定性问题。
更糟糕的是,除非电源被很好地旁路并且使用了仔细的布局,否则当电源线上会出现明显的信号电压。运算放大器为负载提供大输出电流。由于非反相输入以电源线为参考,这些信号将直接馈入运算放大器,通常处于产生“电机划船”或其他形式振荡的相位关系。
更有效在低电压,单电源应用中提供偏置的方法是使用ADR821,它在单个封装中集成了精密低功耗2.5V基准电压源和单位增益稳定运算放大器,如图2。
这个电路的好处是巨大的。使用ADR821可降低成本,功耗,外部元件数量和PC板面积。低阻抗参考可改善电源抑制和电路稳定性。它还可以用作A / D和D / A转换器的参考。 ADR821具有0.2%的初始精度和15 ppm /°C的温度系数,功耗低于400μA,非常适合要求精度和低功耗的应用。 ADR827提供相同的功能,但可替代1.25 V基准电压源用于2.5 V基准电压源,因此非常适用于极低电压应用。
ADR821 / 27的TEMP引脚可用于监控系统温度。该功能的典型性能如图3所示。温度输出非常线性,温度系数约为1.9 mV /°C。
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