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在設計單級運算交流放大電路時， (1)選擇能夠滿足使用要求的集成運算放大器。在采用電容耦合的交流放大電路中，由于電容隔直流，交流放大電路輸出的溫度漂移電壓很小。因此，對集成運放漂移性能的要求可以降低，主要從轉換速率、增益帶寬、噪聲等方面來考慮選用集成運放。對脈沖信號、寬頻帶交流信號和視頻信號等，應選用轉換速率較高、增益帶寬至少是最高工作頻率10倍的集成運放。對音質要求比較高的音頻交流放大電路中常采用高速低噪聲的集成運放，如雙運放的4558、NE5532等。 (2)確定采用雙電源供電還是單電源供電。在使用條件許可的情況下，運放交流放大電路盡量采用雙電源供電方式，以增大線性動態范圍。當集成運放雙電源使用時，正、負電源電壓一般要對稱。且電源電壓不要超過使用極限，電源濾波要好。為了消除電源內阻引起的低頻自激，常常在正、負電源接線與地之間分別加0.01～0.1 μF的電容退耦。使用單電源供電時，運放同相輸入端電位要小于該運放的最大共模輸入電壓。 (3)確定輸入信號是同相輸入還是反相輸入。若要求放大電路的輸入電阻比較大，應采用同相輸入式交流放大電路。因為反相輸入式交流放大電路輸入電阻的提高會影響電壓增益。由圖2或圖4相關計算式可知，增大反相輸入式交流放大電路輸入電阻時，該電路電壓增益將減小，且電壓增益也會受信號源內阻的影響。所以在設計反相輸入式交流放大電路時，有時輸入電阻和電壓增益的選擇難以兼顧。而采用圖1或圖3同相輸入式交流放大電路時，圖1中的R1偏置電阻值適當增大，或者圖3中的R1和R2分壓電阻值適當增大，就能夠提高放大電路的輸入電阻，而對電壓增益無影響。另外，為了有效地提高圖3放大電路的輸入電阻，可以對電路做一些改進，改進電路如圖5所示。 該放大電路輸入電阻Ri≈R3，當R3值 圖5見原稿選擇大時，放大電路輸入電阻Ri值就大。所以明顯地提高了放大電路的輸入電阻。 (4)確定交流放大電路電壓增益。單級運放交流放大電路的電壓增益Au通常不要超過100倍(40dB)。過高的電壓增益不但會使放大電路的通帶下降，也容易感應高頻噪聲或產生自激振蕩。如果要得到一個放大倍數比較大的放大器，可用兩級等增益的運放電路或者多級等增益的運放電路來實現。 (5)確定交流放大電路中的電阻值。一般應用中阻值在1～100kΩ之間比較合適。高速的應用中阻值在100Ω～1k Ω之間，但會增大電源的消耗。便攜設計中阻值在1～10M Ω之間，但會增大系統噪聲。先設定圖中運放反向輸入端R電阻值，根據相關電路的電壓增益計算式，再估算出反饋電阻RF的值。最好采用金屬膜電阻，以減小內噪聲。 (6)確定放大電路中的電容值。信號耦合電容的大小決定放大電路的低頻特性。根據交流放大電路信號頻率的高低選擇耦合電容值。若放大的是低頻交流信號，如音頻信號，耦合電容值可選擇1～22 μF之間;若放大的是高頻交流信號，耦合電容值可選擇1000pF～0.1 μ F之間。同相輸入式交流放大電路引入直流全反饋的隔直流電容值由C=1/20πfR式估算。式中f是輸入信號的最低頻率。音頻信號的最低頻率為20Hz，當R≥1k Ω時，經過上式估算，選擇C=100 μF時，已經能夠滿足要求。濾波電容值選擇100～1000 μ F之間。 |
