一個詭異現(xiàn)象的背后——放大器不能忽視的直流通路

　　當(dāng)表筆接觸覆銅板的時候，一切正常?？墒钱?dāng)表筆抬起來的時候，儀表放大器的輸出端卻輸出一個詭異方波信號!并且當(dāng)人的手靠近電路的時候，方波的幅值會發(fā)生變化。

　　暑假電賽培訓(xùn)的時候做過一道13年的國賽真題——手寫繪圖板。這是題目連接：http://wenku.baidu.com/link?url=QfH4Bz5dOJ9X_cO-25IVbCiPJdvfkUIGazV_-mQVP2uKStj6FfuiJcxiqaaZwkiAp_H24ixY1kHXLpI0NsqE65f5RID-gj7AnrAxAVCUCh_

　　當(dāng)時我們組的方案是給覆銅板通上較大的電流，然后將儀表放大器的一個輸入端連接手寫筆另一端連接覆銅板上的坐標(biāo)原點，測量接觸點與坐標(biāo)原點之間的電壓差?？墒亲龅倪^程中卻發(fā)現(xiàn)了一個詭異的現(xiàn)象。。。

　　當(dāng)表筆接觸覆銅板的時候，一切正常?？墒钱?dāng)表筆抬起來的時候，儀表放大器的輸出端卻輸出一個詭異方波信號!并且當(dāng)人的手靠近電路(對，只是靠近，連碰都沒碰到)的時候，方波的幅值會發(fā)生變化。。。令人百思不得其解。

　　苦思冥想一上午沒有結(jié)果，當(dāng)天下午突然靈機一動，想到一個嚴(yán)重的問題——表筆抬起來的時候，儀放的一個輸入端就變成懸空的，沒有了直流通路!

　　下面是儀表放大器的結(jié)構(gòu)圖

　　可見儀放的輸入端是其中運放的同相端。雖然教科書上說運放是虛短虛斷，輸入端沒有電流。但那是理想的運放，實際運放的輸入端總會有電流，運放的輸入偏置電流(Ib)就是描述這個電流的一個參數(shù)。在放大器的使用中一定要注意為這個電流提供低阻抗到地的路徑。因為該電流變化非常的緩慢，可以視為直流，故這個路徑也被稱為輸入端的直流通路。

　　如下面幾個圖

　　左圖中由于電容的隔直作用，輸入偏置電流沒有到地的低阻抗通路，放大器不能正常工作。(若這個電容用的是鋁電解電容，有可能正常工作，因為鋁電解電容的漏電流比較大，輸入偏置電流可以以漏電流的形式通過電容，然后經(jīng)過信號源到地)，正確的接法是右圖，并聯(lián)一個電阻到地，提供直流通路。此電阻的大小依情況而定，若Ib很小在pA級別，此電阻可以適當(dāng)選大，兆歐級別是可以的。若Ib較大，如幾百uA，則此電阻應(yīng)適當(dāng)選小，否則Ib流經(jīng)此電阻產(chǎn)生的電壓會作為輸入電壓的一部分使輸出電壓有較大的直流偏置。

　　常見的幾種懸空情況有：隔直電容、變壓器等，判斷是否發(fā)生了輸入端懸空的依據(jù)就是看Ib是否有到地的低阻抗路徑。

　　注：前面說的“到地”不一定是直接并聯(lián)一個電阻到電路的地網(wǎng)絡(luò)，也可以是通過電阻連接到電源或放大器的輸出端。只要細(xì)想一下就能明白，放大器是輸出阻抗很小，電源的內(nèi)阻也很小，輸入端通過電阻連接到了這些地方就相當(dāng)于又通過他們很小的內(nèi)阻連到地上。

　　想到了這里，馬上把儀放的懸空輸入端通過一個20K的電阻連到電源上，然后詭異的現(xiàn)象就消失了。

　　想到通過自己的思考和學(xué)習(xí)解決了問題，心中滿滿的喜悅。