最常遇到的一個應用問題是在交流(AC)耦合運算放大器或儀表放大器電路中沒有提供偏置電流的直流(DC)回路。在圖1中,一只電容器與運算放大器的同相輸入端串聯以實現AC耦合,這是一種隔離輸入電壓(VIN)的DC分量的簡單方法。這在高增益應用中尤其有用,在那些應用中哪怕運算放大器輸入端很小的直流電壓都會限制動態范圍,甚至導致輸出飽和。然而,在高阻抗輸入端加電容耦合,而不為同相輸入端的電流提供DC通路,會出現問題。 實際上,輸入偏置電流會流入耦合的電容器,并為它充電,直到超過放大器輸入電路的共模電壓的額定值或使輸出達到極限。根據輸入偏置電流的極性,電容器會充電到電源的正電壓或負電壓。放大器的閉環DC增益放大偏置電壓。
這里常見一種簡單的解決方案,是在運算放大器輸入端和地之間接一只電阻器,為輸入偏置電流提供一個對地回路。為了使輸入偏置電流造成的失調電壓最小,當使用雙極性運算放大器時,應該使其兩個輸入端的偏置電流相等,所以通常應將R1的電阻值設置成等于R2和R3的并聯阻值。
類似的問題也會出現在儀表放大器電路中,這類問題也會出現在變壓器耦合放大器電路中,這里,在每一個輸入端和地之間都接一個高阻值的電阻器。這是一種適合雙電源儀表放大器電路的簡單而實用的解決方案。
這兩只電阻器為輸入偏置電流提供了一個放電回路,兩個輸入端的參考端都接地,兩個輸入端的參考端或者接地(VCM接地)或者接一個偏置電壓,通常為最大輸入電壓的一半。同樣的原則也可以應用到變壓器耦合輸入電路,除非變壓器的次級有中間抽頭,它可以接地或接VCM。
在該電路中,由于兩只輸入電阻器之間的失配和(或)兩端輸入偏置電流的失配會產生一個小的失調電壓誤差。為了使失調誤差最小,在儀表放大器的兩個輸入端之間可以再接一只電阻器(即橋接在兩只電阻器之間),其阻值大約為前兩只電阻器的1/10th(但與差分源阻抗相比仍然很大)。
|