信号链中第一级放大电路的输出电压影响因素

大家好，这里是大话硬件。

最近在做的项目里面遇到一个问题：信号链路上第一级选择多大放大倍数？分析竞品发现，不同的厂家第一级的放大倍数不一样，反馈电阻也不一样。在设计好电路方案后，有人提出疑问，为什么我们电路放大倍数是设计成这样？

下面主要从反馈电阻，失调电压，偏置电流这三个参数如何影响输出电压来介绍。其实还涉及到信号带宽，滤波范围，噪声等因素，这里暂不做说明。

1.失调电压的影响

使用理想的运算放大器，将偏置电流和失调电流都改为0，失调电压为-2mV,，此时进行仿真

此时输出电压为2mV

在运放负端增加电阻，放大倍数设定为100倍，此时输出电压为200mV

上面就是失调电压对输出的影响，无论反馈电阻如何取值，且偏置电流为0时。输出电压都是下面的公式：

2. 偏置电流的影响

现在假设运算放大器在无输入时，正端流入电流为100nA，负端流入电流为-100nA，则根据偏置电流的定义，这个运算放大器的偏置电流是0A，而失调电流是200nA

在输出端电压几乎为0V

将电路改为同相放大电路后，输出电压和反馈电阻有关系。

从上面仿真可以看出：

当运放没有偏置电流时，输出电压受到失调电压的影响只和放大倍数相关，与反馈电阻无关；

当运放没有失调电压时，输出电压受到偏置电流的影响只和反馈电阻R1有关，与放大倍数无关；

根据上面的结论，当我们设计的电路，失调电压，偏置电流，失调电流都存在时，由叠加定理可知，输出结果是两者的叠加，则结合前面的仿真结果，输出电压为：

理论计算和仿真结果一致。

因此，在选择运算放大器时，如果放大倍数较大，需要选择较小失调电压的运放，并且反馈电阻不能取太大，需要结合实际电路进行选择。

3.如何消除影响

在实际设计电路时，这两者会一直存在 ，那如何消除呢？

选择失调电压和偏置电流小的器件在运放的输出端增加耦合电容，消除直流偏置的影响双电源供电比单电源供电支持更大输入信号动态范围

所以，反馈电阻的选择，并不是随意选择，需要结合输入信号范围，ADC前级的总噪声，带宽滤波范围等因素综合考虑。

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