单电源运算放大器电路的正确去耦方法

在设计放大器电路时，工程师们常常会遇到一些看似简单却容易出错的问题，比如未能正确地对单电源运算放大器电路进行去耦。这种疏忽可能导致电路性能下降，特别是电源抑制比（PSR）变差。运算放大器代理商-中芯巨能为您介绍单电源放大器电路的正确去耦方法。

单电源运算放大器的基本要求

单电源运算放大器电路的一个关键特性是需要对输入共模电平进行偏置，以便能够处理正负摆动的交流信号。通常的做法是通过电阻分压供电电源来提供VS/2的偏置电压。然而，如果去耦处理不当，电源抑制能力将受到影响。常见的错误做法是使用100 kΩ/100 kΩ分压电路并配合一个0.1 μF旁路电容来提供VS/2偏置。这种方法的问题在于其极点频率仅为32 Hz，无法为高频噪声提供足够的滤波效果。

常见但错误的方法及其局限性

一种常见的错误做法是采用100 kΩ/100 kΩ分压电路和一个0.1 μF旁路电容来提供VS/2偏置电压。这种配置的主要问题是其极点频率仅为32 Hz，这意味着它只能有效滤除非常低频的噪声。对于大多数实际应用中的高频干扰，这种简单的去耦方案显然不足，从而导致电源抑制能力显著降低。

正确的去耦方法

为了确保在不稳定环境下也能获得最佳性能，图1和图2分别展示了如何实现同相和反相放大器电路的正确去耦偏置电路。

图1：同相放大器电路的正确去耦方法

plaintext深色版本Midband Gain = 1 + R2/R1

在图1中，同相放大器电路通过一个合适的电阻分压网络提供VS/2偏置电压，并且该分压网络通过一个大容量电解电容（如10 μF）与地相连，以确保低频噪声得到有效滤除。此外，还应并联一个小容量陶瓷电容（如0.1 μF），用于高频噪声的滤波。这种组合可以显著提高电源抑制比，特别是在高频段。

图2：反相放大器电路的正确去耦方法

plaintext深色版本Midband Gain = –R2/R1

图2展示了反相放大器电路的正确去耦方法。同样地，这里也采用了电阻分压网络来提供VS/2偏置电压，并通过适当的电容进行去耦。需要注意的是，在反相放大器中，反馈回路使得反相输入端获得与同相输入端相同的偏置电压，从而保证了输出端的直流偏置电压一致。耦合电容C1的选择应与带宽需求相匹配，以确保低频增益适当滚降。

实际应用中的注意事项

无论是同相还是反相放大器电路，正确的去耦方法不仅涉及选择合适的电阻值，还需要考虑电容的选择和布局。具体来说：

电容选择：应根据所需的低频和高频滤波需求选择不同类型的电容。通常建议使用大容量电解电容（如10 μF）与小容量陶瓷电容（如0.1 μF）并联。

布局优化：尽量缩短电容与放大器之间的引线长度，减少寄生电感的影响。良好的PCB布局设计对于保持电路的稳定性至关重要。

在设计单电源运算放大器电路时，正确地进行去耦处理是确保电路性能的关键步骤之一。通过合理选择电阻分压网络和去耦电容，并注意布局细节，可以有效提升电源抑制比，确保电路在各种工作条件下都能稳定运行。希望本文提供的指导能帮助工程师们避免常见的设计陷阱，设计出更加可靠和高效的放大器电路。无论是在工业控制、通信系统还是消费电子领域，掌握这些基本原理都将为您的项目带来显著的好处。