我在電子星球的第【8】篇原創文章

為了成功的設計放大電路，深入理解放大電路外接所有元器件的作用及其參數取值的方法是非常重要的，本節就下圖 1 展開說明。下圖 1 是一5V單電源供電的同向放大電路，其電路特性如下：

• 電源：+5V單電源

• 增益：10倍

• 頻率特性：約300Hz~10KHz@-3dB

• 輸入阻抗：約50kΩ@300Hz~10kHz

其外圍電路包括以下四個部分。

• 反饋部分；

• 偏壓部分；

• 輸入部分；

• 輸出部分；

圖 1 5V單電源供電的同向放大電路

反饋部分

反饋電阻取值究竟多少合適？

多數運放電路的功能，只受外部電阻比例的影響，而與電阻阻值本身無關。比如一個本電路中增益為10倍的同相放大器，兩個電阻取1k/9k，或者10k/90k（假設有類似阻值的電阻，僅做理論分析用），其分析結果都是一樣的。朋友，相信自己的直覺

，差異肯定有的，只是很多時候我們也說不出個所以然來。其實，這正是模擬電路的有趣之處，這種電路不光要考慮增益，還要考慮噪聲及穩定性等電路的其他性能，你所知道的限制越多，考慮的越全面，說明你的水平越高。

一般情況下，沒有特殊的要求，OP放大器的反饋電阻(R11)的阻值應該設定在十幾kΩ。此為考慮到OP放大器的最大輸出電流及穩定性（震蕩不容易發生）等因素的合理值。經驗也認為十幾kΩ是比妥當的值。

不過當有特殊要求時，如要求寬帶寬、低噪聲時阻值應小一點。希望放大的信號的頻率高達幾十MHz以上時，R11應只取幾百Ω。這是由于阻值增大后，受存在于放大器反向輸入端電容的影響，電路的幅頻特性曲線會產生峰值或者發生振蕩。另外阻值小，電阻對應的熱噪聲就小，這對于想獲得低噪聲的電路來說很有幫助。

另附西北模電王楊教授對此問題的一些解釋：

抑制直流分量放大的電容C9

再回歸電路圖 1 ，在偏壓部分，由 2 只電阻和 1 只電容組成的電路輸出直流信號(0Hz)，通過 R7 接入 OP放大器的正輸入端。疊加在直流偏壓上的交流信號加于放大器的正輸入端，希望放大器只放大交流信號，不放大直流偏壓。

圖 1 中 R10 與 C9 組成高通濾波電路，考慮C9的阻抗特性，將圖 1 的增益表達為如下公式 

G=1+R11/(R10+Zc9) 

式中，Zc9是C9的阻抗(Ω)。

頻率越高電容器的阻抗越小，反之阻抗越大。因此R10+Zc9會隨著頻率的下降而增大，使得增益趨近于1。

對于0Hz的信號，Zc9為無限大，呈現R10與地隔離不連接的狀態。因此，對于0Hz的輸入信號，放大電路增益G變為G=1+0=1(倍)

元件參數的確定方法

如前所述，圖 1 所示OP放大器的增益，并非是0Hz時突然變成1倍，而是隨著輸入信號頻率的下降逐漸降低。電路所特定要求的此增益降低的具體情況決定著C9的取值。

目標為開篇所述的頻率特性：約300Hz~10kHz@-3dB，即電容的取值應按照300Hz和10kHz時增益衰減-3dB的目標要求而確定。使增益衰減-3dB的頻率稱為截止頻率。300Hz稱為低頻截止頻率，10kHz稱為高頻截止頻率。

低頻截止頻率F(L)，如下公式計算，由C9和R10決定：

F(L)=1/(2*π*C9*R10)

代入可得，C9≈0.265uF

因此，C9取值應該大于0.265uF，考慮到余量，C9取1uF，實際的低頻截止頻率降低到80Hz。

本文主要對其反饋部分做介紹，后續會陸續更新剩余三個部分。