进阶3：单电源集成运放电路

单电源集成运放电路

目标

学习集成运放的单电源使用
掌握交流耦合单电源集成运放放大器的测试方法
了解交流耦合单电源集成运放放大器的特点

仪器仪表

仪器	元器件	工具
数字万用表	1kΩ电阻(1/4W)×1	面包板
ADALM2000	10kΩ电阻(1/4W)×1	导线
	100kΩ电阻(1/4 W)x 3
	0.01μF电容x 1
	1μF电容x 1
	100μF电容x 2
	LM741集成运放x 1

仿真工具

Circuit JS

理论

以反相放大电路为例，使用双电源供电时，集成运放的同相端、反相端为“地”端，即双电源的“中点”。信号对“中点”输入，经放大后信号对“中点”输出。同理，在使用单电源时，需要人为地建立一个电源的“中点”。最简单的方法是通过两个等值电阻分压，分压点即电源的“中点”。我们也可以认为在单电源供电时，通过电阻分压，给集成运放提供一个偏压。于是，单电源反相交流放大电路如图1所示。电路的电压增益为:

\dot{A}_{v}=\frac{\dot{V}_{o}}{\dot{V}_{i}}=-\frac{R_{2}}{R_{1}}

图1: 单电源供电的反相放大器

单电源同相交流放大电路如图2所示。电路的电压增益为:

\dot{A}_v=\frac{\dot{V}_o}{\dot{V}_i}=1+\frac{R_2}{R_1}

图2: 单电源供电的同相放大器

Circuit JS仿真

图3: 实验仿真图

实验

按照图2，在面包板上搭接电路（R = R’ = 100kΩ， $R_1$ = 1kΩ， $R_2$ = 10kΩ， $C_1$ = $C_3$ = 100μF， $C_2$ = 0.1μF， $C_4$ = 1μF），并进行简单检测。

图4: 面包板视图

测试电源电压分压值和输出直流电压并记录。
在放大器的输入端加入频率为1kHz，有效值约为20mV的正弦电压信号，用示波器观察输出波形。
调节输入信号幅度，在放大器的输出波形基本不失真情况下(用示波器观察)，用示波器分别测量放大器的输入电压 $v_i$ 和输出电压 $v_o$ ，求出 $A_v$ 。
改变输入信号频率f，测量不同f情况下的电压放大倍数。

练习

设计一个单电源供电的两级同相交流放大器，总电压增益为40dB。

图5: 供电电路

图6: 放大电路

Circuit JS仿真：

图7: 供电电路图8: 放大电路

单电源集成运放电路​

单电源集成运放电路