由于LM358運放非軌對軌運放,所以輸出電壓不可能和電源電壓一樣或相近,一般都是VCC-1~2v左右,實驗中運放用的是單電源+5V 供電,即輸出不可能超過4V。由于Mic輸出的為正負周期的音頻信號,如運放不對信號進行處理,使去在0V以上進行放大的話,其放大后的信號會被削掉負半周期。而解決辦法就是抬升正弦信號的中點,使其中點電壓在電源范圍內。由于運放電源使用的是-+5V,故在運放的正向輸入端利用電阻偏置,得到VCC/2的偏置電壓,也就是2.5V的中點電壓。
結合上面的公式,也就是輸入信號放大后為1.82V峰峰值,加上2.5V中點電壓后為 4.32V,即超過了運放的最大輸出電壓,再對信號進行放大后必然然削頂!而解決辦法是增加電源電壓。
顯然我的要求是放大10mv以內的信號,故信號可以放大至150倍即可接近運放最大輸出電壓。
第二天立馬調了放大倍數為100倍,去掉TLC5615的 正弦波,直接接上Mic,上電,喊話,熟悉的波形出現了。
但由于LM358屬于普通運放,存在失調電壓,即把輸出短接到GND后,也會有幾mv的電壓,而且其帶寬增益積為1MHz,人聲為20Hz~20kHz,所以在放大20Khz信號200倍后,其需要2Mhz的帶寬,顯然LM358不夠,而且我只需要一級放大即可滿足要求。故解決辦法是更換運放型號。
常用的儀用運放OP07性能優越,但帶寬增益積只有0.6Mhz,也不滿足要求,所以目標瞄準了它的兄弟型號OPA277 。
OPA277也是單運放芯片,SO8封裝不是很占我的板子上的空間, 帶寬增益積有8Mhz,而且可以低電壓供電,正負5V電壓可以從板子上的RS3232的電荷泵取。遂用Multisim10進行了仿真。