運(yùn)放為什么要偏置？集成運(yùn)放的偏置電壓可以是多大？

運(yùn)放，即運(yùn)算放大器，是一種高增益、高精度的放大器，用于將電壓或電流信號(hào)放大，并保持任何相對(duì)于參考電勢(shì)點(diǎn)的差異。

運(yùn)放的基本設(shè)計(jì)是采用差分輸入，這意味著運(yùn)放必須具有兩個(gè)輸入端：一個(gè)正極性輸入和一個(gè)負(fù)極性輸入。

通過比較這兩個(gè)輸入信號(hào)的差異，運(yùn)放在輸出上產(chǎn)生一個(gè)放大的差異信號(hào)。運(yùn)放需要偏置的主要原因與其內(nèi)部電路和工作原理有關(guān)，同時(shí)，偏置電壓的具體數(shù)值因不同的運(yùn)放類型和應(yīng)用場(chǎng)景而異。

首先，從運(yùn)放的內(nèi)部電路來看，其輸入級(jí)通常采用晶體管或FET的差動(dòng)放大器。這種差動(dòng)放大器的電路左右兩邊是對(duì)稱的。

然而，由于實(shí)際制造工藝和其他因素的影響，兩側(cè)的電路元件（如晶體管）不可能完全一樣。這種細(xì)微的差異導(dǎo)致左右電路不對(duì)稱，從而差動(dòng)電壓被放大后輸出，形成了零點(diǎn)誤差，即偏置。

此外，運(yùn)放的輸入級(jí)中的內(nèi)部電阻、晶體管、二極管等需要固定電流來正常工作。一些運(yùn)放的輸入級(jí)甚至采用了類似于差動(dòng)對(duì)的電路，而這個(gè)差分電路需要一個(gè)固定的電流源來保持中間電位。電流的流經(jīng)會(huì)帶來電路的耗損，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要采用盡可能小的電流源。這也是運(yùn)放存在偏置電流的原因之一。

其次，偏置電壓的加入可以有效解決運(yùn)放工作中的一些問題。例如，在使用單電源供電時(shí)，如果輸入信號(hào)是交流信號(hào)，那么負(fù)半軸的信號(hào)并不能讓輸入端的晶體管處于線性工作狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的放大失真。

通過在差分輸入端加入偏置電壓，可以使晶體管在整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)都保持在線性工作狀態(tài)，從而避免失真。

通常，偏置電壓最好是電源電壓的一半（Vcc/2），并且為了更好地放大，偏置電壓最好用電源產(chǎn)生，而不是使用電阻分壓，因?yàn)殡娮璺謮簳?huì)對(duì)放大產(chǎn)生影響，同時(shí)也會(huì)影響輸入信號(hào)的阻抗。

然而，集成運(yùn)放的偏置電壓并沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)值，它取決于具體的運(yùn)放類型和應(yīng)用場(chǎng)景。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊(cè)和具體電路要求來確定合適的偏置電壓。偏置電壓的設(shè)置不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)放工作不穩(wěn)定、輸出失真或偏離預(yù)期值等問題。

除了上述原因外，運(yùn)放輸出端加電壓偏置還有其他一些考慮因素。例如，調(diào)整電路的輸出靜態(tài)電流，使電路工作在最佳的工作條件下；克服電源引線及電源線長(zhǎng)度的影響，使電路能夠正常工作；以及改善電路的穩(wěn)定性等。

總之，運(yùn)放需要偏置是由于其內(nèi)部電路和工作原理導(dǎo)致的零點(diǎn)誤差和電流需求等問題。而偏置電壓的具體數(shù)值則因不同的運(yùn)放類型和應(yīng)用場(chǎng)景而異。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況來確定合適的偏置電壓，以確保運(yùn)放能夠正常工作并達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)。