多數(shù)ADC都是單極性的，在用ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，常要對(duì)雙極性信號(hào)進(jìn)行正向平移和縮放，變?yōu)橐欢ǚ秶鷥?nèi)的單極性信號(hào)后，才能被ADC所使用；為簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，常用單電源供電的運(yùn)放，對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行放大，此時(shí)也要對(duì)信號(hào)進(jìn)行直流偏移。以下對(duì)交流信號(hào)單獨(dú)平移電路和對(duì)交流信號(hào)平移并放大電路予以說明。

一. 對(duì)已經(jīng)放大好的交流信號(hào)或不需放大的信號(hào)進(jìn)行正向平移，使之成為變化的直流信號(hào)，以供單極性ADC進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換;或?qū)螛O性DAC輸出的信號(hào)，進(jìn)行負(fù)向平移，以輸出交流信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)以上目的，可以用運(yùn)放構(gòu)成的加法電路和減法電路加以實(shí)現(xiàn)。運(yùn)放內(nèi)部均為直接耦合放大電路，既可縮放交流信號(hào)，也可以縮放直流信號(hào)。圖一為用加法電路實(shí)現(xiàn)的正向平移電路。

圖一 用加法電路正向平移

平移電壓Vref加在同相輸入端，Up為Ui和Vref的疊加，

Up=Ui/2+Vref/2=(Ui+Vref)/2

Uo=2Up=Ui+Vref

可見，交流信號(hào)Ui正向平移了Vref 。例如，如Ui是幅值為2V（峰峰值Vpp=4V）的正弦交流信號(hào)，則取Vref=2V就可將信號(hào)平移為單極性直流信號(hào)，供ADC采樣使用。

圖二 用減法電路負(fù)向平移

圖二為利用減法電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)負(fù)向偏移的電路，能將DAC輸出的單極性信號(hào)，平移成交流信號(hào)。DAC信號(hào)由同相端輸入，而偏移電壓Vref由反相端輸入。

由Un=Up=0.5Ui

(Uo-0.5Ui)/R =(0.5Ui-Vref)/R

得到Uo=0.5Ui+0.5Ui-Vref=Ui-Vref

可見將輸入信號(hào)向下平移了Vref 。例如，將峰峰值Vpp=3.3V，最小值為0V的三角波，向負(fù)向平移Vref=1.65V,將變成雙極性三角波信號(hào)。

二. 當(dāng)既要對(duì)交流輸入信號(hào)進(jìn)行放大，又要對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行平移時(shí)，由于加在運(yùn)放輸入端的平移參考電壓也要被放大，難以確定一個(gè)合適的偏移量，此時(shí)可采用圖三所示的電路，其巧妙之處在于采用了隔直電容C1,交流信號(hào)Ui與C1串聯(lián)后加到反相輸入端，使平移參考電壓Vref與閉環(huán)增益無(wú)關(guān)。

圖三 交流信號(hào)反相放大與平移電路

在線路處于靜態(tài)，即Ui=0時(shí)，Un=Up=Vref,C1將被充至等于Vref的電壓，極性為右正左負(fù);

運(yùn)放輸入虛斷，i-=0,Rf與R1中電流相等：

(Uo-Vref)/Rf=(Vref-Vref-Ui)/R1

得到：Uo=-Rf/R1 *Ui+Vref

可見，輸入信號(hào)被放大了-Rf/R1倍，而平移的參考電壓與增益無(wú)關(guān)。

也可疊加原理推出相同的結(jié)論，輸出Uo由直流分量和交流分量疊加而成。靜態(tài)時(shí)，直流分量起作用，C1對(duì)直流而言，電阻為無(wú)窮大（斷路），此時(shí)運(yùn)放構(gòu)成電壓跟隨器，即Uo1=Vref;

交流信號(hào)Ui單獨(dú)作用時(shí)，其被反相放大-Rf/R1倍，即Uo2=-Rf/R1*Ui,疊加后：

Uo=Uo2+Uo1=-Rf/R1*Ui+Vref,與前一結(jié)論相同。

按圖示參數(shù)，Uo=-10Ui+2.5 ,表示將Ui放大-10倍，再正向平移2.5V 。

與圖三類似，交流信號(hào)也可從同相輸入端施加，來對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行同相放大并平移。如圖示圖四所示，利用疊加原理易求出輸出表達(dá)式。

圖四 交流信號(hào)同相放大與平移電路

對(duì)于直流平移參考電壓，C1電阻為無(wú)窮大，運(yùn)放構(gòu)成電壓跟隨器，對(duì)應(yīng)輸出Uo1=Vref ；而交流信號(hào)單獨(dú)作用時(shí)，運(yùn)放構(gòu)成同相放大電路，對(duì)應(yīng)輸出Uo2=(1+Rf/R1)Ui ;疊加后得到輸出Uo:

Uo=Uo2+Uo1=(1+Rf/R1)Ui+Vref

按圖示參數(shù)，Uo=10Ui+2.5 ,即將交流信號(hào)同相放大10倍，正向平移2.5V .

三. 使用單電源給運(yùn)放供電并放大交流信號(hào)的，就可利用到前面介紹的直流偏移電路，示例如圖五所示。

圖五 單電源反相放大電路

為了得到最大的無(wú)畸變輸出，放大器的靜態(tài)偏移電壓應(yīng)控制在電源電壓VCC的二分之一處，即R3和R4的阻值應(yīng)相等;要輸出純交流信號(hào)，可直接在運(yùn)放輸出端加隔直電容C2,將信號(hào)耦合到負(fù)載RL;C3有助于濾掉進(jìn)入同相輸入端的電源噪聲，并穩(wěn)定平移參考電壓，降低等效內(nèi)阻。

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