详细单电源运放的偏置方法-KIA MOS管
单电源运放
单电源运放按照输出摆幅分为2类，单电源运放不仅可以单电源供电，而且也可以双电源供电。如果采用双电源供电，单电源运放就失去了他的优势，从而与普通的双电源运放在使用上没有太大的区别。因此本文只讨论单电源运放的单电源供电工作方式。
单电源运放内部电路分析
通用单电源运放的内部电路原理图基本相同，这里以LM358作为对象进行分析。LM358的内部电路原理图如图1所示。分析时按照偏置电路、差分输入级、中间放大级、推挽输出级4个部分逐一分析。
1）偏置电路
在TI公司LM358的数据手册中，运放内部的偏置电路已经全部用等效电流源替代。这些电流源分别为整个电路提供合适的静态工作点，或作为有源负载。
2）差分输入级
输入级是双端输入单端输出的差分放大电路。其中Q1和Q4为纵向PNP管放大倍数大，Q2与Q3为横向PNP管，发射结承压高。电路采用的是共集共射形式，因此输入级有较强的放大能力、较高的耐压能力和较高的输入电阻。
3）中间放大级
中间放大级也采用的是共集共射放大电路。Q10，Q11组成两级共射跟随器，使中间放大级具有很大的输入电阻，从而进一步提高了输入级的放大倍数。Q10，Q11虽然不能放大电压，但是具有很大的电流放大倍数，可以为Q12提供更大的基极电流，同时100A的电流源也作为Q12的有源负载使中间级有很大的放大能力。
4）输出级
输出级分为2种情况。当双电源供电时由Q5，Q6，Q13组成互补输出级但是存在交越失真。当单电源供电时Q5，Q6组成两级射级跟随电路，使输出级具有很低的输出电阻。此时Q12的集电极电位：
输出端的电位UO是Q13的发射级电位，所以Q13的发射结反偏截止。
单电源运放的偏置方法
1）电阻分压法
电阻分压方法的电路原理图如图4（a）所示。这是一种最常用的偏置方法。他通过用2个100kΩ的电阻R1，R2组成分压网络，形成VCC/2的偏置电压。该方法不仅简单而且成本低。
但是该偏置电压源的输出阻抗大（因为在电池供电的设备中对功耗要求非常严格，所以电阻不能太小），输出电流IO的变化对偏置电压精度的影响很大。因此电阻分压法一般适用于偏置电压精度要求不高的场合。
2）运放电压跟随器
法运放电压跟随器法的电路原理图如图4（b）所示。图中VCC被R1，R2分压后接到由单电源运放组成的电压跟随器，进而形成VCC/2的偏置电压源。
运放组成的电压跟随器是电压串联负反馈，因此他具有很高的输入阻抗与很低的输出阻抗。这样运放的输出端可以看作一个VCC/2的恒压源，输出电流IO的变化对偏置电压几乎没有影响，因此获得精确的VCC/2偏置电压。但是由于增加了一个单电源运放，这种方法的成本比较高。
3）射级电压跟随器法
射级电压跟随器法的电路原理图如图4（c）所示。该方法与运放电压跟随器法相似，但是这里采用三极管Q1组成的射极电压跟随器作为电阻分压的输出级。
射级电压跟随器同样具有输入阻抗高、输出阻抗低的特性，因此该方法也可以避免电阻分压法中输出阻抗高的不足。并且由于只增加了1个三极管，所以成本也比运放电压跟随器法低。但是根据偏置电压计算得到的电阻值经常需要结合实际电阻值选择，因此偏置电压存在误差。
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